Dissertations / Theses: 'Matériau équivalent'

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Chiambaretto, Pierre-Louis. "Modèle vibratoire de réservoir cryotechnique de lanceur : définition d’un méta-matériau équivalent." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0022/document.

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Abstract:

L’hydrogène liquide est un ergol utilisé en complément de l’oxygène liquide pour la propulsion de nombreux lanceurs en particulier ceux de la famille Ariane. Cependant, sa dangerosité interdit la réalisation d’essais, en particulier vibratoires, sur des réservoirs remplis. Cette thèse explore une piste d’étude permettant de réaliser ces essais vibratoires sur le réservoir rempli d’un matériau de substitution : un ensemble de billes pré-contraintes. L’objectif est d’obtenir un comportement modal similaire en termes de modes et de fréquences propres à celui du réservoir rempli d’hydrogène liquide pour l’étude des premiers modes. Pour répondre à cet objectif, cette étude est développée en deux parties. Dans la première partie, une approche analytique basée sur une méthode par équivalences fréquentielles est détaillée. Après avoir présenté les grandes lignes de la méthodologie utilisée et l’ensemble des modèles développés, la méthodologie est appliquée au cas étudié expérimentalement de manière à mettre en évidence l’influence des différents paramètres et de proposer une première méthode pour choisir un jeu de billes adapté. La seconde partie, traite principalement des aspects expérimentaux et numériques. Après avoir détaillé la caractérisation des billes utilisées, le montage expérimental conçu et réalisé pour effectuer des essais vibratoires sur un réservoir rempli de billes pré-contraintes est présenté. Les différents résultats obtenus avec ce montage sont étudiés au regard de l’approche analytique, mais aussi de modèles numériques utilisant des éléments-discrets et des éléments-finis
Liquid hydrogen is a propellant alternatively used with liquid oxygen for the propulsion of many launchers, especially those of the Ariane family. However, its dangerousness prohibits vibration tests on filled tank. The aim of this PHD is to explore the possibility to carry out such vibration tests by filling these tanks with a substitute material : a set of pre-stressed balls. As further argued and developed in the report, the objective is to obtain a modal behavior similar in term of mode shapes and natural frequencies to those of the tank filled with liquid hydrogen for the first modes. In the first part, an analytical approach based on a method using frequency equivalences is detailed. After presenting the outlines of the methodology used and all the models developed, the methodology is applied to the experimentally studied case in order to highlight the influence of the different parameters as well as then to propose a first method to choose a set of well adapted balls. The second part deals mainly with experimental and numerical aspects. Firstly, the balls used in the thesis are characterized. Then, the experimental set-up designed and realized to carry out vibration tests on a tank filled with pre-stressed balls is presented. The different results obtained are compared with both analytical results and numerical based on discrete-elements and finite-elements results

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Parizot, Gérald. "Étude d'un procédé de fabrication de pièces en composite verre-époxyde réticulées par haute fréquence." Nancy 1, 1999. http://www.theses.fr/1999NAN10035.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude d'une installation permettant la réticulation de pièces en composite verre-époxyde par chauffage haute fréquence, destinées à l'industrie automobile. L'installation est instrumentée pour mesurer en temps réel la permittivité complexe du matériau, la puissance absorbée par matériau, le champ électromagnétique et la température en différents points de la pièce. Le procédé de réticulation est modélisé par un modèle de connaissance, dont les valeurs des paramètres ont été déterminées pour que les températures estimées suivent les températures mesurées. Les paramètres cinétiques, thermiques et diélectriques ont une signification physique. Ils peuvent être comparés aux informations caractéristiques du matériau, obtenues par ailleurs. Les pièces à réaliser sont disposées dans un applicateur coaxial, entre les plateaux d'une presse. Il est montré que le profil de tension appliqué aux pièces peut être ajusté pour compenser les variations d'épaisseur des pièces le long de leur longueur si on sait choisir convenablement la longueur d'onde de propagation, placer des impédances parallèles le long de l'applicateur à des endroits définis par le profil à obtenir et induire une répartition TEM pure du champ électromagnétique par une alimentation distribuée en 4 points. On a construit et justifié un schéma électrique équivalent de l'applicateur réel permettant de concevoir la connexion correcte entre le générateur et l'applicateur et on a montré qu'il y a lieu d'interpréter avec soin les mesures directes du champ électromagnétique que l'on peut faire avec une antenne insérée dans l'enceinte.

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Jamois, Alexis. "Modélisation et réalisation d'absorbants acoustiques par impression 3D : étude en incidence normale et application au traitement d'un conduit." Electronic Thesis or Diss., Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2024. http://www.theses.fr/2024ECDL0010.

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Abstract:

Au cours des dernières années, il est devenu possible de réaliser des absorbants acoustiques dont la géométrie était diﬃcile à produire auparavant, grâce au perfectionnement des techniques d’impression 3D. La facilité d’utilisation et les prix abordables de ces techniques permettent d’imaginer la conception de dispositifs absorbants sur mesure pour répondre à une demande spéciﬁque très rapidement. Cela nécessite d’une part de pouvoir imprimer précisément les géométries conçues et d’autre part de pouvoir prédire la performance acoustique des matériaux imprimés dans la conﬁguration souhaitée. Les objectifs de cette thèse sont d’étudier l’eﬀet de la variabilité des dimensions d’échantillons produits par impression 3D sur la performance acoustique et d’examiner diﬀérentes méthodes pour prédire la performance acoustique allant d’approches microscopiques complètes mais coûteuses, à des approches macroscopiques rapides mais simpliﬁées. La stéréolithographie a été choisie pour imprimer les échantillons à la suite d’une revue des moyens d’impression évalués dans la littérature. Les géométries étudiées consistent en un empilement de volumes (sphériques ou cubiques), reliés dans les trois directions de l’espace par des canaux à l’image de cristaux cubiques. Une variante à double réseau permet également d’ouvrir quelques pistes en vue d’une optimisation des performances acoustiques. Pour étudier l’eﬀet de la variabilité, un grand nombre d’échantillons a été fabriqué avec diﬀérents jeux de paramètres d’impression et les dimensions caractéristiques des échantillons produits ont été mesurées. Un choix judicieux des paramètres permet de réduire la dispersion. La pertinence d’une approche ﬂuide équivalent est montrée : elle permet de reproduire ﬁdèlement et à coût réduit les résultats d’une approche directe résolvant les équations de Navier-Stokes linéarisées dans les pores des échantillons. Dans cette approche, les paramètres JCAPL des fonctions du ﬂuide équivalent sont identiﬁés à partir d’un volume élémentaire représentatif de l’échantillon. Les échantillons sont d’abord étudiés en incidence normale. Le caractère très résonnant des matériaux rend le coeﬃcient d’absorption très sensible à tout écart entre les dimensions cibles et les dimensions eﬀectivement réalisées. Il en est ainsi pour les dimensions intérieures (diamètre des sphères ou des canaux) et pour le diamètre propre de l’échantillon. La nature rigide des échantillons produits par impression 3D rend très délicate leur adaptation stricte au diamètre du tube de Kundt. Les résultats de la mesure et les prédictions sont cependant globalement en bon accord et conﬁrment dans ce cas classiquement traité dans la littérature, la validité du modèle de ﬂuide équivalent. Des échantillons ont été ensuite réalisés spéciﬁquement pour être testés en paroi de conduit, par mesure de la perte par transmission. Les résultats expérimentaux conﬁrment là aussi la pertinence de l’utilisation de l’approche ﬂuide équivalent pour prédire les performances de ce type de matériau dans des conditions moins classiques
Conventional rigid porous materials such as wools or foams do not provide effective absorption at low frequencies in complex industrial environments. For these applications, the structures developed are generally quarter-wave resonators or Helmholtz resonators. In recent years, 3D printing techniques have made it possible to produce resonator geometries that were previously difficult to produce. The ease of use and affordability of these techniques means that it is now possible to create tailor-made absorbing devices to meet specific requirements very quickly. This long-term objective requires, on the one hand, validation of the reliability of the dimensions obtained during the production of absorbent structures and, on the other hand, the ability to effectively model a variety of geometries in different contexts. In this thesis, stereolithography was chosen to print the samples based on literature results. Studies have concluded that it is more accurate for acoustic devices than other techniques. The geometry chosen for this study consists in a stack of volumes (spherical or cubic), connected in the three directions of space by channels in the image of cubic crystals. A large number of samples were manufactured varying the production parameters in order to measure the variability of the characteristic dimensions of the samples. Among the various modelling approaches presented, the numerical tests carried out led to the choice of equivalent fluid modelling based on the identification of JCAPL parameters. They are identified in a representative volume homogenised throughout the sample. This homogenisation of behaviour is suited to the geometries studied because of their periodic nature. The reaction of the geometries we are considering makes impedance modelling impossible. The samples are first studied at normal incidence, in order to link the variability of realisation to the measured acoustic behaviour. The measurement results and the predictions are in good agreement. Some samples were made specifically for duct wall measurement, in order to validate the use of the equivalent fluid approach. These tests were also used to confirm the conclusions drawn for normal incidence. The variability of the geometry has a real impact on the acoustic behaviour, but the main problem with rigid 3D printed samples is their adaptation to the measurement benches

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Ouedraogo, Boureima. "Modélisation du rayonnement acoustique dans les guides traités par des matériaux absorbants à réaction localisée ou non localisée en présence d'écoulement par la méthode des éléments finis." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00674031.

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Abstract:

On s'intéresse dans ce travail au problème de propagation acoustique dans des guides à parois traitées avec des matériaux absorbants à réaction localisée ou non localisée en présence d'écoulement. En effet, dans les systèmes industriels comme les turboréacteurs d'avions, les silencieux d'échappement et les systèmes de ventilation, le bruit est le plus souvent canalisé vers l'extérieur par des guides de géométries plus ou moins complexes. Une étude des guides d'ondes permet donc de prédire et de comprendre les phénomènes physiques tels que la réfraction, la convection, l'absorption et l'atténuation des ondes. Dans l'étude des guides d'ondes, on considère souvent qu'ils sont infiniment longs afin de s'affranchir de certains phénomènes (réflexion par exemple) à leurs extrémités. Résoudre le problème de propagation dans les guides infinis par la méthode des éléments finis nécessite de tronquer le domaine infini par des frontières artificielles sur lesquelles des conditions limites transparentes doivent être écrites. Dans ce travail, les conditions limites transparentes sont écrites sous forme d'un opérateur Dirichlet-to-Neumann (DtN) basé sur une décomposition de la pression acoustique sur la base des modes propres du guide étudié tout en prenant en compte l'influence des paramètres comme l'écoulement et le traitement acoustique avec des matériaux absorbants. La propagation acoustique dans le guide est régie par un modèle scalaire basé sur l'équation de Helmholtz et les matériaux absorbants utilisés sont des matériaux absorbants d'impédance locale Z et des matériaux poreux. Nous nous sommes intéressés en particulier aux matériaux poreux ? squelette rigide que l'on modélise par un fluide équivalent car la propagation acoustique dans ces matériaux est aussi gouvernée par l'équation de Helmholtz comme dans un milieu fluide. Des résultats d'étude de la propagation acoustique dans des guides rectilignes uniformes traités en présence d'un écoulement uniforme ont permis de valider la méthode développée pour tronquer les domaines infinis. L'étude a aussi été menée avec succés pour des guides non uniformes traités en présence d'un écoulement potentiel.

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Tédenac, Bruno. "Modélisation des propriétés diélectriques de matériaux composites : méthode des réseaux électriques équivalents." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11052.

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Abstract:

Le but de ce travail etait d'etudier et d'interpreter la conductivite electrique en courant alternatif d'un melange diphasique contenant des grains conducteurs et des grains isolants. Les mesures d'impedance complexe de ces melanges ont ete comparees a des circuits rl-c d'ou l'introduction d'un effet selfique sur ces poudres ? phenomene nouveau et interessant. Le fait que la valeur de l'effet selfique varie au seuil de percolation, a permis d'attribuer cet effet aux contacts entre grains. Une simulation sur reseau carre dont chaque lien etait represente par un circuit rl-c, a montre qu'il existe des resonances locales dues a ces selfs dans une gamme de frequences determinee. Dans le cadre experimental, des mesures d'impedance complexe sur un reseau de billes conductrices ont fait apparaitre ces resonances locales. Il a ete realise des cartes de courant sur des reseaux carres representant un melange binaire de liens conducteurs r, l et de liens isolants c. D'apres ces cartes, une analyse des points chauds, amas des forts courants, a ete effectuee sur le diametre et la distance qui les separe en fonction de la frequence reduite. Enfin l'utilisation de l'equation du milieu effectif pour un systeme ternaire nous a permis de prendre en compte le lient avec les deux phases. Le role de chaque parametre a ete degage dans chaque cas

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Guy, Philippe. "Contribution à l’étude et à la caractérisation des propriétés mécaniques de structures lattices métalliques obtenues par Fabrication Additive (fusion sur lit de poudre)." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2025. http://www.theses.fr/2025ESAE0005.

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Abstract:

La fabrication additive s’est beaucoup développée ces dernières années dans l’industrie, notamment dans le secteur spatial. Cette technologie permet de concevoir et de fabriquer des pièces de géométrie complexe souvent impossible à obtenir par les procédés conventionnels. C’est le cas en particulier des structures lattices qui restent à ce jour difficiles à dimensionner et qui sont encore délicates à maîtriser en matière de stabilité de fabrication.Cette thèse avait pour objectifs d'améliorer la compréhension et la prédiction du comportement mécanique des structures lattices, structures qui sont de plus en plus présentes dans les satellites. Des éprouvettes sandwiches avec âme lattice de type BCC ou Dode-Thin (DT) ont été mises à disposition par Thales Alenia Space – France. Ces éprouvettes en aluminium AS7G06 ou en titane TA6V ont été fabriquées par fusion laser sur lit de poudre. De nombreux essais statiques et dynamiques ont été réalisés ainsi que différents calculs prédictifs analytiques et numériques.Les propriétés mécaniques équivalentes de cellules parfaites sans défauts ont été déterminées par Éléments Finis (EF) et ont été comparées à la théorie des poutres. Un modèle théorique de la poutre DT a été particulièrement développé permettant de modéliser par EF les cellules DT comme un ensemble d’éléments poutres 1D ou un matériau homogénéisé équivalent. Les essais mécaniques ont permis de mesurer la rigidité des éprouvettes sandwiches. Des mesures complémentaires par microscopie optique, MEB et microtomographie RX ont permis de mesurer la géométrie réelle des sections des poutres.Les rigidités mesurées sont le plus souvent inférieures à celles prédites par calculs. Les écarts observés sont dus aux imperfections géométriques des poutres réellement fabriquées, à la présence de porosités internes et aussi au fait que les matériaux imprimés ont des propriétés moindres que celles des matériaux de fonderie, notamment des modules de Young plus faibles. Un outil informatique de post-traitement des images de la tomographie a été développé pour quantifier les différences de rigidité et de masse et les comparer aux valeurs nominales. Les modèles mis à jour suite à ces observations ont conduit à une nette amélioration de la corrélation entre essais et calculs.À l’issue de ces travaux, les ingénieurs et les chercheurs bénéficient maintenant de méthodes et de formules permettant de modéliser simplement des structures BCC et Dode-Thin. Grâce aux nombreuses mesures et observations expérimentales, ces travaux ont aussi contribué à une meilleure compréhension du comportement des structures lattices.D’autres axes de recherche peuvent être envisagés pour continuer à développer et à améliorer leur dimensionnement. Il faudrait continuer à étudier l’influence de la non rectitude des fibres moyennes et du désalignement des nœuds d’intersection. Il serait aussi intéressant de réaliser des mesures et essais supplémentaires pour observer la qualité de fabrication actuelle. Le développement d’outils informatiques de traitement des images de tomographie RX rend possible la création de modèles EF 3D représentatifs de la géométrie réelle des poutres fabriquées et aussi la construction à terme de jumeaux numériques en s’appuyant sur l’intelligence artificielle
Additive manufacturing technology has created new possibilities in design for aerospace components, particularly using lattice structures. The industrial challenge remains to size these structures within a reasonable lead time.This research aimed to improve the understanding and prediction of the mechanical performance of lattice structures that are increasingly used in spacecraft components.Thales Alenia Space – France provided lattice core sandwich beams manufactured by the powder bed laser beam melting process. The mechanical properties of two types of cell, BCC and Dode-Thin, were investigated for two metal alloys, AS7G06 aluminium and TA6V titanium. We performed a number of static and vibration tests and predicted the mechanical behaviour of the specimens using both analytical and numerical calculations.Various Finite Element (FE) models were developed to calculate the effective mechanical properties of a defect-free structure and compared with the beam theory. In particular, we established a theory of cross-sectional properties for the specific Dode-Thin strut. This allowed the Dode-Thin lattice cell to be modelled as a set of 1D beam elements or an equivalent 3D-orthotropic homogenised material. Tests were also carried out to measure the stiffness of the sandwich beams. Optical and SEM observations and X-ray computed tomography (CT) determined the actual cross-sectional properties of the struts.The experiments in this study generally showed that theoretical and numerical predictions significantly overestimated the stiffnesses. Porosity rate and geometrical imperfections were the main causes of the discrepancy between the prediction and the as-built parts. In addition, the 3D-printed materials exhibited a lower Young’s modulus. An in-house code was developed to calculate the cross-sectional properties directly from the CT data and compare them with the nominal properties. These observations and results helped to explain the differences in stiffness and mass and were used to update the predictive models, resulting in a better correlation with the experimental results for static and dynamic behaviour.Finally, this study provided the engineer with a simple method for replacing BCC and Dode-Thin cells with equivalent beams of solid circular cross-section, or with homogenised mechanical properties. This study also deepened the knowledge of the as-built lattice structures and their mechanical behaviour.Further research should explore the effect of strut waviness and the misalignment of the junction centres. Additional tests with other samples manufactured more recently and benefiting from developments in the SLM technique could be conducted. The in-house code we have started to develop for post-processing digital CT images could be enhanced with new functions. We could envisage the construction of a full FE tetrahedral volumetric mesh capturing the geometric imperfections of each strut. This could make it possible to identify the true effective stiffness of the strut geometry. This approach could pave the way for the creation of a digital twin consisting of a FE lattice model constructed directly from CT data

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Zeng, Lingli. "Contribution à l'étude du foudroyage en travaux miniers par modélisation physique en matériaux équivalents." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL079N.

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Abstract:

Les travaux effectués concernent l'étude des phénomènes de rupture et de foudroyage des bancs du toit d'une couche minérale exploitée par longue taille, par une méthode de modélisation physique en matériaux équivalents. Celle-ci est non seulement intéressante par son aspect visuel et direct, mais permet également une étude quantitative par l'introduction des conditions de similitude. Apres étude des conditions de similitude et analyse dimensionnelle, deux séries de matériaux équivalents sont mis en œuvre. Ces matériaux, avec lesquels de nombreuses maquettes ont été réalisées, sont bien adaptés à la modélisation des roches. Les essais nous permettent d'observer différents phénomènes de formations, de rupture et de foudroyage du toit et d'identifier les fissures et leurs propagations dans les bancs du toit. A la suite des mesures et des observations pendant les essais, des modèles mécaniques (poutres à trois articulations) sont établis, qui expliquent l'état d'équilibre des bancs et les phénomènes observés en tenant compte de leur comportement post-rupture. Cela permet de mieux analyser et comprendre le mécanisme de rupture et de foudroyage. En complément, la réalisation d'un film vidéo et son scenario ont été décrits en détail. Le film explique la méthode utilisée et présente les essais effectués illustrant les phénomènes de rupture et de foudroyage.

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Berot, Maxime. "Modélisation simplifiée d'assemblages par éléments équivalents." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443533.

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Abstract:

Les départements de conception de pièces industrielles ont de plus en plus à modéliser de grandes structures contenant un nombre important de points d'assemblage (ex : avion, pont, rails, etc.). Cependant, exécuter des simulations avec une représentation explicite de chaque point d'assemblage reste à ce jour inenvisageable : problèmes numériques liés aux nombreux problèmes non-linéaires locaux à résoudre (contact, plasticité, endommagement), temps calculs et besoins mémoires trop importants, etc.). Afin de garder des temps de calcul raisonnables, une méthodologie visant à représenter en 3D le point d'assemblage de manière simple, tout en restant physiquement représentatif de la réalité, est nécessaire. Les travaux de cette thèse portent sur la mise au point d'une méthodologie basée sur une méthode innovante en éléments finis pour représenter de manière précise un point d'assemblage par déformation plastique (rivet, point clinché, vis, etc.) en prenant en compte le passé thermomécanique issu de la pose de ce point. Ces travaux sont réalisés sous FORGE et seront à terme développé dans la Cimlib. Plusieurs représentations du point d'assemblage sont proposées, notamment une représentation virtuelle, élaborée à partir des éléments finis définis par défaut lorsque deux plaques sont mises en contact. Le but d'un tel élément équivalent est de modéliser le comportement mécanique du point d'assemblage aussi précisément que possible selon six sollicitations mécaniques de base. Pour ce faire, le comportement équivalent optimal est identifiée à l'aide des courbes F/d et C/a des différentes sollicitations obtenus à l'aide d'un modèle complet numérique intégrant un comportement élasto-plastique. Une loi d'évolution de l'endommagement équivalent est aussi développée dans l'élément équivalent virtuel pour modéliser la rupture du point d'assemblage. Cette approche peut être assimilée à un problème d'optimisation où une fonction coût, définissant l'écart au sens des moindres carrés entre les deux courbes F/d ou C/a des modèles complet et équivalent, doit être minimisée. Une approche par Stratégie d'Evolution avec Métamodèle a été testée et s'est avérée fructueuse. Enfin, une synthèse du modèle équivalent virtuel vers un modèle simplifié utilisant un élément connecteur– plus rapide encore mais moins précis – est présentée. Toutes ces représentations sont validées sur des assemblages multipoints en comparant les résultats obtenus à la fois au modèle complet numérique et à des essais expérimentaux.

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El, Assami Yassine. "Homogénéisation en viscoélasticité linéaire non-vieillissante par la méthode de l'inclusion équivalente : application aux matériaux cimentaires." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PEST1051/document.

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Abstract:

La prédiction du comportement à long terme des matériaux cimentaires est un enjeu majeur pour contribuer à l'étude de la durabilité des structures précontraintes. Le présent travail porte sur l'utilisation de la méthode de l'inclusion équivalente, approche d'homogénéisation multi-échelle simplifiée, pour la prédiction du fluage dans ces matériaux. Le fluage est modélisé par la viscoélasticité linéaire sans vieillissement. La méthode de l'inclusion équivalente permet de contourner certaines difficultés et limitations que présentent les approches classiques. Pour les matériaux cimentaires, fortement hétérogènes, les approches multiéchelles classiques sont ou bien numériquement lourdes et très complexes à mettre en œuvre, ou bien pas suffisamment détaillées pour prendre en compte les spécificités d'une microstructure. La méthode de l'inclusion équivalente présente un juste-milieu et permet de calculer des microstructures simplifiées de type matrice-inclusions et de fournir des estimations ou des bornes sur le comportement homogénéisé. Sous sa forme variationnelle, la méthode de l'inclusion équivalente n'a jusqu'alors été mise en œuvre que pour des inclusions de forme sphérique. Le présent travail propose d'étendre cette méthode à des inclusions de forme ellipsoïdale dont la variation de l'élancement permet de modéliser de nouveaux éléments asphériques tels que les fissures, les fibres et les cristaux de portlandite. Cette complexification de la géométrie a un impact sur le temps de calcul, qui est amplifié dans le cadre du fluage. Le second volet du travail porte alors sur l'extension de la méthode de l'inclusion équivalente à la viscoélasticité linéaire sans vieillissement par l'intermédiaire de la transformée de Laplace-Carson. Une méthodologie efficace (tant du point de vue de la précision que de celui du temps de calcul) est finalement proposée pour effectuer l'inversion numérique de cette transformée
The prediction of long-term behaviour of cementitious materials is a major concern which contributs to the study of the durability of prestressed structures. This work focuses on the use of the equivalent inclusion method, simplified multi-scale homogenization approach, for the prediction of creep in these materials. Creep is modelled by the non-ageing linear viscoelasticity. The equivalent inclusion method overcomes certain difficulties and limitations posed by conventional approaches. For cementitious materials (highly heterogeneous), conventional multi-scale approaches are, either digitally heavy and complex to implement, or not sufficiently detailed to take into account the specificities of a microstructure. The equivalent inclusion method presents a middle way and allows the calculation of simplified matrix-inclusion type microstructures and to provide estimates or bounds on the homogenized behaviour.Under its variational form, the equivalent inclusion method has, up to now, been implemented only for spherical inclusions. This work proposes to extend this method to ellipsoidal inclusions whose variation of slenderness allows the modelling of new aspheric elements such as cracks, fibers and portlandite crystals. Such enrichment of the geometry has an impact on the computation time, that is amplified in the context of creep. The second aspect of the work then applies to the extension of the equivalent inclusion method to the non-ageing linear viscoelasticity by means of the Laplace-Carson transform. An effective methodology (both from the viewpoint of precision and calculation time) is finally proposed to perform the numerical inversion of this transform

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Abdelli, Wassim. "Modélisation du rayonnement électromagnétique de boîtiers de blindage par sources équivalentes : application aux matériaux composites." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112093.

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Abstract:

La modélisation de matériaux composites est un domaine d’étude qui bénéficie d’un intérêt croissant. En effet, la vulgarisation de l’utilisation de tels matériaux nécessite le développement de nouveaux modèles afin de mieux comprendre leur comportement. L’industrie automobile et aéronautique s’efforce d’optimiser le choix des matériaux en fonction des spécificités de chaque application, afin de réduire la masse des équipements et de leur assurer de meilleurs caractéristiques mécaniques et thermiques. Les matériaux composites se sont aussi présentés comme une éventuelle alternative au métal pour le rôle de blindage électromagnétique. Leur généralisation dans cette optique se heurte néanmoins à une relative méconnaissance de leur comportement électromagnétique. A cet effet, il est nécessaire de disposer de méthodologies permettant d'évaluer l'efficacité de blindage de boîtiers en matériaux composites et de cerner les différents mécanismes et paramètres correspondants.Par ailleurs, le déploiement de ces matériaux alternatifs à plus grande échelle est freiné par d'autres contraintes liées essentiellement à la difficulté de l'analyse électromagnétiques 3D complète de systèmes complexes abritant des boîtiers en matériaux composites. En effet, la complexité topologique de certains composants complique considérablement leur insertion dans les outils de simulation électromagnétique existants. De plus, le rapport d'échelle entre les différents niveaux (système, boîtiers composites, cartes, circuits, composants) est trop important ; cette disparité d'échelle complexifie considérablement la discrétisation géométrique de l'ensemble. L'association de ces différentes contraintes conduisent à des difficultés réelles aux quelles les ingénieurs CEM sont confrontés. C'est pourquoi il est nécessaire de développer des modèles performants permettant de faciliter l'analyse 3D du système hôte complet. Ce travail de thèse s'est donc réparti sur deux volets :- dans un premier temps, nous présentons une méthodologie de calcul de l'efficacité de blindage des boîtiers en matériaux composites, afin d'évaluer la potentialité de ces matériaux en termes de blindage électromagnétique et de cerner les principaux facteurs qui y contribuent.- dans un second temps et dans l'objectif de fournir une approche permettant de mettre les systèmes électroniques complexes intégrant des boîtiers de blindage composites en conformité avec les exigences strictes de CEM, nous proposons une méthodologie de modélisation des rayonnements électromagnétiques. Cette modélisation (à base d’algorithmes génétiques) permet de remplacer les dispositifs ou les boîtiers rayonnants (composites notamment) par un ensemble de dipôles élémentaires. Le modèle équivalent, de type "boîte noire", est ainsi représentatif de l’ensemble de la structure en termes de rayonnement électromagnétique en hautes fréquences et est facilement intégrable dans le maillage de structures hôtes. Ce modèle multipolaire fournit des prédictions spatiales et fréquentielles du champ électrique et magnétique permettant entre autres de calculer l'efficacité de blindage du boîtier dans l'espace, donnant ainsi un moyen de quantifier son impact perturbateur sur son environnement. D'autre part, cette approche permet de simplifier l'analyse 3D d'un système complet abritant des boîtiers composites en contrôlant le comportement EM à tous les niveaux : système, boîtiers, cartes, circuits et composants
The modeling of composite materials is a domain of study which benefits of increasingly interest. Indeed, the popularization of the use of such materials requires the development of new models in order to better understand their behavior. The automotive and aerospace industry strives to optimize material selection based on the specificities of each application in order to reduce the weight of the equipment and to provide better mechanical and thermal characteristics. Composite materials have been also presented as a potential alternative to metals for the role of electromagnetic shielding. Their generalization in this context is nevertheless hampered by a relative lack of knowledge of their electromagnetic behavior. For this purpose, it is necessary to have methodologies to evaluate the shielding effectiveness of composite enclosures and identify the different corresponding mechanisms and parameters.Moreover, the deployment of these alternative materials on a larger scale is hindered by other constraints related mainly to the difficulty of complete 3D analysis of complex systems including composite enclosures. In fact, the topological complexity of certain components greatly complicates their integration into existing electromagnetic simulation tools. Moreover, the scale ratio between the different levels (system, composite enclosures, electronic card, circuit, component) is too large ; This disparity of scale complexifies considerably the geometrical discretization of the entire system. The combination of these different constraints leads to real difficulties to which EMC engineers face. That is why it is necessary to develop efficient models to facilitate the 3D analysis of the complete host system.This work is therefore divided in two sections :- In a first time, we present a methodology to calculate shielding effectiveness of composite enclosures of electronic equipment. The goal is to evaluate the potential of these materials in terms of electromagnetic shielding and to identify the main contributing factors.- In a second time, and in order to ensure compliance of complex electronic systems incorporating composite shielding enclosures with the stringent requirements of EMC, we propose a modeling methodology of electronic devices radiation. This modeling (based on genetic algorithms) allows to replace the radiating devices and enclosures (especially composites) by a set of elementary dipoles. The equivalent model, "black box" type, is thus representative of the entire structure in terms of high frequency electromagnetic radiation and is easily integrable in the mesh of host structures. This multipolar model provides spatial and frequency predictions of the electric and magnetic field, enabling among others to calculate the shielding effectiveness of the radiating enclosure in space, thereby giving a way to quantify its disruptive impact on its environment. Moreover, this approach allow to simplify the 3D analysis of a complete system comprising composite enclosures by controlling the EM behavior at all levels: system, enclosures, cards, circuits and components

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Ponchel, Freddy. "ELFI : calculateur électromagnétique pour l'établissement de schémas électriques équivalents aux interconnexions "cuivre" couplées et pour la caractérisation des matériaux." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-221.pdf.

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Abstract:

Les travaux décrits dans ce mémoire concernent la mise en œuvre d'un code de calcul électromagnétique d'éléments finis à éléments d'arêtes nommé ELFI, et ce, en deux dimensions. Après une importante phase de validation, la méthode des éléments finis est, dans un premier temps, appliquée à l'étude de trois, cinq et huit interconnexions "cuivre" , à pertes, constituant les différents niveaux de métallisation d'un circuit intégré. Les schémas électriques équivalents à ces trois systèmes sont ensuite implantés sous SPICE pour étudier les évolutions des temps de montée et de retard de propagation des signaux ainsi que le comportement de la diaphonie. Ceci est effectué en fonction de la distance séparant les connexions et en fonction de la nature des matériaux remplissant les zones de couplage. L'influence des lignes passives (les victimes) est alors clairement identifiée en présence d'une ligne active (l'agresseur) et réciproquement. Notre code de calcul est ensuite modifié puis adapté pour constituer une aide à la détermination de la permittivité diélectrique complexe du titano-zirconate de plomb (le PZT) dans la bande 1 à 26 GHz. Les impacts du posé des pointes de mesure, de la conductivité des métallisations coplanaires, de la variation de l'épaisseur de la couche de PZT ainsi que celle du tenseur de permittivité du substrat saphir qui supporte les lignes sont, tour à tour, analysées. Cette étude de sensibilité montre que l'on détermine, à ce jour, pour ce matériau polycristallin sans orientation particulière une permittivité relative de l'ordre de 1500 à ± 5% dans le meilleur cas de figure.

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Nguyen, Thuong Anh. "Analyse systématique du concept de comportement linéaire équivalent en ingénierie sismique." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1032/document.

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Abstract:

En ingénierie sismique, il est admis que le comportement d’une structure soumise à de forts séismes soit caractérisé par des boucles d’hystérésis qui peuvent être amples ou étroites selon le type de structure impactée. La prise en compte de ce type de comportement non-linéaire dans un calcul temporel présente des difficultés liées à l’identification des paramètres, au coût numérique élevé, au risque de non-convergence. Dans ce contexte, la méthode de linéarisation équivalente, a été introduite en géotechnique dès les années 70. Elle reste peu utilisée dans le domaine des structures malgré les efforts de nombreux auteurs. Ce travail de thèse a pour objet l’étude du comportement linéaire équivalent dans le contexte des méthodes simplifiées d'évaluation de la réponse non-linéaire d'une structure en ingénierie sismique. Nous passons en revue les critères de linéarisation adoptés par les différentes méthodes qui recherchent l’équivalence (1) du déplacement maximum ou (2) de la quantité d’énergie dissipée ou (3) de la force de rappel. Nos analyses montrent que ces trois critères ne sont pas pertinents et/ou efficaces, conduisant à des méthodes peu robustes qui conduisent dans certains cas à des résultats inexplicables. Nous montrons le rôle important, négligé par toutes les méthodes disponibles, du contenu fréquentiel respectif des signaux et du système dans la détermination de la ductilité appelée. Sur cette constatation, nous introduisons une nouvelle méthode de linéarisation équivalente basée sur la fonction de transfert. Nous utilisons cette méthode pour explorer un plan d’expérience numérique dans lequel nous calculons les caractéristiques de fréquence et d’amortissement équivalents en fonction de la ductilité appelée pour différente configurations caractérisées par (a) le rapport entre fréquence de l’oscillateur et fréquence centrale du signal excitateur, (b) la pente d’écrouissage et (c) le modèle de comportement qui varie continument de élastoplastique à endommageant. Nous proposons deux nouvelles approches du comportement linéaire équivalent. La première, visant à améliorer la procédure statique non-linéaire de l’ATC40, utilise la rigidité sécante et le déplacement maximal. Elle fait intervenir une estimation de l’amortissement différente de celle de l’ATC40. Sa pertinence est établie par le fait qu’elle permet d’évaluer avec exactitude le déplacement maximal de systèmes canoniques non-linéaires. La seconde consiste à restituer la dynamique de la réponse d'un oscillateur non-linéaire au travers de la fonction de transfert. Sa pertinence est démontrée au travers des critères d’Anderson, avec notamment un critère relatif au spectre transféré. La détermination du comportement linéaire équivalent par fonction de transfert est validée sur des structures réelles au travers des essais sur voiles en béton armé (SAFE) et sur systèmes des tuyauteries (BARC et EPRI)
In earthquake engineering, it is common that the behaviour of a structure undergoing a strong motion is characterized by wise or narrow hysteresis loops depending on the type of behaviour of the structure. Considering this non-linear behaviour in a transient calculation requires a huge need of resources in terms of calculation time and memory. In this context, the method of equivalent linearization, consisting in the evaluation of the non-linear response of the structure has been introduced by geotechnical engineers In the 1970s. Despite efforts of many authors, this method is still not used in structural field. The goal of this research is to examine the linear equivalent behaviour in the context of the simplified method of evaluating the non-linear response of a structure in earthquake engineering. We review the criteria of equivalence adopted by many methods searching for the equivalence of (1) the maximum of displacement or (2) quantity of dissipated energy or (3) the restore force. Our argumentative analyses carry out that these three criteria are not pertinent and/or efficient. This leads, in some cases, to some unexplained results. We show the important role, which is mostly neglected in existing method, of frequency content while evaluating the ductile demand. Based on this recognition, we introduce a new method of equivalent linearization based on the transfer function. We use this method in order to explore a numerical experimental plan in which we calculate the equivalent characteristics (frequency and damping) versus the ductile demand for different configuration characterized by (a) the ratio between the frequency of the oscillator and the central frequency of the input signal, (b) the hardening and (c) the behaviour which covers the elastoplastic and damaged ones. We propose two new approaches of the linear equivalent behaviour. The first one, aiming to improve the non-linear static procedure of ATC40, use the secant stiffness and the maximal displacement. This approach consists in an estimation of damping which is different to ATC40. Its pertinence is established by evaluating with accuracy the maximal displacement of the canonical non-linear systems. The second approach consists in restitution of the dynamic of the response of a non-linear oscillator by using the transfer function. The pertinence of this proposition is shown through the criteria of Anderson, especially in terms of transferred motion. In this effect, the linear equivalent behaviour based on the transfer function allows to cope the transferred motion through the non-linear oscillator without performing the non-linear transient calculation. The validation of the linear equivalent behaviour based on the transfer function has been examined on real structures through some experimental tests such as the reinforced concrete wall (SAFE) or piping systems (BARC and EPRI)

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Kfoury, Moussa. "Changement d'échelle séquentiel pour des milieux fracturés hétérogènes." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. http://oatao.univ-toulouse.fr/7386/1/kfoury.pdf.

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Abstract:

Nous étudions le problème d'homogénéisation des équations d'écoulements monophasiques faiblement compressibles au sein des milieux fracturés hétérogènes à grande échelle. La présence de fractures crée une discontinuité et une anisotropie des propriétés hydrauliques globales du milieu, provoque une forte localisation des écoulements et complique la tâche d'homogénéisation du milieu étudié. Notre but est d'homogénéiser les équations de bilan à différentes échelles d'observations en partant des équations de Darcy à l'échelle locale. Nous distinguons trois échelles d'observations : l'échelle locale qui correspond à l'ouverture des fractures, l'échelle intermédiaire nommée unité et l'échelle bloc qui correspond à une maille numérique du réservoir. Une première stratégie consiste à résoudre directement le problème discret (ou simple milieu) pour calculer en une seule étape les propriétés équivalentes à l'échelle bloc. Une seconde stratégie consiste à calculer dans une première phase les propriétés équivalentes à l'échelle unité et puis à moyenner dans une deuxième phase le comportement des unités, dont les équations sont basées sur un modèle double milieu, à l'échelle du bloc. Pour assurer la deuxième phase du changement d'échelle séquentiel, nous étions amené à écrire un nouveau modèle double milieu à l'échelle bloc en moyennant le modèle double milieu reformulé par Quintard et Whitaker (1996) à l'échelle unité. Pour déterminer les paramètres pétrophysiques (perméabilité et coefficient d'échange) qui découlent des différents modèles d'écoulement, nous avons développé différentes techniques analytique, probabiliste, perturbative et numérique. Les différents résultats obtenus par le biais de ces différentes méthodes nous amènent à une discussion ouverte concernant les limites de validité de chacune de ces approches. Le raccordement des deux stratégies directe et séquentielle nous offre des informations importantes sur la taille du Volume Elementaire Représentatif (VER) lié à la notion de percolation. Nous établissons une méthodologie de prédiction et de confirmation du VER. En outre, nous montrons que nous pouvons déterminer l'ensemble des éléments d'un tenseur effectif complet de perméabilité à l'aide d'écoulements confinés.

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Leroux, Julien. "Modélisation numérique du contact pour matériaux composites." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961209.

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Abstract:

Les aubes de turboréacteurs sont aujourd'hui sujets à de nouvelles technologiques novatrices : les matériaux composites tissées 3D. Ces modifications matériaux permettent des réductions de masse significatives, et conduisent à des performances énergétiques et environnementales accrues. Ces structures tissées possèdent généralement des architectures complexes et requièrent une bonne caractérisation mécanique. Des outils de modélisation textile et d'homogénéisation ont été développés, la géométrie et les propriétés physiques de l'architecture tissée y sont analysées. Toutefois, il est important de prévoir les endommagements engendrés dans ces matériaux au niveau des zones de contact soumises à du fretting. En effet, les pieds d'aubes de turboréacteurs font face à des sollicitations de type fretting. Il en résulte deux types d'endommagements : l'amorçage et propagation de fissures et l'usure des surfaces en contact. Quantifier ces endommagements requiert une analyse fine du contact à partir d'un outil de calcul à la fois robuste et rapide. Pour mener à bien cet objectif, un code semi-analytique permettant aujourd'hui de traiter des problèmes hétérogènes de contacts élasto-plastiques est développé. La méthode d'inclusion équivalente proposée au sens d'Eshelby est utilisée dans le solveur de contact pour décrire l'effet des hétérogénéités (cavités, inclusions, fibres ou torons). L'un des corps en contact peut contenir de multiples hétérogénéités de formes parallélépipédiques, ellipsoïdales, et ses formes dégénérées (ellipsoïde oblate, ellipsoïde prolate, sphère, cylindre, disque plat,...). Cette méthode est modifiée et améliorée afin de prendre en compte les influences mutuelles entre les inclusions hétérogènes voisines, et la décohésion à l'interface hétérogénéité/matrice. Un premier couplage avec un modèle de contact aube/disque Eléments Finis permet de prendre en compte les effets de structures. Cette méthode est analogue à un zoom structural lorsqu'un maillage fin est nécessaire dans des zones de contact à fort gradient de contraintes soumises à un endommagement de type fretting. Un second couplage avec le logiciel WiseTex permet de décrire la géométrie réelle du tissage du composite, les propriétés matériaux des fibres et de la matrice. Une segmentation fine du modèle permet de discrétiser les mèches en de multiples hétérogénéités ellipsoïdales équivalentes et d'appliquer la méthode d'inclusion équivalente modifiée. A partir de cette mise en donnée d'un matériau composite tissé revêtu, des calculs de contact tridimensionnel multiéchelle en situation de fretting sont réalisés avec succès.

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Faye, Mactar. "Structure interne et propriétés thermiques macroscopiques, application aux matériaux de construction." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30032/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact de la structure interne des matériaux isotropes granulaires sur leurs propriétés thermiques macroscopiques. Nous avons développé un code de calcul pour résoudre les transferts thermiques au sein d'un matériau hétérogène tridimensionnel. Ce code est couplé avec un algorithme de génération de structures aléatoires. Après validation expérimentale, nous avons généré des géométries granulaires dont nous avons caractérisé la structure interne, puis nous avons étudié l'impact de cette structure sur la conductivité thermique. Nous avons également développé une nouvelle méthode de mesure expérimentale de la capacité thermique surfacique d'un élément de paroi à structure interne complexe. L'originalité de cette méthode est le couplage d'un modèle analytique de la capacité thermique, indépendant des propriétés thermiques des constituants, et d'une étude expérimentale
The objective of this thesis is to study the impact of the internal structure of isotropic granular materials on the macroscopic thermal properties. We have developed a model to solve the heat transfer problem within a heterogeneous three-dimensional material. This code is coupled with an algorithm generating random structure. After an experimental validation, we first generated granular materials and we characterized their internal structure; then we studied the impact of this structure on the thermal conductivity. We also developed a new experimental method for measuring the heat capacity area of a wall element with complex internal structure. The originality of this method is the coupling of an analytical model of heat capacity area, which is independent of the thermal properties of the constituents, and an experimental study

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D'Aloia-Schwartzentruber, Laetitia. "Détermination de l'énergie d'activation apparente du béton dans le cadre de l'application de la méthode du temps équivalent à la prévision de la résistance en compression au jeune âge : approches expérimentales mécanique et calorimétrique, simulations numériques." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0018.

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Abstract:

Le concept de maturité ou de temps équivalent permet de prendre en compte les effets combinés de la température et du temps, sur le développement de la résistance au jeune âge du béton. Il est basé sur la loi d'Arrhenius qui s'est révélée être la plus appropriée afin de décrire l'influence de la température sur la cinétique d'hydratation du ciment (réaction exothermique). Une estimation correcte de la résistance en compression du béton au jeune âge, par la méthode du temps équivalent, dépend essentiellement de la détermination adéquate de l'énergie d'activation apparente : Ea, Il s'agit de l'unique paramètre intervenant dans l'expression de la loi d'Arrhenius et caractérisant le mélange dans son ensemble. L'objectif principal de cette étude est de montrer comment les tests calorimétriques peuvent constituer une alternative aux procédures mécaniques lourdes, afin de déterminer Ea. La validité des valeurs d’ Ea obtenues est vérifiée au moyen de tests de compression. De plus, la possibilité d'utiliser de manière équivalente : béton ou mortier, a également été abordée. Le rapport eau/ciment, apparaît naturellement comme devant être conservé lors de la formulation d'un mortier équivalent. Finalement, l'évolution d’ Ea en fonction du degré d'avancement est précisée, et l'idée couramment répandue qu'elle en dépend est confirmée. Un domaine de définition peut être proposé. Par ailleurs, un outil numérique : CHAL est développé. Il permet de simuler le flux de chaleur en conditions adiabatiques à partir de la composition du ciment et de la prise en compte du couplage qui s'opère par la température. Ainsi, l'influence du caractère poly phasique du ciment sur la détermination d’ Ea peut être mis en évidence. Enfin, l'application de la méthode du temps équivalent peut être améliorée par la prise en compte de l'influence de la température au jeune âge sur la résistance à long terme : redéfinition du degré d'avancement, ainsi que par la gestion du temps de prise
The concept of maturity or equivalent age enables the combined effects of time and temperature, on the concrete strength development at early ages, to be accounted for. It is based on the Arrhenius' law which has revealed itself to be the most accurate in order to describe the temperature influence on cement hydration (exothermic reaction). A proper estimation of the concrete strength at early ages by the method of equivalent age is directly related to a correct determination of the Apparent Activation Energy: Ea. This is the unique parameter which characterizes the whole concrete mixture and which can be found in the Arrhenius' law. The major aim of this study is to show how calorimetric tests under semi-adiabatic conditions can be an alternative to unwieldy compressive tests procedures in order to determine Ea. The validity of the obtained Ea values has been verified by means of several mechanical tests. Moreover, the possibility of using either mortar or concrete is partially dealt with. The water to cement ratio appears to naturally be considered as a constant in proportioning an equivalent mortar. Finally, the evolution of the Apparent Activation Energy in relation to the degree of hydration is given. Hence, the widespread opinion that Ea depends on the degree of hydration is confirmed and a field of definition can be brought to the fore. Besides, a numerical tool: CHAL is developed. This enables rates of heat flow under adiabatic conditions to be simulated, by taking into account, the cement composition and the coupling which operates by the temperature. Hence, the influence of the polymineral characteristic of cement, on the determination of Ea can be underlined. Finally, the redefinition of the hydration degree which enables the detriment al effect of high temperature at earl y ages on the long term strength of concrete to be accounted for, and the definition of the setting time, make it possible to improve the method of equivalent age

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Thérèse, Laurent. "Plasmas radiofréquence pour l'analyse des matériaux : étude expérimentale, analytique et numérique." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30027.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à la compréhension de la décharge et du plasma mis en jeu en spectroscopie d'émission à décharge luminescente en excitation radiofréquence à 13,56 MHz pour l'analyse des matériaux. L'étude est basée sur une caractérisation expérimentale de la décharge et du plasma. Nous avons mis au point des dispositifs de diagnostics expérimentaux (électrique et optique) permettant de mesurer la tension, le courant de décharge, la puissance injectée dans le plasma dans le cas de matériaux conducteurs, et de mesurer l'intensité d'émission de la raie d'argon à 750,4 nm. Nous avons développé un modèle analytique simple qui à partir des mesures électriques permet d'accéder à des informations sur les propriétés fondamentales du plasma (champ électrique maximum, épaisseur de gaine, densités) et avec lequel nous avons également pu déterminer un schéma électrique équivalent de la décharge. Ce modèle nous permet de caractériser l'évolution des paramètres de base du plasma en fonction de la puissance, de la pression, de la nature du matériau de cathode ou d'anode. Nous avons également utilisé un modèle numérique hybride fluide- Monte Carlo bidimensionnel de la décharge qui nous a permis de valider les résultats expérimentaux et analytiques
The work presented in this thesis is a contribution to the comprehension of the discharge and the plasma used in radiofrequency optical emission spectroscopy at 13,56 MHz for the analysis of materials. The study is based on an experimental characterization of the discharge and the plasma. We have developed experimental diagnoses devices (electric and optical) allowing to measure the voltage, the discharge current, the power injected into the plasma in the case of conducting materials, and to measure the emission intensity of the argon line at 750,4 nm. We have developed a simple analytical model which starting from the electrical measurements gives access to informations on the fundamental properties of the plasma (maximum electric field, thickness of sheath, densities) and with which we also could determine an equivalent electric circuit of the discharge. This model enables us to characterize the evolution of the basic parameters of plasma according to the power, the pressure, the nature of material of cathode or anode. We have also used a hybrid digital model fluid Monte Carlo two-dimensional of the discharge which enabled us to validate the experimental and analytical results

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Marouf, Nabil. "Réponse d'un contact équivalent aube/disque Udimet 720-MC2 vis-à-vis des processus de fretting fissuration : Influence de la microstructure et comportement de contraintes résiduelles de grenaillage." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0022.

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Abstract:

Les contraintes thermiques et mécaniques vues par les turbines haute pression ont conduit à la conception de turbines à aubes monocristallines. Ces aubes utilisent des nuances présentant d’excellentes propriétés en fluage selon les directions cristallographiques de type <001> et ont ainsi permis, en augmentant la température des gaz et la vitesse de rotation de la turbine, une amélioration des performances spécifiques des turbomachines. En utilisation, les aubes sont principalement soumises à l’accélération centrifuge induite par la rotation de la turbine autour de son axe. Ce chargement est cyclique avec des cycles qui correspondent au décollage/atterrissage, mais aussi à des vibrations aux fréquences plus hautes pendant la phase de vol. Le chargement de la pale est transmis au disque de turbine par une liaison de type pied de sapin, qui par nature contient un jeu. Au niveau du contact aube/disque les contraintes sont très élevées et des mouvements oscillatoires de faible amplitude apparaissent. Cette configuration de contact est appelée fretting et sa superposition avec la fatigue oligocyclique est appelée fretting fatigue. On rencontre le phénomène de fretting fatigue dans la plupart des contacts quasi-statiques subissant de la fatigue et des vibrations. C’est un phénomène qui réduit considérablement la durée de vie des assemblages. Les travaux de cette thèse se sont articulés autour de deux grands thèmes ; la connaissance du matériau et en particulier de la couche corticale (couche superficielle de la matière modifiée par le traitement de grenaillage) et l’étude des endommagements subits lors des différents chargements mécaniques élémentaire de l’attache aube/disque. Le grenaillage fait partie du processus de fabrication des pieds de pales. Il permet d’aplanir les rainures de rectification et de pré-contraindre localement le matériau en compression. Il a été montré par le passé qu’il augmentait la durée de vie moyenne en fatigue des éprouvettes technologiques représentatives de l’attache aube/disque. C’est donc un traitement mécanique fondamental. Sur un monocristal le grenaillage, en déformant plastiquement la couche corticale, modifie profondément la structure du matériau, et augmente significativement la concentration en dislocation. Ce nombre important de dislocations contribue à une rotation locale du réseau cristallographique. Ainsi la couche corticale ne peut plus être considérée comme orthotrope. Pour caractériser ces rotations, deux techniques ont été utilisées. Dans un premier temps, l’observation de la matrice γ a permis d’identifier la rotation du réseau cristallographique, ensuite une série de mesures par EBSD a permis de la quantifier. Par la suite, c’est la relaxation de la contrainte résiduelle introduite par le grenaillage dans un alliage polycristallin à base de nickel qui a été étudiée. Deux processus de relaxation ont été étudiés, le premier thermique et le second mécanique. Ces deux processus ont des cinétiques extrêmement importantes comparées à la durée de vie d’un moteur. Pour analyser le comportement en fissuration d’un plan monocristallin (MC2) soumis à une sollicitation de fretting imposée par un cylindre polycristallin (Udimet 720), trois orientations ont été sélectionnées parcourant l’ensemble des configurations rencontrées sur une aube. Les premiers résultats montrent que l’orientation du plan n’a pas d’influence sur le coefficient de frottement. Ensuite, le seuil d’amorçage a été déterminé, ce faisant les observations fractographiques des plans de MC2 ont mis en valeur l’importance de l’orientation relative des plans octaédriques et de la direction de fretting sur la direction de croissance des fissures. Ces constatations ont conduit à la réalisation de modèles éléments finis prenant en compte le caractère cubique des monocristaux de nickel et permettant d’évaluer l’amplitude du cisaillement résolu subi par un plan de fretting. [...]
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Preault, Valentin. "Méthodes d'homogénéisation pour la modélisation électromagnétique de matériaux composites. Application au blindage de boîtiers d'équipement électronique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00924648.

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Abstract:

Le nombre d'appareils électroniques et de systèmes de communication sans fil a considérablement augmenté au cours des 20 dernières années. Les boîtiers de blindage utilisés pour protéger les appareils électroniques contre les radiations externes, mais aussi pour limiter leurs émissions sont généralement conçus en alliages d'aluminium. Mais la nécessité de réduire le poids des aéronefs incite l'industrie aéronautique à l'utilisation de matériaux composites.La modélisation de boîtiers de blindage composés de matériaux homogènes est possible par l'utilisation d'outils numériques tels que la méthode des éléments finis. Mais la discrétisation de boîtiers constitués de matériaux composites impliquerait un nombre d'éléments trop important rendant impossible toute modélisation numérique. Le recours à l'homogénéisation semi-analytique est une possibilité pour s'affranchir de cette restriction. Les milieux homogènes équivalents obtenus avec ces méthodes peuvent être insérés dans des outils numériques pour simuler le comportement électromagnétique de boîtiers de blindage complexes. Les modèles d'homogénéisation existants, tel que le modèle de Maxwell-Garnett, sont toutefois limités a des applications quasi-statiques.La définition des propriétés effectives de matériaux composites illuminés par des ondes électromagnétiques est l'objectif principal de ce travail. Il en résulte deux méthodes d'homogénéisation dynamiques. La première introduit un effet de taille entre les fibres et la longueur d'onde. Elle permet ainsi d'étendre une méthode basée sur des problèmes d'inclusion aux micro-ondes. Mais elle reste limitée par l'apparition de l'effet de peau dans les renforts conducteurs. La seconde est basée sur la définition des pertes par effet Joule dans les fibres, permettant ainsi d'étendre la première méthode après l'apparition de l'effet de peau. Cette dernière est enfin utilisée pour modéliser le comportement électromagnétique d'un boîtier de blindage réaliste.

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Lei, Lei. "Étude des matériaux poreux thermo compressés pour la modélisation des écrans acoustiques automobiles." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2428/document.

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Abstract:

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet EcOBEx, qui consiste à réduire le bruit du groupe motopropulseur rayonné à l'extérieur par l'ajout d'écrans acoustiques dans le compartiment moteur du véhicule. Les écrans acoustiques sont fabriqués par thermocompression de matériaux poreux uniformes. Les propriétés et l'épaisseur du matériau évoluent en fonction du degré de compression subit par le matériau. L'objectif de ce travail est de proposer des lois pour prédire l'évolution des propriétés des matériaux à partir du taux de compression et de leurs valeurs initiales avant compression. Dans un premier temps, on s'intéresse aux paramètres du modèle de fluide équivalent de Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL) : porosité, résistivité au passage d'air, tortuosité, longueurs caractéristiques visqueuse et thermique, perméabilité thermique statique. Des expressions analytiques sont proposées pour prédire la variation de ces paramètres en fonction de la compression. Elles sont développées à partir d'un modèle de matériaux fibreux à fibres cylindriques où les variations d'orientation des fibres induites par la thermocompression peuvent être prises en compte. Les résultats sont en bon accord avec les mesures effectuées sur deux types de matériaux (mousse à cellules ouvertes et fibreux). Un modèle empirique généralisé est finalement proposé pour la résistivité au passage d'air. Dans un deuxième temps, on s'attache aux paramètres élastiques dont la connaissance est essentielle pour prendre en compte la vibration du squelette. La méthode expérimentale quasistatique est d'abord appliquée pour étudier l'évolution du module de Young par rapport au taux de compression pour les fibres et les mousses. Une loi de puissance est alors proposée pour prédire ces variations. Enfin, une méthode inverse pour estimer les propriétés élastiques d'un matériau poroélastique orthotrope à partir d'une mesure vibratoire d'un écran tricouche thermo comprimé est proposée. Cette méthode permet de caractériser les propriétés élastiques du matériau poreux dans une situation proche de son application réelle
This work was carried out in the framework of the project EcOBEx, whose main objective was to reduce the passby noise by mean of acoustic shields in the engine compartment of the vehicle. The acoustic shields are manufactured by thermocompression of uniform porous materials. The material’s properties and thickness evolve according to the degree of compression experienced by the material. The objective of this work is to propose some laws to predict the evolution of the materials properties from their initial non compressed values and the compression rate. Firstly, we focus on the parameters of the Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL) equivalent fluid model : porosity, air-flow resistivity, tortuosity, viscous characteristic lengths, thermal characteristic length, static thermal permeability. Some analytical expressions are proposed to predict the variation of these parameters as a function of compression. They are derived from a physical model of cylindrical fibres where the fibre orientation variations induced by the thermocompression can be taken into account. The results are in good agreement with the measurements made two types of materials (open cell foam and fibrous). A generalized empirical model is finally proposed for the air-flow resistivity.In a second part, we focus on the elastic parameters, which are necessary to take into account the vibration of the skeleton. The quasi-static experimental method is first applied to study the evolution of the Young’s modulus along the compression rate for fibrous and open cell foams. A power law is then proposed to predict these variations. Finally, an inverse method for estimating the elastic properties of an orthotropic poro-elastic material from a vibratory measurement of a thermocompressed three layer sandwich structure is proposed. This method allows us to characterize the elastic properties of a porous material in a situation close to its actual application

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Koumi, Koffi Espoir. "Modélisation du contact entre matériaux hétérogènes : Application au contact Aube/Disque." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0120/document.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse à la problématique du contact entre matériaux hétérogènes. L'industrie (automobile, aéronautique, spatiale, ...) s'intéresse de plus en plus à ces types de matériaux. Il s'agira par exemple des alliages métalliques, des matériaux poreux, matériaux composites (composites tissés, interlocks 3D, interlocks 2D), des billes céramiques contenant des impuretés (porosités/précipités),... Dans ce manuscrit, un modèle de contact basé sur les méthodes semi-analytiques a été développé. Un algorithme de gradient conjugué est utilisé afin de résoudre rapidement le problème de contact. Le modèle permet de prendre en compte la présence d'une ou de plusieurs hétérogénéités isotropes/anisotropes dans le problème de contact. Une approche inspirée de la méthode de l'inclusion équivalente proposée par Eshelby est utilisée dans le solveur de contact pour prendre en compte l'effet de ces hétérogénéités. Les méthodes de transformées de Fourier rapides (FFT) permettent d'accélérer les calculs. Une méthode numérique a été mise en œuvre afin de prendre en compte l'interaction entre plusieurs hétérogénéités. Le massif peut être élastique ou viscoélastique. L'approche développée dans la thèse peut résoudre à la fois les problèmes d'indentation, de roulement/glissement ou de fretting en présence de matériaux élastiques hétérogènes, viscoélastiques homogènes ou hétérogènes. Les solutions sont données en termes de champs de pressions, de cisaillements et de contraintes. Dans le cas des matériaux viscoélastiques le code de calcul est capable de fournir le coefficient de frottement apparent ainsi que toutes les variables de contact aussi bien en régime permanent que transitoire. Le modèle a été validé par comparaison avec la méthode des éléments finis classiques en utilisant le logiciel commercial Abaqus v6.11. Le temps de calcul ainsi que l'espace mémoire nécessaire sont considérablement réduits par rapport à la méthode éléments finis. La parallélisation a été introduite dans le code de contact afin de réduire toujours plus le temps de calcul. Il s'agit d'un code robuste, rapide et facilement utilisable en Bureau d'Etudes. Une approche expérimentale originale a été mise en place afin de mesurer les champs de déplacements à l'interface des corps en contact. De bonnes corrélations essais/calculs ont été obtenues. Enfin quelques applications industrielles ont été présentées. Un couplage entre un code éléments finis structurel et le code semi-analytique de résolution de contact a été également réalisé
The present PhD thesis deals with contact problems between heterogeneous materials. Nowadays heterogeneous materials are extensively used in several industrial domains (automotive, aeronautics, aerospace, ...). Heterogeneous materials involve porous materials, aluminum alloys, composites materials (woven composites, interlocks 3D, interlocks 2D), metallic or ceramics materials containing impurities (porosities/precipitates). In this work, a contact model based on semi-analytical method is proposed. A conjugate gradient algorithm is used for a fast resolution of contact equations. The model can account for one or more isotropic/anisotropic inhomogeneities. An approach taking inspiration from the Eshelby equivalent inclusion method is used in the contact solver to account for the effect of inhomogeneities. 2D and 3D Fast Fourier Transforms (FFT) are used to speed up the computation. A numerical method is implemented in order to take into account interactions between many heterogeneities. The semi-infinite space/ matrix can be either elastic or visco-elastic. The model developed in the present PhD thesis can solve indentation, rolling/sliding or fretting contact problems between heterogeneous elastic materials, homogeneous or heterogeneous visco-elactic materials. In the case of visco-elastic materials, the model permits to get the solution in terms of contact pressure distribution, subsurface stresses, apparent friction coefficient, both in the transient and then steady-state regimes. The model has been validated by performing a comparison with the results of a finite element model. The CPU time and memory necessary are greatly reduced in comparison with the classical finite element method. The model developed is fast, robust and extremely easy to use. An original experimental approach was proposed in order to measure the displacement fields at interface of two contacting bodies. A good agreement between experimental results and numerical simulations is obtained. Finally, the model is applied on some industrial applications. A coupling between a finite element model and the semi-analytical code allow to take into account the effects of structure on contact problem

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Kehal, Ibtissam. "Développement et caractérisation de nouveaux matériaux d’électrodes pour pile à combustible à oxyde solide (SOFC) : des titanates de lanthane de structure cuspidine aux cobaltites." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10005.

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Abstract:

Dans le contexte énergétique actuel, les piles à combustible à oxyde solide sont très prometteuses comme source d’énergie alternative pour la production d’électricité. Quelques verrous restent cependant à lever pour améliorer leur durabilité, notamment en termes de matériaux d’électrode. Ce travail de thèse s’est intéressé à la caractérisation de nouveaux matériaux d’anode et de cathode. La substitution partielle du titane par du vanadium dans le titanate de lanthane La4Ti2O10 de structure cuspidine a permis de conduire à des matériaux d’anode prometteurs. Des résistances spécifiques surfaciques (ASR, Area Specific Resistance) de l’ordre de 0,2 W.cm2 ont été obtenues à 750°C sous hydrogène. Au niveau de la cathode, nos recherches ont porté sur deux types de cobaltites : une pérovskite de formulation Ba1-xCo0,9Fe0,2Nb0,1O3-d avec x = 0 et 0,1 et un matériau innovant Ba2Co9O14. Dans les deux cas, après optimisation de la microstructure des électrodes, les ASR sont inférieure à 0,1 W.cm2 à 700°C
In the current energy context, solid oxide fuel cells hold great promise as an alternative energy source for electricity generation. However, bottlenecks remain to improve their sustainability, particularly in terms of electrode materials. This work focused on the characterization of new anode and cathode materials. The partial substitution of titanium by vanadium in the lanthanum titanate La4Ti2O10 of cuspidine structure has led to promising anode materials with Aera Specific Resistance (ASR) of the order of 0.2 W.cm2 at 750 ° C under hydrogen. At the cathode, our research has focused on two types of cobaltites: a perovskite Ba1-xCo0,9Fe0,2Nb0,1O3-d with x = 0 and 0.1 and an innovative material Ba2Co9O14. In either case, after optimization of the microstructure of the electrodes, ASR less than 0.1 W.cm2 at 700 ° C were obtained

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Préault, Valentin. "Méthodes d'homogénéisation pour la modélisation électromagnétique de matériaux composites. Application au blindage de boîtiers d’équipement électronique." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112302/document.

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Abstract:

Le nombre d’appareils électroniques et de systèmes de communication sans fil a considérablement augmenté au cours des 20 dernières années. Les boîtiers de blindage utilisés pour protéger les appareils électroniques contre les radiations externes, mais aussi pour limiter leurs émissions sont généralement conçus en alliages d’aluminium. Mais la nécessité de réduire le poids des aéronefs incite l’industrie aéronautique à l’utilisation de matériaux composites.La modélisation de boîtiers de blindage composés de matériaux homogènes est possible par l’utilisation d’outils numériques tels que la méthode des éléments finis. Mais la discrétisation de boîtiers constitués de matériaux composites impliquerait un nombre d’éléments trop important rendant impossible toute modélisation numérique. Le recours à l’homogénéisation semi-analytique est une possibilité pour s’affranchir de cette restriction. Les milieux homogènes équivalents obtenus avec ces méthodes peuvent être insérés dans des outils numériques pour simuler le comportement électromagnétique de boîtiers de blindage complexes. Les modèles d’homogénéisation existants, tel que le modèle de Maxwell-Garnett, sont toutefois limités a des applications quasi-statiques.La définition des propriétés effectives de matériaux composites illuminés par des ondes électromagnétiques est l’objectif principal de ce travail. Il en résulte deux méthodes d’homogénéisation dynamiques. La première introduit un effet de taille entre les fibres et la longueur d'onde. Elle permet ainsi d’étendre une méthode basée sur des problèmes d'inclusion aux micro-ondes. Mais elle reste limitée par l’apparition de l’effet de peau dans les renforts conducteurs. La seconde est basée sur la définition des pertes par effet Joule dans les fibres, permettant ainsi d’étendre la première méthode après l’apparition de l’effet de peau. Cette dernière est enfin utilisée pour modéliser le comportement électromagnétique d’un boîtier de blindage réaliste
The number of electronic devices and wireless communication systems has significantly increased over the past 20 years. Shielding enclosures used to protect electronic devices against radiated waves and to limit their emissions are usually designed in aluminum alloys. But the need to reduce the weight of aircraft incites the aerospace industry to the use of composite materials.Modeling shielding enclosures composed of homogeneous materials is possible by the use of numerical tools such as the finite element method. But considering every details of the microstructure would involve a excessive number of unknowns preventing numerical modelings. The use of semi-analytical homogenization methods is a possibility to overcome this restriction. The equivalent homogeneous mediums obtained with these methods can be inserted into numerical tools to simulate the electromagnetic behavior of complex shielding enclosures. But classical homogenization models such as Maxwell-Garnett model, are limited to quasi-static applications.Calculating the effective properties of composite materials illuminated by electromagnetic waves is the main objective of this work. This leads to two dynamic homogenization methods. The first one introduces a size effect between the fibers and the wavelength. It allows to extend a method based on inclusion problems to microwave frequencies. However it is limited by the occurrence of the skin effect in conductive inclusions. The second consider Joule losses and extends the first method after the occurrence of the skin effect. This second homogenization method is finally used to model the behavior of a realistic shielding enclosure

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Andriamananjara, Koloina. "Modélisation numérique des procédés LCM à l’échelle des milieux homogènes équivalents en cours de déformation – intégration de la pression capillaire lors de l’infusion et équilibrage post-infusion." Thesis, Lyon, 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02921453.

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Abstract:

Le procédé par infusion de résine liquide consiste à imprégner un renfort fibreux à travers son épaisseur, sous l’effet d’un gradient de pression créé par la mise sous vide du système. Ce procédé hors autoclave, a été mis au point afin de réduire les coûts de fabrication et de stockage des matériaux et assurer un bon remplissage des pièces de grandes dimensions ; d’où l’intérêt grandissant de l’industrie aéronautique pour cette technique. Ces travaux de thèse, dans le cadre de la Chaire Hexcel-Mines Saint-Etienne visent à établir un outil numérique robuste et prédictif pour simuler à l’échelle de la structure élaborée les principaux phénomènes physiques apparaissant pendant le procédé. Afin de mieux représenter ces phénomènes complexes multi-physiques, et multi-échelles lors de l’élaboration, une nouvelle approche numérique basée sur la méthode éléments-finis est développée pour modéliser d’une part les effets capillaires lors de la phase critique d’infusion, et d’autre part les écoulements post-infusion durant la phase de rééquilibrage. A l’échelle macroscopique, les effets capillaires sont représentés par un tenseur de contraintes capillaires agissant à l’interface bi-fluide de l’écoulement modélisé par les équations de Darcy. Le modèle est aussi adapté à l'échelle mésoscopique afin de simuler l’écoulement dans des torons de fibres. Une première approche de la modélisation de l'étape de post-infusion qui décrit la forte interaction entre la déformation de la préforme et l’écoulement de résine à la fin du remplissage, est ensuite propose.L’intégration de la modélisation de cette phase présente un premier pas vers les simulateurs dans un contexte industriel
The LRI process consists in impregnating a fibrous preform through its thickness, under the pressure gradient created by pulling the vacuum. This out-of-autoclave process was developed to reduce manufacturing costs and ensure proper filling of large parts; hence the increasing interest of the aeronautical industry in this technique. This work, within the framework of the Hexcel-Mines Saint-Etienne Chair, aims to establish a predictive numerical tool to simulate the main physical phenomena occurring during the process at macroscale. In order to properly model the complex and multi-scale phenomena during the infusion process, a numerical approach based on finite-element method is developed to model the capillary effects during the filling stage and to model the post-filling stage. Capillary effects are represented by a capillar stress tensor acting at the bi-fluid interface of the flow modelled by Darcy's equations. By generating a pressure jump, it requires a local pressure enrichment of the elements crossed by the fluid front. The results are validated with a convergence analysis and a confrontation with experimental data. The model is adapted to the mesoscale to simulate the flow through the tows. A first approach of post-filling stage modeling is proposed, which describes the interaction between the preform deformation and the resin flow after the filling. Modeling this stage allows to study the influence of fluid-solid coupling on the final part regarding the dimensional tolerances, and to predict the evolution of the fibre volume fraction which determines the part mechanical properties. The first simulation tests reveal a high potential for industrial simulators

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San, Nicolas Rackel. "Approche performantielle des bétons avec métakaolins obtenus par calcination flash." Phd thesis, Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1686/.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse a été de montrer que le métakaolin, fabriqué par la société Argéco DEVELOPPEMENT selon un procédé de calcination flash, est un éco-matériau qui améliore les propriétés de structuration et de durabilité des bétons. L'approche retenue, basée sur l'équivalence de performances, a concerné la plupart des types de béton (bâtiments, ouvrages d'art, autoplaçants, hautes performances,. . . ). Le métakaolin a d'abord été caractérisé (propriétés physico-chimiques et réactivité), puis son effet sur la mise en œuvre des bétons a été étudié. Les performances des différents bétons testés ont ensuite été évaluées par la mesure de différents indicateurs de durabilité. Enfin, la durée de vie de bétons en environnement marin a été estimée grâce à un modèle probabiliste
The main objective of this thesis was to show the metakaolin, manufactured by the company Argéco DEVELOPMENT with the flash calcination process, is an eco-material that improves structural properties and durability of concrete. The approach choosen, based on the equivalence of performance concerning several types of concrete (buildings, structures, self-compacting and high performance concretes. . . ). The metakaolin was first characterized (physico-chemical and reactivity) and its effect as Portland cement replacement have been studied. Then performances of concretes were evaluated by measuring various durability indicators. Finally, life of concretes in marine environment has been predicted by a probabilistic model

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San, Nicolas Rackel. "Approche performantielle des bétons avec métakaolins obtenus par calcination flash." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00756481.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse a été de montrer que le métakaolin, fabriqué par la société Argéco DEVELOPPEMENT selon un procédé de calcination flash, est un éco-matériau qui améliore les propriétés de structuration et de durabilité des bétons. L'approche retenue, basée sur l'équivalence de performances, a concerné la plupart des types de béton (bâtiments, ouvrages d'art, autoplaçants, hautes performances, ...). Le métakaolin a d'abord été caractérisé (propriétés physico-chimiques et réactivité), puis son effet sur la mise en œuvre des bétons a été étudié. Les performances des différents bétons testés ont ensuite été évaluées par la mesure de différents indicateurs de durabilité. Enfin, la durée de vie de bétons en environnement marin a été estimée grâce à un modèle probabiliste.

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Mnasri, Faiza. "Étude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes : application aux milieux fibreux et à l’isolation des bâtiments." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0169/document.

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Abstract:

Le contexte énergétique international impose de nouvelles orientations au secteur du bâtiment neuf ou en rénovation. Toute nouvelle solution doit être techniquement efficace et respectueuse pour l’environnement. Il s'agit dans ce travail de thèse de réaliser une étude numérique et expérimentale de matériaux de construction biosourcés liés au contexte transfrontalier Lorrain (France-Belgique- Luxembourg). En effet, ce travail intègre une partie du projet européen « Ecotransfaire » mené pour le développement d'une filière durable propre aux éco-matériaux. La sélection des matériaux selon une liste de critères à la fois scientifiques, géographiques et environnementaux a permis de répondre à notre problématique en s'orientant vers l'intégration des matériaux biosourcés pour leurs aspects favorables à l'environnement et à l’efficacité énergétique du bâtiment. Intégrés au bâtiment, ces matériaux sont sujets à plusieurs phénomènes de transfert de chaleur et de masse. Dans un premier temps et pour mieux appréhender ces phénomènes, un modèle de transfert couplé de chaleur, d'air, d'humidité (HAM transfers) est utilisé pour simuler le comportement hygrothermique d’un matériau en bois massif à structure supposée homogène. Ce modèle, mis en œuvre et résolu par la méthode des éléments finis, a été validé par des résultats analytiques retenus dans la littérature. L'étude de sensibilité du modèle au couplage, aux dimensions dans l'espace, aux conditions aux limites et aux variabilités des paramètres d'entrée est également présentée. Une des difficultés de l’utilisation de ce modèle réside dans la prise en considération de l'aspect fortement hétérogène de certains matériaux. Ainsi, dans ce travail, nous proposons une approche de caractérisation d'un composite lignocellulosique hétérogène de structure poreuse. En effet ce matériau est composé de deux constituants bien connus dans le domaine de l’industrie de construction: Le bois et le ciment. Le bois est incorporé sous forme de granulats avec des formes et des tailles irrégulières et le ciment est utilisé comme un liant. Le travail réalisé permet de remonter aux propriétés intrinsèques équivalentes de ce matériau (conductivité thermique et perméabilité à la vapeur) à l’aide des techniques de micro-tomographie. La méthodologie suivie consiste à la détermination de la structure d'échantillon par une prise d'images à l'échelle microscopique. Une fois la structure de l’échantillon générée, une reconstruction de la représentation bidimensionnelle précède la génération de la structure tridimensionnelle à l'aide d’un outil numérique qui permet de déterminer les propriétés équivalentes des domaines reconstruits en 3D. La perméabilité et la conductivité thermique équivalentes sont les deux propriétés évaluées dans cette configuration. Ces deux propriétés dépendent fortement de la porosité et de la distribution des pores dans la phase continue (la phase solide). De plus la composition de ce matériau et les fractions volumiques de chacun de ses constituants influent sur la formation de sa microstructure et par conséquent sur ses propriétés de transferts thermiques et hydriques. L'ensemble des connaissances développées dans ce travail permet une piste sérieuse pour l'élaboration d'un éco-matériau à propriétés contrôlées pour des usages spécifiques dans la construction et la rénovation
International energy context requires a new orientation to the building sector as in construction or in renovation. Any new solution must be technically efficient and environmentally acceptable. In this thesis, the object is to achieve a numerical and experimental analysis of a building biobased materials. Some of these materials are included from the study of a transborder project to the Lorraine region (France, Belgium and Luxembourg). Indeed an Ecotransfaire project was included in this work. This project has been oriented to the development of a sustainable eco materials chain. A process of analysis has been established in order to select the materials candidates on the basis of scientific, geographical and environmental criteria. The answers are moving towards the integration of bio-based materials. These materials are subject of several heat and mass transfers phenomena. So understanding these mechanisms within a building material has been achieved firstly. This resulted on a coupled model of heat transfer, air, moisture experienced by the HAM model. This model is applied to a wooden building material whose its structure is assumed homogeneous. Then, this model was implemented and solved by the finite element method. Its numerical solution is validated by analytical results available in the literature. The study of sensitivity of the model coupling, dimensions in space, the boundary conditions and the variability of input parameters is also presented. One of the difficulties of using this model is the case of heterogeneous materials. Thus, in this work, we propose an approach of characterization of a heterogeneous lignocellulosic composite material with a porous structure. In fact, this material is composed of two components: Wood and cement. The wood is presented by a shapes aggregates with irregulars sizes and the cement is considered as the binder in the composition. The object was to predict its equivalent intrinsic properties (thermal conductivity and vapor permeability) by using the micro-tomography techniques.The methodology consists to determine the structure of the sample by taking images at the microscopic scale. Once the structure of the sample is generated, we will conduct from a reconstruction of the two-dimensional representation to a three dimensional structure by using a numerical tool which determines the equivalent properties of the 3D reconstructed domain. The permeability as well as the equivalent thermal conductivity are the two properties evaluated in this configuration. These two properties are strongly depend to the porosity and to pore distribution in the continuous phase (the solid one). Moreover the composition of the material and the volume fractions of each components influence the formation of microstructure and consequently the thermal and hydric transfers

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BARRE, Olivier. "Contribution à l'étude des formulations de calcul de la force magnétique en magnétostatique, approche numérique et validation expérimentale." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005921.

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Abstract:

Ce mémoire présente une étude des méthodes de calcul de la force engendrée par les champs magnétiques sur les matériaux linéaires en magnétostatique et se propose d'en comparer les performances sur les matériaux de faibles perméabilité. Les démonstrations de ces méthodes sont abordées et les hypothèses mises en évidence. Pour discriminer les formulations, courants équivalents, masses magnétiques équivalentes, tenseur de Maxwell, dérivée de l'énergie, une expérience et les mesures associées sont conçues par calcul de champ. Un matériau spécifique, de faible module d'élasticité est également synthétisé. Plongé dans un champ magnétique, un volume de test de ce matériau se déforme. Chaque formulation permet d'obtenir une répartition des contraintes sur le volume. Pour chaque répartition, la déformation du volume est calculée. Chaque déformation est comparée à celle qui est obtenue expérimentalement. Il apparaît que les méthodes énergétiques sont les plus précises.

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Kehal, Ibtissam. "Développement et caractérisation de nouveaux matériaux d’électrodes pour pile à combustible à oxyde solide (SOFC) : des titanates de lanthane de structure cuspidine aux cobaltites." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10005/document.

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Abstract:

Dans le contexte énergétique actuel, les piles à combustible à oxyde solide sont très prometteuses comme source d’énergie alternative pour la production d’électricité. Quelques verrous restent cependant à lever pour améliorer leur durabilité, notamment en termes de matériaux d’électrode. Ce travail de thèse s’est intéressé à la caractérisation de nouveaux matériaux d’anode et de cathode. La substitution partielle du titane par du vanadium dans le titanate de lanthane La4Ti2O10 de structure cuspidine a permis de conduire à des matériaux d’anode prometteurs. Des résistances spécifiques surfaciques (ASR, Area Specific Resistance) de l’ordre de 0,2 W.cm2 ont été obtenues à 750°C sous hydrogène. Au niveau de la cathode, nos recherches ont porté sur deux types de cobaltites : une pérovskite de formulation Ba1-xCo0,9Fe0,2Nb0,1O3-d avec x = 0 et 0,1 et un matériau innovant Ba2Co9O14. Dans les deux cas, après optimisation de la microstructure des électrodes, les ASR sont inférieure à 0,1 W.cm2 à 700°C
In the current energy context, solid oxide fuel cells hold great promise as an alternative energy source for electricity generation. However, bottlenecks remain to improve their sustainability, particularly in terms of electrode materials. This work focused on the characterization of new anode and cathode materials. The partial substitution of titanium by vanadium in the lanthanum titanate La4Ti2O10 of cuspidine structure has led to promising anode materials with Aera Specific Resistance (ASR) of the order of 0.2 W.cm2 at 750 ° C under hydrogen. At the cathode, our research has focused on two types of cobaltites: a perovskite Ba1-xCo0,9Fe0,2Nb0,1O3-d with x = 0 and 0.1 and an innovative material Ba2Co9O14. In either case, after optimization of the microstructure of the electrodes, ASR less than 0.1 W.cm2 at 700 ° C were obtained

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Tayong, Boumda Rostand. "Propriétés acoustiques de systèmes incorporant des plaques micro-perforées et des matériaux absorbants sous forts niveaux d'excitation." Thesis, Dijon, 2010. http://www.theses.fr/2010DIJOS066/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objectif l'étude des propriétés acoustiques de systèmes incorporant des plaques micro-perforées (MPP) et des matériaux absorbants sous forts niveaux d'excitation.Le premier chapitre traite des systèmes composés d'une MPP couplée à une cavité d'air et une paroi rigide. Un modèle analytique intégrant deux paramètres adimensionnels et un nombre de Mach optimal est présenté. La particularité de ce modèle est de décrire la variation du maximum du coefficient d'absorption (coefficient d'absorption à la résonance) avec l'augmentation du niveau d'excitation. Une formule proposée permet de prédire les variations du pic d'absorption avec le nombre de Mach acoustique.Les effets d'interaction entre les perforations sont étudiés sous forts niveaux d'excitation dans le deuxième chapitre. Un modèle basé sur l'approche fluide équivalent est proposé. Dans ce modèle, la tortuosité est corrigée pour prendre en compte les distorsions d'écoulement dues aux effets d'interaction entre perforations et aux effets de turbulence. Cette correction de tortuosité qui n'intègre permet de prédire le comportement de la réactance du système.Les multi-couches composés de MPP et de matériaux poreux sont l'objet d'étude du troisième chapitre. Chaque couche du système est modélisée à forts niveaux d'excitation suivant une loi de Forchheimer. Les différents matériaux sont décrits par la méthode de la matrice de transfert. Le cas où le multi-couche est directement collé à une paroi rigide et le cas où il y a une cavité d'air avant la paroi rigide sont examinés.Dans le dernier chapitre, l'étude sur la transparence acoustique à forts niveaux est initiée. Les perspectives de ce travail sont nombreuses et prometteuses pour l'acoustique des transports
This work deals with the acoustical properties of systems incorporating Micro-Perforated Panels (MPP) and absorbing materials under high level of excitation.In the first chapter, absorbent systems composed of an air-cavity backed MPP are studied at high level of excitations. An analytical model involving two dimensionless parameters and an optimum Mach number is proposed. This model describes the behavior of the maximum of absorption coefficient (absorption coefficient at the resonance) with respect to the Mach number inside the perforations. A formula is proposed that predicts the variations of the absorption peak with the acoustical Mach number.In the second chapter, the holes interaction effects are studied theoretically and experimentally under high levels of excitations. Following an equivalent fluid approach, a model for which the tortuosity is corrected to account for the holes interaction effects coupled to the jet-like effects is developed. Multi-layered absorbents composed of MPP and porous materials are then studied under high level of excitations. The case where the multi-layers are directly attached to a rigid wall and the case where there is an air cavity before the rigid wall are examined. Forchheimer's law is used to model each medium of the multi-layer and the use of the transfer matrix method is made to account for these media.Sound transmission study under high level of excitation is introduced. The perspectives of this work are numerous and promising in the acoustics of transportation systems applications

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Sellier, Alexandre. "Absorbants à métamatériaux : étude théorique et expérimentale." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01060182.

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Abstract:

Les matériaux absorbants électromagnétiques, ou " Radar Absorbing Materials " (RAM), ont été créés à la fois aux USA et en Allemagne lors de la seconde guerre mondiale. Les applications des absorbants appartiennent principalement aux domaines de la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) et de la discrétion radar. Ces absorbants sont lourds et encombrants. Au travers de cette thèse, nous cherchons à développer une solution pour pallier à ces inconvénients grâce aux absorbants à métamatériaux. Les métamatériaux sont des composites artificiels présentant des propriétés électromagnétiques que l'on ne retrouve pas dans la nature. En utilisant ce type de matériaux, nous pouvons obtenir des absorbants ultras fins, et par l'optimisation et la conception couvrir des bandes larges en fréquence. Nous proposons donc plusieurs formes basiques d'absorbant à métamatériaux. De ces formes, nous présentons un modèle théorique et développons les techniques pour définir leur fréquence de fonctionnement et les paramètres nécessaires pour obtenir une absorption totale. Puis nous étudions plus en détail nos différents prototypes à travers des simulations et des mesures. Nous étudions aussi le couplage des absorbants à métamatériaux avec des absorbants traditionnels pour créer un type d'absorbant inédit.

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Lavergne, Thomas. "Modélisation analytique et caractérisation expérimentale de microphones capacitifs en hautes fréquences : étude des couches limites thermiques, effets des perforations de l’électrode arrière sur la déformée de membrane." Thesis, Le Mans, 2011. http://www.theses.fr/2011LEMA1020/document.

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Abstract:

Les microphones capacitifs sont des transducteurs réciproques dont les qualités (sensibilité, bande passante et tenue dans le temps) en font des instruments de mesure performants. Couramment utilisés jusqu’à présent en récepteurs dans l’air à pression atmosphérique et à température ambiante, dans la gamme de fréquences audibles, ils sont correctement caractérisés dans ce cadre depuis près de trente ans. Mais aujourd’hui, leur miniaturisation (par procédé MEMS) et leur usage nouveau en métrologie fine (en récepteurs comme en émetteurs) - qui exigent une connaissance précise de leur comportement dans des domaines de fréquences élevées (jusqu’à 100 kHz), dans des mélanges gazeux aux propriétés différentes de celles de l’air et dans des conditions de pression et de température beaucoup plus élevées ou beaucoup plus basses que les conditions standards - nécessitent une caractérisation beaucoup plus approfondie, aussi bien en terme de modélisation qu’en terme de résultats expérimentaux. C’est ainsi que ici -i/ les effets des couches limites thermiques (seules les couches limites visqueuses sont habituellement retenues) sont introduits dans le modèle, ce qui amène dans le chapitre premier à une étude analytique de la diffusion thermique en parois minces (dont la portée dépasse le cadre strict du transducteur), -ii/ l’influence des orifices de l’électrode arrière sur la déformée de la membrane est traitée au départ par une méthode analytique originale, qui permet de traduire les conditions en frontière non uniformes sur la surface de l’électrode sous forme de sources locales virtuelles, associées à des conditions de frontière rendues uniformes (chapitre second), -iii/ des solutions analytiques nouvelles, dépendant à la fois des coordonnées radiales et azimutales, sont obtenues pour le champ de déplacement de la membrane et pour les champs de pression dans les cavités du microphone par usage de théories modales compatibles avec les couplages multiples qui y prennent place (troisième chapitre), -iv/ un modèle de « circuit à constantes localisées » (reporté pour l’essentiel en annexe) est proposé, à des degrés divers de précision, qui permet en particulier d’accéder de façon simple à la sensibilité et au bruit thermique du microphone (fin du quatrième chapitre), -v/ une étude au vibromètre laser à balayage a été réalisée (début du quatrième chapitre), qui permet non seulement de mettre en évidence pour la première fois les déformées de membrane complexes qui apparaissent en hautes fréquences, mais encore de les quantifier et par-delà de valider les résultats théoriques obtenus et donc les modèles proposés (même s’ils restent perfectibles comme indiqué dans la conclusion)
Condenser microphones are reciprocal transducers whose properties (sensitivity, bandwidth and reliability) make them powerful measurement tools. So far, they have been commonly used as receivers in the audible frequency range, in air at atmospheric pressure and ambient temperature, they have been appropriately characterised in this context for nearly thirty years. But nowadays, their miniaturisation (using MEMS processes) and their new use for metrological purposes (as receivers as well as transmitters) require much deeper theoretical and experimental characterisations because they require an accurate knowledge of their behaviour in high frequency ranges (up to 100 kHz), in gas mixtures, whose properties differ from those of air, and under pressure and temperature conditions much higher or much lower than standard conditions. Thus, here, -i/ the effects of the thermal boundary layers are introduced in the model (only viscous boundary layers are usually accounted for), leading, in the first chapter, to an analysis of the thermal diffusion of thin bodies (whose scope is beyond the strict frame of capacitive transducers), ii/ the influence of the holes in the backing electrode on the dynamic behaviour of the membrane is initially handled with an original analytical method which allows expressing the non-uniform boundary conditions at the surface of the backing electrode as fictitious localised sources associated to uniform boundary conditions (second chapter), -iii/ new analytical solutions, depending both on the radial and azimuthal coordinates, for the pressure field and for the displacement field inside the cavities behind the membrane are expressed using modal theories in agreement with the strong couplings which occur between the different parts of the transducer (chapter three), -iv/ "lumped element circuits", which are more or less approximated (presented in the Appendix), more particularly result in expressing and assessing the sensitivity and the thermal noise (end of chapter three), -v/ experimental results, obtained from measurements of the displacement field of the membrane using a laser scanning vibrometer, both highlight and quantify for the first time the complex behaviour of the membrane in the highest frequency range, and finally lead to the validation of the theoretical results and therefore, the models presented here (even if the latter may still be improved as outlined in the conclusion)

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Zarzour, Noura. "Modélisation, identification structurelle et estimation du facteur de comportement pour les bâtiments en maçonnerie géo-sourcée dans les zones sismiques." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5056.

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Abstract:

L'utilisation de nouveaux matériaux de construction à faible émission de carbone dans les zones sismiques nécessite l'évaluation de la ductilité de la structure afin de concevoir correctement le bâtiment. Le manque d'estimation précise de performance structurelle limite l'utilisation de matériaux de construction écologiques. Une méthodologie fiable est établie pour la conception sismique des bâtiments construits par matériaux géo-sourcés. En particulier, un projet pilote de bâtiment en blocs de terre comprimée (BTC) dans une zone sismique moyen-élevé dans le sud de la France est réalisé. Partant de la caractérisation expérimentale des paramètres mécaniques du matériau, l'approche de conception sismique se concentre sur les caractéristiques modales de la structure, la ductilité attendue du bâtiment et l'évaluation des performances sismiques en termes de déplacement et de force.Le modèle de portique équivalent adopté pour la conception structurelle de la maçonnerie porteuse est validé pour deux cas d'étude : un bâtiment en pierre naturelle et un bâtiment en BTC. Le processus de validation du modèle consiste en la comparaison des fréquences naturelles et des déformées modales obtenues par analyse modale numérique et opérationnelle. Dans ce contexte, une campagne de mesure fournit la réponse structurelle aux vibrations ambiantes. Les paramètres modaux et l'amortissement structurel sont ensuite obtenus par des outils d'identification structurelle. L'analyse modale met en évidence l'impact de la rigidité de la dalle en bois sur la réponse dynamique des bâtiments en maçonnerie. Il est montré qu'une dalle en bois plus rigide avec une couche de renforcement améliore le comportement structurel de la maçonnerie sous chargement sismique, conduisant à des déformées modales globales.La vérification de la stabilité de la structure du bâtiment à l'état limite de quasi-effondrement est réalisée en termes de rapport déplacement cible à capacité, mais il est suggéré de vérifier également en termes de force, car cela peut être plus restrictif dans certains cas et moins dépendant de la convergence des procédures numériques. Le coefficient de comportement dans les codes sismiques pour la conception des bâtiments est défini pour les matériaux de construction typiques sur la base de l'observation des dommages et des modèles numériques. Une évaluation spécifique est nécessaire lorsque de nouveaux matériaux de construction sont adoptés parce que les codes du bâtiment ne fournissent que des valeurs limites. Cette thèse propose une procédure d'estimation du coefficient de comportement appliquée aux bâtiments en maçonnerie géo-sourcés, mais elle pourrait être adoptée pour tout matériau de construction. La méthodologie proposée pour estimer le facteur de réduction de force, puis le coefficient de comportement, intègre à la fois la demande sismique et la capacité du bâtiment. Pour cette raison, cette méthodologie peut être considérée comme une approche basée sur la capacité et la demande. Une analyse quasi-statique non linéaire est couplée à des analyses dynamiques et le coefficient de comportement est obtenu sur une base statistique. Les résultats sont comparés avec les estimations obtenues en utilisant des approches basées sur la demande, la capacité et l'approche N2. L'impact de l'adoption d'un modèle de bâtiment tridimensionnel ou d'un système équivalent à un seul degré de liberté avec ces méthodologies est analysé.La méthode proposée basée sur la capacité et la demande fournit, avec un temps de calcul réduit, une estimation fiable du facteur de réduction de force, proche des valeurs obtenues en utilisant l'approche basée sur la capacité appliquée à un modèle de bâtiment tridimensionnel considéré comme référence. Par conséquent, compte tenu de leur fiabilité et de leur efficacité, la méthodologie proposée pour l'estimation du facteur de comportement est adaptée à la pratique professionnelle
The use of new low-carbon construction materials in seismic areas requires the assessment of the structure ductility in order to properly design the building. The lack of accurate structural performance estimation limits the use of green construction materials.A reliable methodology is established for the seismic design of buildings constructed using geo-sourced materials. In particular, a pilot project of compressed earth block (CEB) masonry building in a medium-high seismic hazard zone in Southern France is developed. Starting from the experimental characterization of material mechanical parameters, the seismic design approach focuses on the modal characteristics of the structure, the expected building ductility, and seismic performance assessment in terms of both displacement and force.The equivalent frame model adopted for structural design of load-bearing masonry is validated for two case studies: a rubble stone masonry building and a CEB masonry building. The model validation process consists of the comparison of natural frequencies and mode shapes obtained by both numerical and operational modal analysis. In this context, a measurement campaign provides the structural response to ambient vibrations and then, the modal parameters and structural damping are obtained by structural identification tools. The modal analysis highlights the impact of timber slab stiffness on the dynamic response of masonry buildings. It is shown that a stiffer timber slab with a reinforced topping improves the structural behavior of the masonry structure under seismic loading, yielding to global mode shapes.The stability verification of the building structure at the near collapse limit state is performed in terms of target to capacity displacement ratio, but it is suggested to verify also in terms of force, since it can be more restrictive in some instances and less dependent on the convergence of numerical procedures.The behavior factor in seismic codes for building design is defined for typical construction materials based on damage observation and numerical models. A specific assessment is needed when new construction materials are adopted because building codes provide only boundary values. This thesis proposes a procedure for estimating the behavior factor that is applied to geo-sourced masonry buildings, but it could be adopted for any construction material. The methodology proposed to estimate the force reduction factor, and then the behavior factor, integrates both the seismic demand and building capacity. For this reason, this methodology can be considered as a capacity-demand-based approach. A nonlinear quasi-static analysis is coupled with dynamic analyses and the behavior factor is obtained on a statistical basis. The results are compared with the estimations obtained using demand-based, capacity-based and N2-based approaches. The impact of adopting a three-dimensional building model or an equivalent single-degree-of-freedom system with these methodologies is analyzed.The proposed capacity-demand-based-method provides, with a reduced computation time, a reliable estimation of the force reduction factor, close to the values obtained using the capacity-based-approach applied to a three-dimensional building model that is considered as a reference. Consequently, considering their reliability and efficiency, the proposed methodology for the behavior factor estimation is suitable for professional practice

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Berbiche, Amine. "Propagation d'ondes acoustiques dans les milieux poreux fractals." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4758.

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Abstract:

La méthode de minimisation de l'intégrale d'action (principe variationnel) permet d’obtenir les équations de propagation des ondes. Cette méthode a été généralisée aux milieux poreux de dimensions fractales, pour étudier la propagation acoustique dans le domaine temporel, en se basant sur le modèle du fluide équivalent. L'équation obtenue réécrite dans le domaine fréquentiel représente une généralisation de l'équation d'Helmholtz. Dans le cadre du modèle d'Allard-Johnson, l'équation de propagation a été résolue de manière analytique dans le domaine temporel, dans les régimes des hautes et des basses fréquences. La résolution a été faite par la méthode de la transformée de Laplace, et a porté sur un milieu poreux semi-infini. Il a été trouvé que la vitesse de propagation dépend de la dimension fractale. Pour un matériau poreux fractal d'épaisseur finie qui reçoit une onde acoustique en incidence normale, les conditions d’Euler ont été utilisées pour déterminer les champs réfléchi et transmis. La résolution du problème direct a été faite dans le domaine temporel, par la méthode de la transformée de Laplace, et par l’usage des fonctions de Mittag-Leffler. Le problème inverse a été résolu par la méthode de minimisation aux sens des moindres carrés. Des tests ont été effectués avec succès sur des données expérimentales, en utilisant des programmes numériques développés à partir du formalisme établi dans cette thèse. La résolution du problème inverse a permis de retrouver les paramètres acoustiques de mousses poreuses, dans les régimes des hautes et des basses fréquences
The action integral minimization method (variational principle) provides the wave propagation equations. This method has been generalized to fractal dimensional porous media to study the acoustic propagation in the time domain, based on the equivalent fluid model. The resulting equation rewritten in the frequency domain represents a generalization for the Helmholtz equation. As part of the Allard-Johnson model, the propagation equation was solved analytically in the time domain, for both high and low frequencies fields. The resolution was made by the method of the Laplace transform, and focused on a semi-infinite porous medium. It was found that the wave velocity depends on the fractal dimension.For a fractal porous material of finite thickness which receives an acoustic wave at normal incidence, the Euler conditions were used to determine the reflected and transmitted fields. The resolution of the direct problem was made in the time domain by the method of the Laplace transform, and through the use of the Mittag-Leffler functions. The inverse problem was solved by the method of minimizing the least squares sense. Tests have been performed successfully on experimental data; programs written from the formalism developed in this work have allowed finding the acoustic parameters of porous foams, in the fields of high and low frequencies

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Castel, Alexis. "Comportement vibratoire de structures composites intégrant des éléments amortissants." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00983378.

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Abstract:

Ce travail traite de la modélisation de structures composites intégrant des éléments amortissants passifs. Un modèle de plaque "équivalent simple couche" générique utilisant des fonctions de description du cisaillement transverse est présenté. Plusieurs méthodes d'obtention de ces fonctions sont décrites, permettant de retrouver des modèles classiques ou issus de la littérature. Deux nouvelles méthodes d'obtention de ces fonctions sont aussi présentées.Plusieurs méthodes de discrétisation adaptées au modèle générique sont étudiées. La méthode de Navier permet de tester la qualité de chaque modèle associé à un jeu de fonctions de description du cisaillement transverse. La méthode de Rayleigh-Ritz permet l'étude du comportement vibratoire d'une plaque rectangulaire munie d'un ou plusieurs patchs viscocontraints. Plusieurs éléments finis issus de la littérature, adaptés au modèle, sont aussi présentés.À l'aide de la méthode de Navier, une étude numérique du comportement statique et dynamique de plusieurs configurations de plaques permet la comparaison des différents modèles présentés. La méthode de Rayleigh-Ritz est utilisée pour étudier le comportement vibratoire d'une plaque munie d'un patch viscocontraint. Une comparaison des résultats obtenus avec le modèle présenté et ceux issus de calculs éléments finis tridimensionnels permet de valider notre modèle. Une étude énergétique de la plaque patchée permet d'illustrer le comportement du patch. Enfin une méthode inverse d'identification des matériaux viscoélastiques, basées sur une combinaison du modèle décrit et d'un algorithme génétique, montre une application du modèle.

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Cuellar, Quispe Carlos Enrique. "HF characterization and modeling of magnetic materials for the passive components used in EMI filters." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10061/document.

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Abstract:

Les commutations des interrupteurs dans les convertisseurs statiques sont à l’origine des principales perturbations faisant l’objet de la compatibilité électromagnétique (CEM). La réduction de ces perturbations se fait, entre autre, à l’aide de filtres CEM qui nécessitent l’utilisation de noyaux magnétiques. Ces noyaux doivent posséder des propriétés physiques adaptées pour assurer le bon fonctionnement du filtre CEM dans la gamme des hautes fréquences (HF), et ce, quel que soit les contraintes d’utilisation. Ainsi, dans ce travail, des méthodologies et des modèles sont développés afin de dimensionner le filtre CEM dans les conditions réelles de fonctionnement. Tout d’abord, le noyau magnétique est étudié pour de faibles signaux d’excitation en proposant une méthode de caractérisation de la perméabilité magnétique complexe en HF. Deux modèles, l’un analytique et l’autre en circuit équivalent, sont développés. Dans un second temps, le matériau est considéré saturable. C’est pourquoi, une approche non-linéaire est développée pour représenter le matériau, avec et sans hystérésis, tout en y incluant le comportement capacitif du matériau en HF. De plus, une méthode expérimentale, basée sur l’utilisation d’une spire plate, est proposée pour caractériser l’hystérésis magnétique.Enfin, une amélioration de la méthode d’injection de courant est proposée, notamment par l’utilisation de nouvelles sondes, pour caractériser l’impédance d’entrée d’un convertisseur. Cette impédance, combinée avec les modèles précédents de matériaux, sont utilisée pour déterminer la perte d’insertion d’un filtre CEM. Les résultats de simulations sont validés par la mesure expérimentale
The switching semiconductor devices in static-converters are the main source of electromagnetic interference (EMI). Reduction of these emissions can be achieved by different techniques including the use of EMI filters which design requires the use of magnetic cores. These must have adequate physical properties allowing the EMI filter to fulfill its task within a specified frequency range whatever the operating conditions (saturation, temperature…). Therefore, in the present work, some methodologies and models are developed in order to be able to design the EMI filter within its real conditions of operation. First, the magnetic core is considered in small-signal conditions and a method is proposed to measure the complex magnetic permeability in high frequency (HF). Two models, analytical and lumped-circuit network, are developed to account for the HF characteristics. In a second step, the material is considered saturable as the EMI filter can be subjected to more important currents, leading to the modification of its main characteristics. Then, a non-linear modeling approach, with and without hysteresis effect, including a material capacitance is considered for modeling the magnetic core. Additionally, a technique is proposed to characterize in HF the magnetic hysteresis loop from a single turn flat coil configuration.Finally, an improved current injection method, with new designed current probes, is used to characterize the input impedance of a converter. The impedance, combined with the developed small-signal and high-signal material models, is used to predict the insertion loss of an EMI filter. Simulation results are validated by the experiment

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Gnimpieba, Tonnang Edouard. "DROIT MATERIEL ET INTEGRATION SOUS REGIONALE EN AFRIQUE CENTRALE : CONTRIBUTION A L'ETUDE DU DROIT COMMUNAUTAIRE DE LA COMMUNAUTE ECONOMIQUE ET MONETAIRE DE L'AFRIQUE CENTRALE (CEMAC)." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441405.

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Abstract:

L'échec de l'UDEAC et des politiques communes destinées à réaliser l'union douanière entre les Etats de l'Afrique centrale a poussé ces derniers à remettre en question toutes les politiques d'intégration économique engagées depuis leur accession à la souveraineté internationale. L'analyse des causes de cet échec les a ainsi conduit non à abandonner l'idéal communautaire, mais à relancer ce dernier sur de nouvelles bases, dans l'objectif de mettre en place, à moyen terme, un marché commun au sein duquel la libre circulation des facteurs de production ainsi qu'une saine et loyale concurrence entre acteurs économiques étaient garanties. Cet objectif ambitieux d'unification, loin de construire ses fondations sur des instruments purement économiques – lesquels ont montré toutes leurs limites avec l'UDEAC – a décidé de faire du droit l'instrument principal devant garantir son succès. Cette nouvelle approche s'inscrit en fait dans la droite ligne du nouveau régionalisme juridique ayant cours au niveau planétaire depuis quelques années. Ainsi, en quelques années, parallèlement aux règles institutionnelles, un droit matériel a été mis en place, dans l'objectif de faciliter la mise en œuvre des objectifs poursuivis par les pays membres de la CEMAC. Les règles destinées à décloisonner les marchés nationaux et devant aboutir à la mise en place d'un marché intérieur de dimension plus importante et la garantie d'une saine et loyale concurrence entre les acteurs de ce marché, grâce aux techniques juridiques d'harmonisation et de coordination législatives, sont logiquement apparues comme urgentes dans l'ambition de sécurisation sous-régionale des affaires engagée dans le cadre de l'uniformisation du droit économique sous-régional portée depuis 1993 par l'Organisation pour l'Harmonisation en Afrique du Droit des Affaires (OHADA). L'adoption des règles régissant le fonctionnement de ce marché intérieur, notamment celles garantissant la libre circulation des biens, des personnes, des services et des capitaux ainsi que la consécration d'un droit communautaire de la concurrence apparaissent donc comme les prémisses du renouveau d'un régionalisme porteur de développement et de bien-être en Afrique centrale. La juridictionnalisation amorcée de cette entreprise commune apparaît également comme annonciatrice d'une nouvelle ère dans la sous-région.

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Berbiche, Amine. "Propagation d'ondes acoustiques dans les milieux poreux fractals." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4758.

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Abstract:

La méthode de minimisation de l'intégrale d'action (principe variationnel) permet d’obtenir les équations de propagation des ondes. Cette méthode a été généralisée aux milieux poreux de dimensions fractales, pour étudier la propagation acoustique dans le domaine temporel, en se basant sur le modèle du fluide équivalent. L'équation obtenue réécrite dans le domaine fréquentiel représente une généralisation de l'équation d'Helmholtz. Dans le cadre du modèle d'Allard-Johnson, l'équation de propagation a été résolue de manière analytique dans le domaine temporel, dans les régimes des hautes et des basses fréquences. La résolution a été faite par la méthode de la transformée de Laplace, et a porté sur un milieu poreux semi-infini. Il a été trouvé que la vitesse de propagation dépend de la dimension fractale. Pour un matériau poreux fractal d'épaisseur finie qui reçoit une onde acoustique en incidence normale, les conditions d’Euler ont été utilisées pour déterminer les champs réfléchi et transmis. La résolution du problème direct a été faite dans le domaine temporel, par la méthode de la transformée de Laplace, et par l’usage des fonctions de Mittag-Leffler. Le problème inverse a été résolu par la méthode de minimisation aux sens des moindres carrés. Des tests ont été effectués avec succès sur des données expérimentales, en utilisant des programmes numériques développés à partir du formalisme établi dans cette thèse. La résolution du problème inverse a permis de retrouver les paramètres acoustiques de mousses poreuses, dans les régimes des hautes et des basses fréquences
The action integral minimization method (variational principle) provides the wave propagation equations. This method has been generalized to fractal dimensional porous media to study the acoustic propagation in the time domain, based on the equivalent fluid model. The resulting equation rewritten in the frequency domain represents a generalization for the Helmholtz equation. As part of the Allard-Johnson model, the propagation equation was solved analytically in the time domain, for both high and low frequencies fields. The resolution was made by the method of the Laplace transform, and focused on a semi-infinite porous medium. It was found that the wave velocity depends on the fractal dimension.For a fractal porous material of finite thickness which receives an acoustic wave at normal incidence, the Euler conditions were used to determine the reflected and transmitted fields. The resolution of the direct problem was made in the time domain by the method of the Laplace transform, and through the use of the Mittag-Leffler functions. The inverse problem was solved by the method of minimizing the least squares sense. Tests have been performed successfully on experimental data; programs written from the formalism developed in this work have allowed finding the acoustic parameters of porous foams, in the fields of high and low frequencies

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Perret, Olivier. "Strength and Stability of Cross-Laminated-Timber Walls at Short and Long Term." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1246/document.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse aborde le problème du flambement de murs en bois lamellé-croisé. Ces panneaux de bois, constitués de planches collées perpendiculairement, sont de plus en plus utilisés dans la construction. La tendance actuelle du marché est de concevoir des immeubles de grande hauteur, ce qui soulève la question de la résistance en compression de ces murs. Il s'avère que le bois est fortement anisotrope. En particulier, la raideur et la résistance en cisaillement perpendiculaire aux fibres, également appelé cisaillement roulant, sont beaucoup plus faibles que dans la direction parallèle aux fibres. Ce fort contraste nécessite un critère de conception plus élaboré que les outils classiques utilisés dans l'ingénierie du bois. Ce travail est organisé en deux parties. Dans la première partie, la raideur équivalente de cisaillement transverse d'un panneau de bois lamellé-croisé est étudiée. Des bornes sont établies par une approche théorique. Ces bornes sont validées par un nouveau dispositif expérimental qui permet la mesure de la raideur en cisaillement roulant avec une variabilité plus faible que le test textit{single-lap} classiquement utilisé. Dans la deuxième partie, ces données sont utilisées dans l'analyse du flambement de panneaux en bois lamellé-croisé en raffinant progressivement le problème. Dans un premier temps, la charge critique de flambement linéaire d'une plaque épaisse sans imperfections est établie. Cette charge critique est basée sur une nouvelle théorie de plaque d'ordre supérieur et montre que la charge critique de flambement basée sur une théorie de plaque mince (Kirchhoff-Love) ne peut pas estimer correctement la résistance de murs en bois lamellé-croisé. Dans un second temps, l'influence des imperfections est étudiée en adaptant l'approche classique de Ayrton et Perry à une poutre de Timoshenko. Cette extension a révélé qu'un nouveau critère de résistance doit être satisfait lors du flambement qui est spécifique aux murs en bois lamellé-croisé. Dans un dernier temps, cette analyse est étendue aux charges permanentes en supposant une loi de fluage simple qui conduit à un nouveau critère de conception simple qui pourrait facilement être adopté dans les codes de conception actuels
This PhD thesis addresses the issue of CLT wall buckling. These wooden panels, made of boards which are glued cross-wise, are more and more used in construction. The current trend of the market is to design high-rise buildings which raises the issue of the compressive strength of such walls. It turns out that wood is a highly anisotropic material. Especially, the shear stiffness and strength perpendicular to the grain (rolling shear) are much weaker than in the direction parallel to the grain. This high contrast requires more elaborate design criteria than classical tools used in timber engineering. This work is organized in two main parts. First, the equivalent rolling-shear behavior of a CLT layer is investigated. Bounds are established for the stiffness of an equivalent layer using a theoretical approach. These bounds are validated by means of a new experimental set-up which allows the measurement of the rolling shear stiffness with less variability than the classical single lap shear test. In the second part, this data is used in the buckling analysis of CLT walls with increasing refinements. First, the linear buckling load of a thick plate without imperfection is established. This load is based on a new higher-order plate theory and reveals that the critical load based on a thin plate theory (Kirchhoff-Love) cannot predict correctly the strength of CLT walls. Then, the influence of imperfections is introduced adapting the classical approach from Ayrton and Perry to the case of a Timoshenko beam. This extension reveals that a new design criterion has to be satisfied under buckling which is specific to CLT. Finally, this analysis is extended to long term loads assuming a simple creep law and leading to a new simple design criterion which may be easily introduced in current design codes

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Sanghavi, Chaitanya. "FETI methods for acoustic problems with porous materials." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1021.

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Abstract:

E présent travail traite de la modélisation numérique de traitements acoustiques à grande échelle en utilisant des méthodes de décomposition de domaine (MDD). Les principaux objectifs de la thèse sont triples : Premièrement, un choix de méthode de décomposition de domaine (DDM) approprié pour résoudre des problèmes de Helmholtz homogènes et hétérogènes à grande échelle est fait. Deux variantes différentes des méthodes FETI, à savoir FETI-2LM et FETI-H, sont mises en œuvre et comparées. Un choix approprié de la méthode est fait. Ensuite, une nouvelle stratégie de résolution est appliquée au DDM choisi pour résoudre de nombreux traitements acoustiques. Cette stratégie vise à réduire les coûts de calcul associés aux étapes. Troisièmement, des stratégies alternatives sont examinées pour réduire les coûts associés aux coûts itératifs du DDM. Une nouvelle méthode FETI-2LM à deux niveaux est formulée pour réduire les coûts des évaluations successives des revêtements. Une autre stratégie de recyclage basée sur l'utilisation des valeurs propres les plus influentes est examinée pour la méthode FETI-2LM. Un choix approprié de ces méthodes est fait. La modélisation numérique des traitements acoustiques à l'aide de méthodes efficaces nécessite des coûts de calcul importantss dans la phase de conception. Ce travail fournit une contribution permettant de résoudre ce problème à l'aide de la DDM
Sound absorbing materials such as foams are widelyused in many industrial and domestic applications toabsorb undesirable sound. One needs to perform many calculations to get desirable properties of thetreatment using optimization strategies.The state-of-the-art computational models requireprohibitively high computational time. Theproblematic of this PhD is to reduce thecomputational time for such models to speed updesign calculations.This document is a synthesis of the work carried outin this direction. The problem is addressed usingDomain Decompostion methods (DDM). It consists ofsplitting the original problem into small parts referredto as subdomains. A partial solution is computed onthese subdomains to match the global continuity inthe domain of interest. Different DDM methods are benchmarked in termsof performance and scalability , specific for porousmaterials. Any DDM consists of two major costs, thefactorization of the subdomains and iterative part forthe global convergence. A novel factorizationstrategy is implemented and applied in 2D and 3Dto demonstrate savings in time compared toconventional approaches. In the second part, themethod is further improved to reduce the iterativecosts for a series of calculations.A final workflow is proposed to make thecomputationa cost of these models afforable withinindustrial timeframes

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Boulaud, Romain. "Etudes et modélisations du comportement d’un écran de filet pare-blocs à différentes échelles." Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC2017.

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Abstract:

Les écrans de filet pare-blocs sont des ouvrages de protection souples utilisés pour protéger les habitants ainsi que leurs biens du danger des éboulements rocheux dans les régions à risques. Ces structures placées sur la trajectoire des masses en mouvement sont formées d’un filet métallique maintenu au terrain naturel par des poteaux rigides. Lorsqu’elles sont impactées par un bloc, elles subissent des grandes déformations qui nécessitent de modéliser leur comportement en tenant compte de non-linéarités à la fois géométriques et matérielles. Leurs composants sont ainsi représentés dans ce travail par des éléments discrets et le problème mécanique est résolu quant à lui avec un outil de calcul numérique adapté aux grandes transformations. Cet algorithme est ensuite utilisé pour évaluer l’influence de différentes stratégies de modélisation de la nappe de filet, toutes tirées de la littérature scientifique, sur le comportement global d’un écran de protection pare-blocs. Les conclusions de cette étude ainsi que des observations expérimentales ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies de modélisation discrète, pour lesquelles le filet est représenté par un nombre restreint de degrés de liberté. La famille de modèles simplifiés développée dans ce travail permet de simuler le comportement d’un ouvrage avec des faibles coûts en temps de calcul, offrant ainsi l’opportunité de mettre en œuvre des études paramétriques complexes et des méthodes de dimensionnements probabilistes
Rockfall barriers are flexible structures that mitigate the risk of rockfall and thus protect people living in risk areas, as well as their property. These structures, placed on the trajectories of the moving blocks, are made of a steel net held on the natural ground by rigid posts. When they are impacted, they undergo large deformations that require modelling their behaviour by taking into account both geometric and material non-linearities. Their components are therefore represented in this work with discrete elements and the mechanical problem is thus solved with a calculation tool adapted to the large déformations problem. This algorithm is also used to assess the influence of different net modelling strategies, from the scientific literature, on the overall behaviour of a rokfall barrier. The conclusions of this study as well as experimental observations pave the way to new discrete modelling strategies, for which the net is represented by a limited number of degrees of freedom. The family of simplified models developed in this work makes it possible to simulate the behaviour of a structure with a low computation time costs, thus offering the opportunity of implementing complex parametric studies or probabilistic dimensioning methods

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Lu, Fang. "Caractérisation et modélisation du comportement cyclique en fatigue uniaxiale/multiaxiale des composites à fibres courtes : Thermoplastiques (PA66) renforcés de fibres de verre." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM072.

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Abstract:

Dans l'objectif d'améliorer la compréhension du comportement mécanique des thermoplastiques renforcés de fibres courtes (SRFP), notre étude s'est focalisée sur la caractérisation et la modélisation du comportement cyclique en fatigue du polyamide 6,6 renforcé de fibres de verre courtes à 30% en masse (PA66GF30). D'un point de vue expérimentale, des essais de fatigue en traction uniaxiale/biaxiale et en flexion 3 points ont été réalisés, dans l'objectif d'étendre le critère de durée de vie en fatigue basé sur l'énergie de déformation restituée et validé en traction uniaxiale. L'analyse mécanique de ces essais a montré que ce critère rend compte non seulement des effets de l'orientation des fibres, de la température et de la teneur en eau, mais également l'effet du type de sollicitation. D'un point de vue de la modélisation numérique, le comportement du PA66GF30 en régime linéaire est modélisé par le modèle d'homogénéisation de Mori-Tanaka et d'Advani-Tucker pour le cas élastique, et est modélisé par le modèle de Maxwell généralisé étendu au cas anisotrope pour le cas viscoélastique. De plus, la triple équivalence Temps-Température-Humidité est introduite dans le modèle. Pour le comportement en régime non linéaire, un modèle phénoménologique visco-élasto-plastique anisotrope endommageable est proposé pour modéliser le comportement cyclique en fatigue. Les paramètres du nouveau modèle visco-élasto-plastique endommageable identifiés sont validés sur les 3 types d'éprouvettes et les pièces structurales industrielles. En appliquant le critère de durée de vie en fatigue via un post-processing, la cartographie de l'énergie et de durée de vie sortante nous permet de localiser la zone de rupture potentielle et d'estimer la durée de vie de la pièce. Un facteur conservatif inférieur à 5 pour la durée de vie estimée montrent la précision de prédiction pour les premières validations. Cette étude a ainsi fournit un outil de conception pour le dimensionnement en fatigue des SFRPs, qui permet d'optimiser la géométrie des pièces ou leurs microstructures induites par le procédé de fabrication vis-à-vis à leur rigidité et leur tenue en fatigue
Aimed at better understanding the mechanical behavior of short fiber reinforced thermoplastics (SFRP), our study focused on the characterization and modeling of the cyclic fatigue behavior of polyamide 6,6 reinforced by 30 wt% of short glassfibers (PA66GF30). From the experimental point of view, uniaxial/biaxial tension-tension fatigue tests and 3-point bending fatigue tests were carried out, in order to extend the fatigue lifetime criterion based on the restored strain energy and validated in uniaxialcase. The mechanical analyses of these tests show that, this criterion accounts not only for the effects of fiber orientation,temperature and water content, but also for the type of loading. From the numerical modeling point of view, the behavior of PA66GF30 in linear regime is modeled by the homogenization model of Mori-Tanaka and Advani-Tucker for the elastic case, and is modeled by the generalized Maxwell model extended to the anisotropic case for the viscoelastic case. In addition, the triple equivalence Time-Temperature-Humidity is introduced into the model. For nonlinear regime behavior, a damageable anisotropic visco-elasto-plastic phenomenology model is proposed to caracterize the cyclical fatigue behavior. The identified parameters of new anisotropic visco-elasto-plastic damage model are validated on these 3 types of specimen and the industrial structural parts. By applying the fatigue lifetime criterion via a post-processing, the mapping of energy and lifetime allows us to locate the fracture area and to estimate the lifetime of structural parts. A conservative factor lower than 5 for estimated lifetime shows the accuracy of prediction for these first validations. As a result, our study provided a fatigue design tool for the dimensioning of SFRPs, which makes it possible to optimize the geometry of the parts or their process-induced microstructure in relation to their stiffness and fatigue behavior

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Nguyen, Kien Trung. "Etude expérimentale du comportement instable d'un sable silteux : application aux digues de protection." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4709/document.

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Abstract:

Les matériaux constitutifs des digues sont souvent des sables silteux dont le comportement mécanique peut manifester une « instabilité » à des états de contraintes situés bien avant la limite de plasticité de Mohr-Coulomb. Ce mécanisme de rupture pourrait expliquer plusieurs brèches dont l'occurrence n'a pas été attribuée aux mécanismes classiques de rupture de digues telle que l'érosion interne. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre, au regard de ce phénomène d'instabilité, le comportement mécanique d'un sable silteux provenant de la zone adjacente à une brèche de digue du Rhône lors de la crue de 2003, à l'aide d'essais triaxiaux.Les résultats sur le sable propre montrent que le matériau étudié est très sensible au phénomène d'instabilité. Ce dernier peut être prédit par une courbe d'instabilité reliant, au déclenchement de l'instabilité, le rapport des contraintes au paramètre d'état. L'analyse de ces résultats suggère qu'une forte contractance du matériau est la condition nécessaire pour que l'instabilité du sable lâche ait lieu et qu'une direction appropriée du vecteur d'incrément de contraintes est la condition suffisante.Les résultats sur les mélanges constitués du sable avec des fines montrent qu'un départ de fines, causé par exemple une érosion de type suffusion, favorise l'occurrence de l'instabilité dans les digues. Par ailleurs, ces résultats révèlent que l'indice des vides équivalent est un paramètre pertinent dans l'analyse du comportement du sable silteux. Le calcul de l'indice des vides équivalent nécessite la détermination du paramètre b pour lequel une nouvelle formule a été proposée
The constitutive materials of dikes are often silty sands whose mechanical behavior can become unstable at stress states located well under the Mohr-Coulomb plasticity limit criterion. This failure mechanism could explain several dike breaches whose occurrence has not been assigned to conventional mechanisms of dike failure such as internal erosion. The objective of this thesis is to better understand, with respect to the instability phenomenon, the mechanical behavior of a silty sand which is collected in the area adjacent of a breach of the Rhone embankment dike during the flood of 2003, by means of triaxial tests.The test results obtained on clean sand show that this material is very sensitive to the instability phenomenon. The occurrence of the latter can be predicted by an instability curve relating, at the onset of instability, the stress ratio to the state parameter. The analysis of these results suggests that a strong contractiveness of the material is the necessary condition for instability of loose sand and an appropriate direction of stress increment vector is the sufficient condition.The test results obtained on mixtures of sand with fines show that a removal of fine particles caused by an erosion, such as suffusion for example, favors the occurrence of instability in the dikes. Moreover, these results indicate that the equivalent void ratio is a relevant parameter in analyzing the behavior of silty sand. The calculation of the equivalent void ratio requires the determination of the parameter b for which a new formula has been proposed

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Nguyen, Hoang Quan. "Modélisation et simulation du remplissage de moules verriers : "Prise en compte du transfert radiatif"." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL054N/document.

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Abstract:

L’objet de ce travail est de proposer un modèle adapté pour la simulation du remplissage de moules qui réponde au meilleur compromis entre temps de calcul et précision des résultats. La difficulté est double. Il faut prendre en compte le phénomène de remplissage qui est un problème complexe à frontières libres et les spécificités liées au Verre : viscosité fortement thermodépendante et température de fusion élevée qui nécessite de prendre en compte le rayonnement. Le Chapitre I est consacrée à la partie écoulement du Verre liquide. La bibliothèque numérique Aquilon/Thétis, adaptée pour traiter ce type de problèmes et les couplages thermique air/verre/parois, a été utilisée (Méthode V.O.F pour le suivi de l’interface, méthodes de type Lagrangien augmenté/Projection vectorielle pour le couplage Vitesse-Pression). Pour l’aspect radiatif, différentes approches sont proposées : conductivité radiative équivalente (Chapitre II), méthode explicite directe pour la validation (Chapitre III) et méthode d’harmoniques sphériques ou méthode PN (Chapitre IV). Dans le Chapitre V, la méthode PN retenue est validée dans des cas simples et est appliquée ensuite à des cas avec couplage convectif en géométries complexes et obstacles semi-transparents (1D, 2D et 3D, 2D axi-symétrique et milieu non gris). Une version P1 modifiée est présentée. Les résultats sont assez proches de ceux donnés par la méthode P3 avec des temps de calcul modestes. L’intérêt de ce modèle est qu’il est facilement intégrable dans des codes numériques existants : une seule équation différentielle du second ordre stationnaire à résoudre en 3D
The aim of this study is to propose an adapted model for the simulation of mould filling that must be a compromise solution between computational time and results accuracy. The double difficulty is to take into account the filling phenomenon that is a complex problem due to the presence of free boundaries and to the Glass specificities: viscosity that is highly thermal dependant and high melting temperature that requires taking into account radiation effects. Chapter I is devoted to the melting Glass flow. The numerical libraries Aquilon/Thétis, adapted for solving such type of problems and the thermal coupling between Air/Glass/Walls, has been used. (V.O.F method for front tracking, Augmented Lagrangian/Vector Projection methods for solving Pressure/Velocity coupling). For radiative aspect, different approaches are proposed: equivalent radiative conductivity (Chapter II), direct explicit method for validation (Chapter III) and spherical harmonics method or PN method (Chapter IV). In the Chapter V, the selected PN method is validated through simple cases and is then applied in other cases with convective coupling in complex geometries including semi-transparent inclusions (1D, 2D and 3D, 2D axi-symmetric and non grey medium). A P1 modified version is presented. The results are close to those given by P3 method but with reduced computational time. The main interest of this model is that it can be easily implemented in existing numerical codes: a single stationary second order partial differential equation to solve in 3D

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Champagne, Jonathan. "Modélisation physique du comportement mécanique linéaire et non-linéaire des élastomères renforcés." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM043.

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Abstract:

L’ajout de charges dans les élastomères, en particulier les nano-silices dans les silicones, améliore sensiblement les propriétés mécaniques (rigidité, dissipation, contrainte à rupture,...). En contrepartie, cela introduit dans le comportement mécanique des dépendances et des non-linéarités absentes dans la matrice pure. Le lien entre la microstructure complexe du matériau et ses propriétés mécaniques macroscopiques n’est pas encore clairement établi. C’est pourquoi, nous commençons par construire un modèle stochastique décrivant la réponse mécanique linéaire des élastomères renforcés. Ce modèle est basé sur le concept de ponts vitreux. La microstructure représentative du matériau est formée par une distribution d’orientations et de longueurs de ponts, i.e. de régions de chaînes polymères confinées entre agrégats. Localement, la réponse mécanique du pont peut être vitreuse ou caoutchoutique selon le confinement, la température et l’amplitude de déformation. Les propriétés mécaniques macroscopiques de la distribution sont calculées par une méthode d’homogénéisation auto-cohérente. Pour chaque matériau, la distribution de ponts peut être identifiée à partir des mesures expérimentales du renforcement mécanique en régime linéaire.Le modèle stochastique nous permet aussi d’élucider l’origine physique de l’équivalence température-pression mise en évidence sur la rigidité. Alors que la température engendre la disparition des ponts vitreux (adoucissement), nous montrons que la pression, elle, en crée de nouveaux (rigidification). Le concept de ponts vitreux nous permet alors d’établir une nouvelle loi d’équivalence température-pression pour les élastomères renforcés. En outre, nous montrons que cette théorie décrit aussi, en première approximation, les propriétés mécaniques non-linéaires (effet Payne) de nos matériaux. Pour finir, nous mettons en œuvre dans un code de calcul éléments finis, un modèle de comportement macroscopique à base physique. Bien que le cadre thermodynamique soit classique, les valeurs des paramètres matériaux sont issues de surfaces de réponses qui sont identifiées à partir du modèle stochastique
The addition of fillers into a polymer matrix, such as nano-silica into silicone rubbers, brings an outstanding enhancement in the mechanical properties (stiffness, hysteresis, ultimate strength,...). In return, many dependencies or nonlinearities appear in the mechanical behaviour which do not exist in the pure rubber. The relation between the microstructure and the macroscopic mechanical properties is not yet clearly understood.Thus, we start with the development of a stochastic model describing the linear mechanical response of filled rubbers. This model is based on the glassy bridges theory. The typical microstructure of the system is composed by a bridges lengths and orientations distribution, i.e. confined polymer chains between aggregates. The local mechanical response of a single bridge can be glassy or rubbery depending on the confinement degree, the temperature and the strain amplitude. The macroscopic mechanical properties of the distribution are calculated by the mean of a self-consistent homogenization. For all our materials, the bridges distribution has been identified based on the linear mechanical reinforcement measurements.The stochastic model also provides the physical origin of the pressure-temperature superposition highlighted on the stiffness. The temperature makes the glassy bridges disappear (softening) while the pressure creates new ones (hardening). The glassy bridges theory allows us to suggest a new pressure-temperature superposition law for filled elastomers.Then, we show that the theory is also capable, to a first approximation, to describe the nonlinear mechanical properties (Payne effect) of our samples. Finally, we implement the constitutive equations of a macroscopique behaviour into a finite element software. Although the thermodynamical framework is standard, the material parameters are given by responses surfaces which are identified based on the stochastic model

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Marioni, Luca. "Modélisation numerique et couplage électromagnétique-CFD dans les procédés decoulée." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM011/document.

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Abstract:

Beaucoup de procédés utilisés dans l'industrie sidérurgique (coulée de lingots,coulée continue, …) peuvent générer des défauts : macro-ségrégation, mauvaises propriétés de la microstructure, défauts surfaciques. Ces problèmes peuvent être résolus par un contrôle de la température et de l’écoulement d'acier liquide. Le brassage électromagnétique (EMS) est une technique largement utilisée pour contrôler l’écoulement d'acier liquide par l’imposition d'un champ électromagnétique. Cette technique est complexe car elle couple plusieurs types de problèmes physiques:écoulement multiphasique, solidification,transfert de chaleur et induction électromagnétique à basse fréquence.En outre, l’approche expérimentale est difficile de par la dimension,l'environnement et le coût des procédés considérés. Pour ces raisons, des simulations numériques efficaces sont nécessaires pour comprendre les applications EMS et améliorer les procédés évoqués. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie numérique robuste,efficace et précise pour la simulation multi-physique de l'EMS, en particulier pour le brassage dans le moule dans le cadre de la coulée continue d'acier. Cette méthodologie a été mise en oeuvre dans le code commercial THERCAST® pour être utilisé dans le cadre d’applications industrielles
Many of the processes used in thesteelmaking industry (e.g. ingot casting,continuous casting, …) can lead todefects: macro-segregation, poormicrostructure properties, surfacedefects. These issues can be solved bycontrolling the temperature and the flowof molten steel. Electromagnetic stirring(EMS) is a widely used technique to steerthe flow of liquid steel by thesuperimposition of an electro-magneticfield. This application is complex becauseit couples several physical problems:multi-phase flow, solidification, heattransfer and low frequency electromagneticinduction. In addition,experimental work is difficult because ofthe size, environment and cost of theconsidered processes. For thesereasons, efficient and effective numericalsimulations are needed to understandEMS applications and improve theaforementioned processes.The objective of this thesis is to developa robust, efficient and accurate numericalprocedure for the multi-physicssimulation of EMS, especially for in-moldstirring in the framework of continuouscasting of steel. This procedure has beenimplemented in the commercial codeTHERCAST® in order to be used forindustrial applications

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Warneboldt, Iona. "Multiaxial fatigue design of elastomeric parts using Equivalent Fatigue Loads." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2022. http://www.theses.fr/2022ENTA0002.

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Abstract:

Trois étapes sont mises en oeuvre ici : la méthode de localisation, la fonction de dommage matériau et le processus de détermination des chargements équivalents en fatigue (CEF). De nombreux essais de fatigue ont été réalisés (415 au total) pour étudier le comportement en fatigue sous chargement multiaxial relaxant et non relaxant sur des éprouvettes de caoutchouc naturel. La durée de vie et les caractéristiques des fissures sont analysées pour finalement introduire un critère de fatigue approprié basé sur le plan critique et permettant de rendre compte de l'effet de déformation moyenne. Ce critère est généralisé à travers une méthode originale de recherche du plan critique. Pour estimer la réponse mécanique locale (méthode de localisation), une méthode de couplage des axes adaptée à la nature non linéaire des structures élastomères est proposée. Elle est basée sur la décomposition multiplicative des tenseurs du gradient de la déformation. Ces deux étapes sont ensuite mises en oeuvre dans le cadre du processus de détermination du CEF. Pour cela, une méthode d'optimisation globale est ajoutée pour déterminer les chargements simplifiés, induisant partout localement le même endommagement en fatigue dans la structure étudiée que le RLD. Le temps de calcul de cette optimisation est réduit en ne considérant qu'un sous-ensemble de points matériels, les plus endommagés, pour la détermination du CEF. Enfin, la méthode a été testée sur une éprouvette afin de souligner ses capacités et de valider l'approche
This thesis introduces an Equivalent Fatigue Load (EFL) approach for the multiaxial fatigue design of elastomeric parts. As direct Finite Element Analysis (FEA) calculations of automotive in-service loads (Road Load Data (RLD)) are too expensive, the objective is to derive simplified load blocks as a realistic input for numerical damage calculations. Three streps are applied for this method: the localization method, the material damage function and the EFL determination process. Various fatigue tests have been conducted (415 samples) to study the fatigue behavior of this complex type of relaxing and non-relaxing multiaxial loading on natural rubber specimens. Lifetime and crack features are analyzed to eventually introduce an appropriate critical planebased fatigue measure and to establish a novel mean strain effect model. This criterion is generalized throughout an original critical plane search method. To estimate the local mechanical response (localization method), this thesis identifies an axes-coupling method that is fitted for the nonlinear nature of elastomeric structures. It is based on the multiplicative decomposition of the deformation gradient tensors. These two steps are then implemented in the framework of the EFLdetermination process. For this, a global optimization method is added to determine the simplified load blocks, causing locally the same fatigue behavior in the given structure. The computational costs of this optimization are reduced by only considering a subset of the most damaged material points for EFLdetermination. Finally, the method has been challenged on a specimen to outline its capabilities and to validate the approach

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Dissertations / Theses on the topic 'Matériau équivalent'

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