Dissertations / Theses: 'Matériaux viscoélastiques – Propriétés mécaniques'

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Brun, Arnaud. "Evaluation des propriétés de matériaux viscoélastiques par barres de Kolsky." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12276.

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Abstract:

Le but de l'étude est de développer des méthodes permettant d'obtenir fréquence par fréquence les propriétés mécaniques de matériaux viscoélastiques linéaires isotropes ou anisotropes dans la gamme des fréquences audibles. La méthode des barres de KOLSKY ou de HOPKINSON qui permet d'atteindre cette plage de fréquences a été étendue au cas de barres viscoélastiques. Les propriétés viscoélastiques de la barre sont alors obtenues par la mesure du coefficient de propagation complexe qui dépend de la vitesse de phase et de l'atténuation du matériau constitutif de la barre. La force normale et la vitesse particulaire axiale d'une section droite de la barre peuvent ainsi être déterminées en tout point de celle-ci. Dans le cas de barres possédant une impédance mécanique non-uniforme inconnue, une méthode est développée. Elle permet d'atteindre simplement, sans connaissance a priori de la forme de la variation d'impédance de la barre, 1a force normale et la vitesse particulaire axiale à l'extrémité de celle-ci. Cette méthode peut notamment être utilisée lors d'essais en température. Afin de déterminer les propriétés viscoélastiques de matériaux composites qui ne se conforment pas facilement sous la forme de barre longue, une méthode permettant de caractériser des éprouvettes de faibles longueurs (10 à 20 cm) est présentée. Elle utilise une barre d'entrée longue instrumentée servant de dispositif de mesures au bout de laquelle est collée l'éprouvette à caractériser. Une étude de sensibilités a permis de déterminer avec précision le couple [barre d'entrée] / [méthode de résolution du problème inverse] à choisir en fonction de la gamme de fréquences d'obtention des propriétés viscoélastiques. Un dispositif expérimental original est alors construit permettant d'atteindre les fréquences comprises entre 100 Hz et 40 kHz. Cette méthode a été validée sur un polymère isotrope (PVC) et a été appliquée avec succès à un composite Verre/Époxy.

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Michel, Eric. "Propriétés dynamiques des réseaux transitoires : diffusion de lumière et rhéologie." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20110.

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Yakimets-Pilot, Iryna. "Elaboration d'un modèle viscoélastique et son application au comportement d'un polypropylène sous sollicitations mécaniques complexes et physico-chimiques." Compiègne, 2004. http://www.theses.fr/2004COMP1504.

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Abstract:

Ce travail s'articule autour d'un modèle viscoélastique développé pour un polymère semi-cristallin dans le domaine des faibles déformations. Ce modèle issu d'une approche rhéologique, contient trois branches associées à la phase cristalline, à la phase amorphe liée (définie comme interphase) et à la phase amorphe libre. Un mécanisme particulier de déformation des deux phases amorphes a été intégré dans ce modèle qui reproduit avec satisfaction l'évolution de la viscoélasticité sous diverses sollicitations. Dans cette étude, le polypropylène a été utilisé comme matériau-modèle. Ce modèle viscoélastique a été ensuite généralisé en 3D pour prédire le comportement sous sollicitations mécaniques complexes de type traction-compression-torsion proportionnelles et non proportionnelles. Le comportement mécanique après sollicitations physico-chimiques dues au vieillissement par photo-oxydation a été également analysé grâce à ce modèle
This work is devoted to a viscoelastic model developed for a semi-crystalline polymer with small strains. This model is based on a rheological approach and contains one spring, which is associated with the crystalline phase, and two Maxwell elements, which are associated with the amorphous phase with reduced mobility (interphase) and the free amorphous phase. A particular mechanism of de formation of two amorphous phases was integrated in this model, which satisfactory simulates the evolution of the viscoelasticity under various solicitations. The polypropylene was used in this study like a model-material. This viscoelastic model was then generalized in 3D for modelling the behaviour under complex mechanical solicitations: particularly proportional and no proportional traction-compression-torsion tests were simulated. The mechanical behaviour under physicochemical solicitations of photo-oxidation ageing type was also analysed thanks to this model

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Dubois, Frédéric. "Modélisation du comportement mécanique des milieux viscoélastiques fissurés : application au matériau bois." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0005.

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Abstract:

Le travail propose concerne une approche numerique, par la methode des elements finis, pour l'etude de la fissuration a long terme des materiaux viscoelastiques lineaires a symetrie orthotrope. Une application experimentale est effectuee sur le pin du nord. Dans une premiere partie, nous rappelons les equations caracterisant le comportement viscoelastique lineaire, generalise au comportement orthotrope isotrope transverse. Les approches fonctionnelle et thermodynamique sont presentees. Ensuite, l'etude de la fissuration est apprehendee par la mecanique de la rupture. L'accent est porte sur deux approches. La premiere, basee sur le modele de nielsen, suppose que le materiau est viscoelastique en pointe de fissure, d'ailleurs, en generalisant l'approche de brincker au cas ortohtrope, un nouveau concept de facteur d'intensite d'ouveture de fissure est introduit afin de definir l'ouverture de fissure au voisinage de la pointe de fissure. En considerant la pointe de fissure degradee, l'approche de schapery est egalement presentee. Dans une seconde partie, apres avoir rappele les differentes propositions, mettant en uvre la methode des elements finis, nous presentons une modelisation incrementale permettant de traduire, en fonction du temps, les champs mecaniques viscoelastiques. Une adaptation est proposee pour traiter le comportement des materiaux orthotropes. Le couplage de cette modelisation avec la theorie de la mecanique de la rupture est effectue. En utilisant un modele de nielsen, nous proposons une nouvelle methode incrementale permettant de calculer l'etat mecanique, au voisinage de la pointe de fissure, ainsi que de definir la zone d'elaboration dans laquelle la fissure va pouvoir evoluer. Une generalisation des integrales invariantes est proposee afin de definir un algorithme de propagation de fissure, dans le domaine temporel, pouvant etre implante dans le code aux elements finis castem 2000. Une derniere partie presente une strategie experimentale permettant d'apprecier la propagation de fissure dans le materiau bois, et plus particulierement, pour le pin du nord. Afin d'isoler les effets viscoelastiques sur la propagation, nous presentons la conception d'une eprouvette presentant une stabilite de fissuration lors d'un essai de fluage. Les resultats experimentaux et numeriques sont enfin compares.

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Dupuy, Jean-Sébastien. "Identification des propriétés mécaniques de matériaux composites par analyse vibratoire." Phd thesis, Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20200.

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Abstract:

Les performances mécaniques des matériaux composites dépendent non seulement des caractéristiques des charges et matrice utilisées,mais aussi de la qualité de l'interface entre constituants. Ainsi, une mauvaise adhésion interfaciale entraîne généralement une dégradation du comportement du composite, qui peut être assimilée à un endommagement global pour le matériau. Le but de cette étude est de proposer un moyen de caractérisation rapide de l'endommagement de matériaux à partir d'analyses mécaniques vibratoires. En effet, une mauvaise cohésion au sein du matériau peut conduire à des phénomènes de friction qui tendent à augmenter le niveau d'amortissement de sa réponse dynamique. Plusieurs techniques expérimentales, dont certaines reposent sur l'analyse des fréquences de résonance de la structure, sont présentées dans cette étude. Les propriétés viscoélastiques de matériaux composites particulaires à matrice polymère sont ainsi analysées. Certains paramètres d'élaboration de ces matériaux modèles ont été ajustés afin de créer des niveaux d'endommagement différents mais contrôlable. Les résultats obtenus, en particulier en ce qui concerne le facteur de perte, sont interprétés sur la base d'une comparaison avec des modèles analytiques simples d'homogénéisation
The mechanical performance of composites depends not only on the characteristics of fillers and matrix used, but also on the quality of interface between these constituents. Thus, poor interfacial adhesion generally results in a decrease of the behavior of composite, which may be likened to an overall damage of the material. The purpose of this study is to propose a means of quick characterization of materials damage from mechanical vibrations analyses. Indeed, bad cohesion within thematerial can lead to friction phenomena, which tend to increase the damping level of its dynamic response. Several experimental techniques, some of which based on the analysis of the structural resonant frequencies, are presented in this study. The viscoelastic properties of particulate composites with polymer matrix are analyzed. Some design parameters of these model materials have been tuned, in order to create different damage levels. The results, particularly in regard to the loss factor, are interpreted from a comparison with simple analytical homogenization models

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Dupuy, Jean-Sébastien. "Identification des propriétés mécaniques de matériaux composites par analyse vibratoire." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00383234.

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Abstract:

Les performances mécaniques des matériaux composites dépendent non seulement des caractéristiques des charges et matrice utilisées,mais aussi de la qualité de l'interface entre constituants. Ainsi, une mauvaise adhésion interfaciale entraîne généralement une dégradation du comportement du composite, qui peut être assimilée à un endommagement global pour le matériau. Le but de cette étude est de proposer un moyen de caractérisation rapide de l'endommagement de matériaux à partir d'analyses mécaniques vibratoires. En effet, une mauvaise cohésion au sein du matériau peut conduire à des phénomènes de friction qui tendent à augmenter le niveau d'amortissement de sa réponse dynamique. Plusieurs techniques expérimentales, dont certaines reposent sur l'analyse des fréquences de résonance de la structure, sont présentées dans cette étude. Les propriétés viscoélastiques de matériaux composites particulaires à matrice polymère sont ainsi analysées. Certains paramètres d'élaboration de ces matériaux modèles ont été ajustés afin de créer des niveaux d'endommagement différents mais contrôlable. Les résultats obtenus, en particulier en ce qui concerne le facteur de perte, sont interprétés sur la base d'une comparaison avec des modèles analytiques simples d'homogénéisation.

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Komar, Wieslaw. "Relations constitutives viscoélastiques pour des tissus techniques." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-159.pdf.

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Abstract:

La thèse décrit un essai d'application des relations constitutives pour identifier les propriétés mécaniques d'un tissu technique en tenant compte des phénomènes viscoélastiques. L'étude a été menée sur le tissu technique PANAMA, matériau composite dont la trame est enduite sur les deux faces d'une mince couche de PVC. Dans le cadre de son travail, l'auteur présente et analyse des publications consacrées au développement de la théorie et aux applications d'ingénieur dans le domaine de la mécanique du solide viscoélastique. Une attention particulière est portée sur les lois constitutives viscoélastiques utilisées pour des calculs dans des cas uni-axiaux de contrainte. Par la suite, une méthode d'identification des paramètres de lois constitutives a été élaborée et des valeurs de paramètres de deux modèles constitutifs viscoélastiques ont été déterminées. Il s'agit du modèle linéaire de Zener et du modèle non-linéaire de Schapery. La vérification des résultats obtenus a été faite en comparant la modélisation numérique de la traction uni-axiale à vitesse constante et des essais de fluage avec des résultats expérimentaux. La qualité satisfaisante des paramètres viscoélastiques identifiés est confirmée par l'analyse statistique des valeurs obtenues.

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Ledi, Koffi Sénanou. "Approche inverse pour l’identification des propriétés viscoélastiques de structures sandwichs amorties." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0250.

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Abstract:

Dans ce travail de thèse, une méthode d’identification inverse des propriétés mécaniques du matériau viscoélastique (module de cisaillement et facteur de perte) fonctionnalisé dans une structure sandwich à trois couches symétriques est proposée. L’objectif de ce travail est de pouvoir identifier les propriétés mécaniques in situ. A travers un modèle éléments finis basé sur le modèle Zig-Zag de Rao, notre modèle assure la détermination des paramètres modaux de la poutre sandwich. L'approche inverse consiste en une procédure itérative qui détermine les formes de mode étant donné les paramètres matériaux puis calcule les propriétés viscoélastiques à partir des modes en utilisant un quotient de Rayleigh jusqu'à ce que la convergence sur les propriétés du matériau soit satisfaite. Les paramètres d’entrée du modèle inverse sont les fréquences de résonance et facteurs de perte de la poutre sandwich obtenues expérimentalement. En conséquence, la dépendance en fréquence des propriétés du matériau viscoélastique de la poutre sandwich est déterminée par une démarche automatisée. La méthode a été comparée avec succès aux formules de Ross-Kerwin-Ungar ; à une approche d'optimisation standard et à la littérature. A partir des résultats, nous avons pu déduire les lois de comportement du cœur viscoélastique suivant des modèles rhéologique tels que le modèle de Maxwell généralisé, d’ADF, de GHM et du Zéner fractionnaire. Ce dispositif expérimental couplé à la méthode d’indentification a permis l’investigation des paramètres modaux de la poutre à différentes températures pour étudier l’effet de la température sur les lois rhéologiques. Pour étudier la robustesse de notre méthode, nous avons procédé des essais de reproductibilité, de reproductibilité sur une population d’échantillon. L’efficacité de notre méthode étant été prouvée, une étude de sensibilité a été menée sur les caractéristiques géométriques de notre structure et les paramètres d’entrée. Les résultats obtenus montrent le fort impact de certains paramètres sur l’identification
In this work, a inverse identification method of the mechanical properties of the viscoelastic material (shear modulus and loss factor) functionalized in a sandwich structure with three symmetrical layers is proposed. The objective of this work is to be able to identify the mechanical properties in situ. Through a finite element model based on Rao's Zig-Zag model, our model ensures the modal parameter determination of the sandwich beam. The inverse approach consists of an iterative procedure that determines the mode shapes given the material parameters and then calculates the viscoelastic properties from the modes using a Rayleigh quotient until convergence on the properties of the material is satisfied. The input parameters of the inverse model are the resonance frequencies and loss factors of the sandwich beam obtained experimentally. As a result, the frequency dependence of the viscoelastic properties of the sandwich beam is determined by an automated way. The method has been successfully compared to Ross-Kerwin-Ungar formulas; a standard optimization approach and the literature. From the results, we have been able to deduce the constitutive laws of the viscoelastic heart according to rheological models such as the generalized Maxwell model, ADF, GHM and fractional Zener. This experimental device coupled to the method of identification allowed the investigation of modal parameters of the beam at different temperatures to study the effect of the temperature on the rheological laws. To study the robustness of our method, we carried out tests repeatability, reproducibility on a sample population. Since the effectiveness of our method has been proven, a sensitivity study has been carried out on the geometrical characteristics of our structure and the input parameters. The results obtained show the strong impact of certain parameters on identification

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Berruet, Régis Gilles. "Utilisation de composites polyépoxyde-carbone comme biomatériaux : biocompatibilité et biofonctionnalité du système." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10108.

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Fayolle, Caroline. "Influence de la dispersion de la silice sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques des élastomères renforcés." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10059/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de l'état de dispersion de la silice sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques des élastomères chargés silice pour l'application pneumatique. En effet, il est montré qu'une grande partie de la résistance au roulement dépend de la dissipation d'énergie de l'élastomère chargé. De plus, les propriétés mécaniques pourraient intervenir dans les propriétés ultimes telles la propagation de fissure en fatigue et l'usure : l'étude de ces différentes propriétés est donc primordiale. La première partie s'attèle donc à l'identification des leviers pouvant moduler la dispersion de la silice dans les élastomères. La dispersion pouvant être vue comme la compétition entre les forces de cohésion des charges et les forces appliquées au système pour les rompre, ces paramètres ont été étudiés de manière systématique. Enfin, l'influence des interactions silice-matrice est abordée (modification de l'état de surface de la silice, nature de l'élastomère) : le nombre d'interactions silice-élastomère par chaîne de polymère pourrait intervenir dans les mécanismes de dispersion. Dans la seconde partie, l'influence de ces différents états de dispersion sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques est discutée. L'amélioration de la dispersion à iso-formulation permet de diminuer le module élastique linéaire dans le domaine linéaire et entraîne une augmentation des modules aux grandes déformations en traction. Concernant l'étude des propriétés ultimes, notre dispositif expérimental n'a pas permis de mettre en évidence, sur les formulations testées, d'influence de la dispersion sur la dynamique de propagation de fissure en fatigue. En revanche, l'amélioration de la dispersion entraîne une amélioration de la résistance à l'usure et ce malgré une diminution de la dureté
Filled elastomers are used in tread tires. It has been demonstrated that most of rolling resistance of tires is due to filled elastomer energy dissipation. In that way, understanding viscoelastic properties of these materials is a key point. Then, filled elastomer behavior at high deformations may be involved in ultimate properties of tire application such as fatigue crack propagation and wear. The aim of this work is to study the impact of silica dispersion on viscoelastic and mechanical properties of filled elastomers. First, levers impacting silica dispersion are evaluated. Dispersion of fillers can be considered as a competition between fillers cohesion forces and applied forces to the system to break them, these parameters have been studied methodically. Finally, the impact of silica-matrix interactions is studied, changing silica surface treatments or elastomer natures. The quantity of interactions possible per polymer chain between the silica and the elastomer may play a role in silica dispersion. Secondly, the impact of silica dispersion on viscoelastic and mechanical properties is discussed. It is shown than increasing silica dispersion leads to a decrease of linear elastic modulus and an increase of reinforcement in tensile at high deformations. Finally, regarding ultimate properties, our experimental device on the selected formulations has not shown any impact of silica dispersion on fatigue crack propagation. Nevertheless, we observe a better wear resistance with increasing dispersion, despite the lower materials hardness

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Ahmiedi, El Hadj. "Etude de la propagation des fissures en milieu viscoélastique : applications aux enrobés bitumeux." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0035.

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Abstract:

Ce travail concerne la fissuration des enrobes bitumineux utilises en construction routiere. Dans une premiere partie, nous rappelons les equations formulant la loi de comportement du materiau, dans le cadre de la viscoelasticite lineaire. Nous exposons les differentes techniques d'identification, ainsi que les procedures d'analyse des structures. En ce qui concerne ce dernier point, l'accent est mis sur deux approches: le principe de correspondance de schapery et la technique de la transformee de laplace. Le principe de correspondance est ensuite applique a la description du champ mecanique en milieu viscoelastique. On termine partie par l'etude de la vitesse de propagation en fatigue ; une loi de type paris, dont les parametres sont a identifier, est retenue. Dans seconde partie, sont presentees les differentes techniques experimentales ; cette revue generale nous a amene a mettre au point un nouvel essai, entierement concu et realise au laboratoire, adapte aux essais de fissuration des enrobes. Le dispositif experimental est decrit, ainsi que la modelisation numerique utilisee pour determiner les facteurs d'intensite de contraintes. Le couplage des mesures et de la modelisation conduit a deux procedures d'identification des parametres, en mode d'ouverture et en mode mixte. La derniere partie est consacree a la presentation des resultats concernant deux materiaux interessant notre partenaire industriel. Nous proposons une nouvelle formulation du facteur d'intensite de contraintes effectif en mode mixte, utilisant les parametres de fatigue determines en mode i, qui permet d'estimer la duree de vie d'une structure soumise au trafic et aux variations thermiques

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Meddeb, Firas. "Caractérisation du comportement d'un composite biosourcé intégrant une couche viscoélastique." Electronic Thesis or Diss., Le Mans, 2024. http://www.theses.fr/2024LEMA1032.

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Abstract:

Les matériaux composites biosourcés sont de plus en plus utilisés dans différents secteurs pour leurs intérêts, notamment, environnementaux. L’objectif de cette thèse est l'étude de l'effet de l'intégration d'un matériau fonctionnel, une couche viscoélastique sur le comportement mécanique (en statique, en fatigue, en vibration et à l’impact ; température) d'un composite biosourcé. Les matériaux considérés sont constitués de fibres courtes de lin associées à un biopolymère Acide Poly-Lactique (PLA). Une couche viscoélastique en polyuréthane thermoplastique (TPU) est intégrée à ces composites. Ils sont élaborés par la fabrication additive en impression 3D. Tout d’abord, les caractéristiques élastiques et à la rupture du composite Lin/PLA et des composites avec couches viscoélastiques sont déterminées en traction et en flexion. Ensuite, une analyse approfondie de ses caractéristiques en fonction de l’épaisseur et de la séquence d’empilement des couches viscoélastiques est réalisée en statique, en fatigue et en vibration. Le comportement en statique est ici analysé, en mettant l’accent sur l’efficacité de l’intégration de la couche viscoélastique. Par la suite, des essais de fatigue jusqu'à rupture et des essais cycliques avec paliers de chargement sont réalisés. L'évolution de la raideur et du coefficient d'amortissement en fonction du nombre de cycles et des conditions de chargement est analysée pour les composites avec et sans couche viscoélastique. Les essais vibratoires sont réalisés afin d’analyser les propriétés modales des composites. Le module de Young et le facteur de perte sont déterminés aux pics de résonance en fonction de la fréquence et ont permis d’évaluer l’efficacité de la couche viscoélastique en termes d’amortissement des vibrations. L’effet de la variation de la température sur le comportement mécanique de tous les composites est réalisé en statique, en fatigue et vibration. Les résultats obtenus des différents essais montrent que les caractéristiques mécaniques dépendent fortement de la température. Cet effet est beaucoup plus prononcé dans les composites en présence de couches viscoélastiques. Une dernière partie de ce travail est relative à l’étude de l’effet de la résistance à l'impact des composites sous différents niveaux d’énergies. L'analyse des dommages internes et externes montre que les composites avec couches viscoélastiques présentent une meilleure capacité d'absorption de l'énergie malgré une déformation plus importante que celle des composites sans couches viscoélastiques
Bio-based composites are increasingly used in various sectors due to their environmental benefits. The objective of this thesis is to study the effect of integrating a functional material, a viscoelastic layer, on the mechanical behavior (in static, fatigue, vibration, and impact; temperature) of a bio-based composite. The materials considered consist of short flax fibers combined with a polylactic acid (PLA) biopolymer. A viscoelastic layer of thermoplastic polyurethane (TPU) is integrated into these composites. They are produced through additive manufacturing using 3D printing. First, the elastic and fracture characteristics of the flax/PLA composite and the composites with viscoelastic layers are determined in tension and bending. Then, an in-depth analysis of their characteristics based on the thickness and stacking sequence of the viscoelastic layers is conducted in static, fatigue, and vibration scenarios. The static behavior is analyzed, focusing on the effectiveness of integrating the viscoelastic layer. Next, fatigue tests up to failure and cyclic tests with loading increments are performed. The evolution of stiffness and damping coefficient as a function of the number of cycles and loading conditions is analyzed for composites with and without viscoelastic layers. Vibration tests are conducted to analyze the modal properties of the composites. The Young's modulus and loss factor are determined at resonance peaks based on frequency, allowing evaluation of the effectiveness of the viscoelastic layer in damping vibrations. The effect of temperature variation on the mechanical behavior of all composites is studied in static, fatigue, and vibration scenarios. The results of the various tests show that the mechanical characteristics are highly dependent on temperature. This effect is more pronounced in composites with viscoelastic layers. The final part of this work examines the impact resistance of the composites under different energy levels. Analysis of internal and external damage shows that composites with viscoelastic layers have better energy absorption capacity but higher deformation levels compared to composites without viscoelastic layers

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Ledi, Koffi Sénanou. "Approche inverse pour l’identification des propriétés viscoélastiques de structures sandwichs amorties." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0250/document.

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Abstract:

Dans ce travail de thèse, une méthode d’identification inverse des propriétés mécaniques du matériau viscoélastique (module de cisaillement et facteur de perte) fonctionnalisé dans une structure sandwich à trois couches symétriques est proposée. L’objectif de ce travail est de pouvoir identifier les propriétés mécaniques in situ. A travers un modèle éléments finis basé sur le modèle Zig-Zag de Rao, notre modèle assure la détermination des paramètres modaux de la poutre sandwich. L'approche inverse consiste en une procédure itérative qui détermine les formes de mode étant donné les paramètres matériaux puis calcule les propriétés viscoélastiques à partir des modes en utilisant un quotient de Rayleigh jusqu'à ce que la convergence sur les propriétés du matériau soit satisfaite. Les paramètres d’entrée du modèle inverse sont les fréquences de résonance et facteurs de perte de la poutre sandwich obtenues expérimentalement. En conséquence, la dépendance en fréquence des propriétés du matériau viscoélastique de la poutre sandwich est déterminée par une démarche automatisée. La méthode a été comparée avec succès aux formules de Ross-Kerwin-Ungar ; à une approche d'optimisation standard et à la littérature. A partir des résultats, nous avons pu déduire les lois de comportement du cœur viscoélastique suivant des modèles rhéologique tels que le modèle de Maxwell généralisé, d’ADF, de GHM et du Zéner fractionnaire. Ce dispositif expérimental couplé à la méthode d’indentification a permis l’investigation des paramètres modaux de la poutre à différentes températures pour étudier l’effet de la température sur les lois rhéologiques. Pour étudier la robustesse de notre méthode, nous avons procédé des essais de reproductibilité, de reproductibilité sur une population d’échantillon. L’efficacité de notre méthode étant été prouvée, une étude de sensibilité a été menée sur les caractéristiques géométriques de notre structure et les paramètres d’entrée. Les résultats obtenus montrent le fort impact de certains paramètres sur l’identification
In this work, a inverse identification method of the mechanical properties of the viscoelastic material (shear modulus and loss factor) functionalized in a sandwich structure with three symmetrical layers is proposed. The objective of this work is to be able to identify the mechanical properties in situ. Through a finite element model based on Rao's Zig-Zag model, our model ensures the modal parameter determination of the sandwich beam. The inverse approach consists of an iterative procedure that determines the mode shapes given the material parameters and then calculates the viscoelastic properties from the modes using a Rayleigh quotient until convergence on the properties of the material is satisfied. The input parameters of the inverse model are the resonance frequencies and loss factors of the sandwich beam obtained experimentally. As a result, the frequency dependence of the viscoelastic properties of the sandwich beam is determined by an automated way. The method has been successfully compared to Ross-Kerwin-Ungar formulas; a standard optimization approach and the literature. From the results, we have been able to deduce the constitutive laws of the viscoelastic heart according to rheological models such as the generalized Maxwell model, ADF, GHM and fractional Zener. This experimental device coupled to the method of identification allowed the investigation of modal parameters of the beam at different temperatures to study the effect of the temperature on the rheological laws. To study the robustness of our method, we carried out tests repeatability, reproducibility on a sample population. Since the effectiveness of our method has been proven, a sensitivity study has been carried out on the geometrical characteristics of our structure and the input parameters. The results obtained show the strong impact of certain parameters on identification

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Koutoati, Kouami. "Modélisation numérique du comportement statique et vibratoire des poutres sandwich viscoélastiques à gradient de propriétés." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0290.

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Abstract:

On propose par le biais de cette thèse un outil numérique pour l’étude statique et dynamique des structures viscoélastiques constituées de matériaux à gradient de propriétés (FGM) pour le contrôle des vibrations par amortissement passif. L’objectif est de mettre à la disposition des ingénieurs un code générique basé sur l’approche élément fini pour des calculs de dimensionnements sur des poutres sandwich FGM à âme viscoélastique destinées aux applications exigeant la légèreté et une bonne résistance thermique et mécanique comme le domaine de l’aérospatial, de l’automobile et du nucléaire. Pour atteindre cet objectif nous avons d’abord proposé un modèle numérique pour l’étude statique et des vibrations libres des poutres sandwich FGM à comportement élastique. Ce modèle élément fini est implémenté dans l’environnement du code Matlab. A l’aide de ce code nous comparons les différentes théories de poutre pour différentes configurations géométriques et différentes conditions aux limites. Ainsi, la limite de la théorie classique de poutre dans l’étude des structures courtes est soulignée. Aussi, avec ce modèle numérique, l’étude du couplage flexion membrane et rotation membrane est possible. De là, il est montré que les structures FGM sont très sensibles aux effets de couplages spatiaux et du gauchissement à cause de la répartition non symétrique de la matière dans leurs sections droites. Dans le code proposé, la résolution du problème de vibrations est possible grâce à des méthodes classiques de résolution des problèmes aux valeurs propres et vecteurs propres. Pour introduire de l’amortissement passif dans la structure sandwich FGM, nous avons proposé un modèle de poutre sandwich dont les faces sont en matériaux FGM et le cœur en matériaux viscoélastiques. Ce modèle est également implémenté dans le langage de programmation Matlab et proposé sous forme d’un outil générique. L’intérêt de cet outil numérique réside dans sa capacité à calculer les propriétés modales ainsi que le comportement de la structure sandwich FGM viscoélastique tout en prenant en compte la dépendance en fréquence du comportement viscoélastique, les conditions aux limites et le couplage membrane-flexion et membrane-rotation propres aux matériaux FGM. Le problème de vibrations libres est fortement non linéaire dans ce cas à cause de la non linéarité matériaux induite par la couche molle. Dans le code proposé, la résolution de ce problème est possible grâce au couplage de la technique d’homotopie, de la méthode asymptotique numérique et de la différentiation automatique. Par ce travail, l’apport des matériaux FGM dans l’amélioration du pouvoir amortissant des structures est démontré. Dans la suite du travail, nous proposons une formulation élément fini pour calculer l’amplitude des vibrations forcées des structures sandwich FGM viscoélastiques. La résolution du problème de vibration forcée est possible par utilisation de la méthode des bandes passantes. Une étude sur la contribution des matériaux FGM dans la réduction des amplitudes de vibrations est menée pour différentes lois viscoélastiques. Il est prouvé dans cette étude que par un contrôle direct du gradient de composition des matériaux FGM, il est possible d’optimiser le pouvoir amortissant des structures même pour les modes de basses fréquences pour lesquels les matériaux composites classiques présentent un pouvoir amortissant nécessitant des améliorations
This thesis proposes a numerical tool for the static and dynamic study of viscoelastic structures made of Functionally Graded Materials (FGM) for vibration control by passive damping. The objective is to make available to engineers a generic code based on the finite element approach for sizing calculations on FGM sandwich beam with viscoelastic core for applications requiring lightness and good thermal and mechanical resistance such as aerospace, automotive and nuclear. To reach this objective we first proposed a numerical model for the static and free vibration study of FGM sandwich beams with elastic behavior. This finite element model is implemented in the Matlab code environment. Using this code, we compare different beam theories for different geometric properties and boundary conditions. Thus, the limit of the classical beam theory in the study of short structures is highlighted. Also with this numerical model, the study of axial-bending and axial-rotation coupling is possible. From this, it is shown that FGM structures are very sensitive to spatial coupling and warping effects because of the non-symmetrical distribution of the material in their cross sections. In the proposed code, the resolution of the vibration problem is possible using classical eigenvalue and eigenvector problem solving methods. Then to introduce passive damping in the FGM sandwich structure, we proposed a sandwich beam model with FGM materials faces and viscoelastic materials core. This model is also implemented in the Matlab language and proposed as a generic tool. The interest of this numerical tool lies in its ability to compute the modal properties as well as the behavior of the viscoelastic FGM sandwich beam while taking into account the frequency dependence of the viscoelastic behavior, the boundary conditions and the axial-bending and axial-rotation coupling specific to FGM materials. The free vibration problem is non-linear in this case due to the material non-linearity induced by the soft layer. In the proposed code, the resolution of this problem is possible thanks to the coupling of the homotopy technical, the asymptotic numerical method and the automatic differentiation. Through this work, the contribution of FGM materials in the improvement of the damping power of structures is highlighted. In the continuation of the work, we propose a finite element formulation to compute the amplitude of forced vibrations of viscoelastic FGM sandwich structures. The resolution of the forced vibration problem is possible by using the bandwidths method. A study on the contribution of FGM materials in the reduction of vibration amplitudes is carried out for different viscoelastic laws. It is proved in this study that by a direct control of the composition gradient of FGM materials it is possible to optimize the damping power of structures even for low frequency modes for which classical composite materials have a damping power requiring improvement

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Gustin, Bernard. "Influence des propriétés viscoélastiques de sondes endotrachéales sur leur interaction avec les voies aériennes supérieures : (élément de définition d'une assurance qualité)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL083N.

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Abstract:

Les sondes endotrachéales sont des dispositifs médicaux largement utilisés dans les hôpitaux ; leur mise en place appartient aux gestes de réanimation respiratoire. Ce tube régulièrement courbe et en PVC, introduit par la bouche ou par le nez, rejoint la trachée maintenant les voies respiratoires libres et offrant la possibilité de ventiler le malade en cas de besoin. Ces objets sont achetés par les pharmacies hospitalières et utilisées par les anesthésistes selon une technique bien codifiée. Ils sont présentés sous de nombreuses références mais la qualité requise pour les objets eux-mêmes est peu contrôlée. Or l'intubation présente des difficultés y compris mettant en cause la sonde où est la source d'effets secondaires gênants. Une description précise de l'acte intubatoire a été entreprise à partir de 250 intubations réelles à l'aide d'un questionnaire et de 55 séquences vidéo. Cet acte médical requiert en général moins de 30 secondes au cours desquelles l'anesthésiste rencontre une difficulté (de tout grade) dans un cas sur cinq ; les nombreux palliatifs mis en œuvre sont décrits. Le choix du type de sonde, du calibre obéissent à des règles bien définies. Au cours de son introduction, la sonde est soumise à des efforts en flexion et en rotation en vue d'amener le biseau de la sonde entre les cordes vocales de chaque patient. Lorsqu'elle est en place, la sonde adopte instantanément sa nouvelle géométrie sous l'action d'un grand déplacement et s'échauffe à 37°C en 20 mn. Le PVC plastifié utilisé pour la fabrication de trois sondes largement utilisées dans les hôpitaux français a été analysé et caractérisé mécaniquement. Il se comporte comme une structure viscoélastique et à l'aide d'un modèle mathématique dérivé de l'analogie rhéologique de Maxwell généralisé, nous avons établi une équation pour chaque matériau qui décrit l'évolution de ses propriétés en fonction du temps et la température. La combinaison des deux séries de résultats a permis de proposer une démarche d'évaluation des sondes du marche avec des techniques de complexité croissante qui vont de la simple prédiction de la souplesse en flexion trois points jusqu'au calcul des forces qui s'exercent sur la cartilage cricoïde. Avec le calcul selon la méthode des éléments finis on dispose d'une méthode qui quantifie les forces en présence le long du trajet de la sonde et qui analyse l'amplitude de ces forces selon différents paramètres cliniques: le calibre utilisé, la position du patient ainsi que la marque de la sonde utilisée

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Daoud, Hajer. "Contribution à l'étude du comportement mécanique et vibratoire des composites biosourcés incorporant des matériaux fonctionnels." Thesis, Le Mans, 2018. http://www.theses.fr/2018LEMA1017/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’étude du comportement mécanique et vibratoire d’un composite biosourcé incorporant un matériau viscoélastique. Les matériaux étudiés sont des stratifiés en composite lin/greenpoxy et des stratifiés viscoélastiques composés d'un noyau viscoélastique en caoutchouc naturel confiné entre deux composites. La première partie du travail a été consacrée à l’étude de l’influence de l’intégration de la couche viscoélastique sur le comportement mécanique des composites. L’analyse des résultats expérimentaux et l’observation des signaux d’émission acoustique obtenus dans ces composites soumis à différentes sollicitations mécaniques en statique et en fatigue ont permis d’identifier les signatures acoustiques des mécanismes d’endommagement prépondérants dans les deux matériaux. Dans un deuxième temps, les propriétés dynamiques de ces composites ont été déterminées à partir des essais de vibration. Les résultats obtenus ont montré que la couche viscoélastique a joué un rôle majeur dans l'amortissement et la dissipation d'énergie des composites. Suite à cette analyse, nous avons mis en place une procédure, utilisant la méthode des éléments finis, pour calculer l’amortissement de ces matériaux. Dans le but de mettre en évidence l’influence des caractéristiques de la couche viscoélastique, une étude paramétrique a été menée sur le composite viscoélastique, permettant d’optimiser l’amortissement de ce matériau en faisant varier divers paramètres. Enfin, le comportement visqueux des composites a été caractérisé par la méthode de résonance non linéaire en faisant varier l’amplitude d’excitation
This thesis focuses on the study of the mechanical and vibration behaviour of a flax fibre reinforced composites with and without an interleaved natural viscoelastic layer. The composite materials have been characterized experimentally using different mechanical and vibrational tests. First, both types of composites were studied using uni-axial tensile and three-points bending tests. Acoustic emission (AE) has been often used for the identification and characterization of micro failure mechanisms in composites. The results showed that these composites have very high specific characteristics. It can be used for applications currently using composites reinforced with synthetic fibres such glass, carbon…. Next, experimental and finite element vibration analyses were carried out on the composites with and without an interleaved natural viscoelastic layer. A good agreement between the two methods was obtained. It has been shown that the viscoelastic layer plays a major role in damping because it has a high level of energy dissipation. Therefore, it improves with a significant way the modal properties of the composite. Finally, nonlinear resonance tests were performed on the composites. It has been shown that the viscoelastic layer generates a nonlinear behaviour in the material. The linear and nonlinear, elastic and dissipative parameters have been calculated to deduce finally that nonlinear parameters are more sensitive to heterogeneities than those derived from linear vibration tests

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Courtial, Edwin-Joffrey. "Élaboration de matériaux silicone au comportement mécanique adapté pour la réalisation de fantômes aortiques patients-spécifiques." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10023/document.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne la fabrication de fantômes d'aorte patient spécifiques utilisant une technique de fabrication additive par impression 3D. Ces répliques sont fabriquées en matériaux synthétiques dont les caractéristiques morphologiques et les propriétés mécaniques doivent être proches de celles déterminées sur un patient. Elles permettent d'optimiser ou de développer les techniques d'imagerie médicale, de comprendre les relations entre le comportement mécanique de la paroi aortique et les caractéristiques hémodynamiques du flux sanguin mais aussi de réaliser des entrainements préopératoires aux interventions chirurgicales, telles que le traitement endovasculaire. Dans cette étude, le comportement mécanique hyper-viscoélastique de la paroi aortique est modélisé par un modèle de Maxwell solide généralisé, dont les paramètres ont permis la sélection et le développement de matériaux élastomères de type silicone aux comportements mécaniques contrôlés. Ces matériaux ont été élaborés à partir de mélanges de formulations existantes et des lois de mélange ont été comparées pour guider la définition de la composition idéale permettant d'imiter le comportement mécanique désiré. Nous avons mis au point une méthode basée sur l'imagerie médicale par ultrason, capable d'identifier les paramètres hyper-viscoélastiques d'une paroi vasculaire. Cette méthode a été validée sur des tubes réalisés avec ces formulations de silicone, dont les propriétés mécaniques ont été mesurées avec des méthodes de référence. Puis, ces silicones ont été utilisés dans un processus de fabrication additive utilisant l'impression 3D par voie indirecte. Un travail de conception assistée par ordinateur a été réalisé pour produire un fantôme d'aorte patient-spécifique présentant un anévrisme fusiforme et non-thrombosé dans la région thoracique
The present work deals with the producing of patient-specific aortic phantoms using an additive manufacturing technique by 3D printing. Phantoms are manufactured from synthetic materials with morphological and mechanical characteristics which should be close to these identified on a patient. They can be used to develop techniques of medical imaging, to understand the relationship between aortic mechanical behavior and hemodynamic properties of blood flow, as well as to perform a preoperative training of interventions, such as endovascular treatment. In this study, the hyper-viscoelastic aortic mechanical behavior was described using a generalized solid Maxwell model. Silicone materials were developed based on the model’s mechanical parameters to mimic various aortic mechanical behaviors. These materials were formulated from commercials silicones, and then mixing rules were compared to define the ideal mixture which can mimic the specific mechanical behavior. A nondestructive method based on medical imaging by ultrasound was developed to identify the parameters of a blood vessel hyper-viscoelastic model. Silicone tubes made of our formulations with known reference mechanical parameters, were used to validate this method. Then, these silicone materials were used in an additive manufacturing process using indirect 3D printing. A work of computer aided design was done to produce a patient-specific aortic phantom with a thoracic fusiform aneurysm without thrombosis

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Nguyen, Hoai Nam. "Étude numérique de la fissuration d'un milieu viscoélastique : analyse de l'essai de rupture sur bitume." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005307.

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Abstract:

Ce travail de thèse est consacré à l'étude des phénomènes d'initiation et de propagation d'une ﬁssure dans un matériau bitumineux. À l'aide d'un essai innovant développé au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, on reproduit les conditions d'initiation et de propagation d'une ﬁssure conﬁnée dans un ﬁlm de bitume. Dans la première partie de ce travail de thèse, on aborde l'approche utilisée pour identiﬁer les propriétés rhéologiques à l'aide du modèle de Maxwell généralisé. La détermination des séries de Prony passe par les méthodes d'optimisation linéaire et non-linéaire pour représenter précisément le module complexe du liant bitumineux dans le domaine fréquentiel. Ce comportement viscoélastique identiﬁé est ensuite validé par l'essai de

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Akoussan, Komlan. "Modélisation et conception de structures composites viscoélastiques à haut pouvoir amortissant." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0188/document.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est de développer des outils numériques utilisables dans la détermination de manière exacte des propriétés modales des structures sandwichs viscoélastiques composites au vue de la conception des structures sandwichs viscoélastiques légères mais à haut pouvoir amortissant. Pour cela nous avons tout d’abord développé un outil générique implémenté en Matlab pour la détermination des propriétés modales en vibration libre des plaques sandwichs viscoélastiques dont les faces sont en stratifié de plusieurs couches orientées dans diverses directions. L’intérêt de cet outil, basé sur une formulation éléments finis, réside dans sa capacité à prendre en compte l’anisotropie des couches composites, la non linéarité matérielle de la couche viscoélastique traduit par diverses lois viscoélastiques dépendant de la fréquence ainsi que diverses conditions aux limites. La résolution du problème aux valeurs propres non linéaires complexes se fait par le couplage entre la technique d’homotopie, la méthode asymptotique numérique et la différentiation automatique. Ensuite pour permettre une étude continue des effets d’un paramètre de modélisation sur les propriétés modales des sandwichs viscoélastiques, nous avons proposé une méthode générique de résolution de problème résiduel non linéaire aux valeurs propres complexes possédant en plus de la dépendance en fréquence introduite par la couche viscoélastique du coeur, la dépendance du paramètre de modélisation qui décrit un intervalle d’étude bien spécifique. Cette résolution est basée sur la méthode asymptotique numérique, la différentiation automatique, la technique d’homotopie et la continuation et prend en compte diverses lois viscoélastiques. Nous proposons après cela, deux formulations distinctes pour étudier les effets, sur les propriétés amortissantes, de deux paramètres de modélisation qui sont importants dans la conception de sandwichs viscoélastiques à haut pouvoir amortissement. Le premier est l’orientation des fibres des composites dans la référence du sandwich et le second est l’épaisseur des couches qui lorsqu’elles sont bien définies permettent d’obtenir non seulement des structures sandwichs à haut pouvoir amortissant mais très légères. Les équations fortement non linéaires aux valeurs propres complexes obtenues dans ces formulations sont résolues par la nouvelle méthode de résolution d’équation résiduelle développée. Des comparaisons avec des résultats discrets sont faites ainsi que les temps de calcul pour montrer non seulement l’utilité de ces deux formulations mais également celle de la méthode de résolution d’équations résiduelles non linéaires aux valeurs propres complexes à double dépendance
Modeling and design of composite viscoelastic structures with high damping powerThe aim of this thesis is to develop numerical tools to determine accurately damping properties of composite sandwich structures for the design of lightweight viscoelastic sandwichs structures with high damping power. In a first step, we developed a generic tool implemented in Matlab for determining damping properties in free vibration of viscoelastic sandwich plates with laminate faces composed of multilayers. The advantage of this tool, which is based on a finite element formulation, is its ability to take into account the anisotropy of composite layers, the material non-linearity of the viscoelastic core induiced by the frequency-dependent viscoelastic laws and various boundary conditions . The nonlinear complex eigenvalues problem is solved by coupling homotopy technic, asymptotic numerical method and automatic differentiation. Then for the continuous study of a modeling parameter on damping properties of viscoelastic sandwichs, we proposed a generic method to solve the nonlinear residual complex eigenvalues problem which has in addition to the frequency dependence introduced by the viscoelastic core, a modeling parameter dependence that describes a very specific study interval. This resolution is based on asymptotic numerical method, automatic differentiation, homotopy technique and continuation technic and takes into account various viscoelastic laws. We propose after that, two separate formulations to study effects on the damping properties according to two modeling parameters which are important in the design of high viscoelastic sandwichs with high damping power. The first is laminate fibers orientation in the sandwich reference and the second is layers thickness which when they are well defined allow to obtain not only sandwich structures with high damping power but also very light. The highly nonlinear complex eigenvalues problems obtained in these formulations are solved by the new method of resolution of eigenvalue residual problem with two nonlinearity developed before. Comparisons with discrete results and computation time are made to show the usefulness of these two formulations and of the new method of solving nonlinear complex eigenvalues residual problem of two dependances

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Coquelle, Eric. "Propriétés élastiques et viscoélastiques de matériaux composites adaptatifs." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009415.

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Abstract:

Les élastomères magnétorhéologiques sont des matériaux composites actifs, aux propriétés
mécaniques contrôlées par un champ magnétique. Ils sont composés de particules magnétiques,
structurées en chaînes unidirectionnelles au sein d'une matrice élastomère silicone. Les essais sous
champ ont révélé un fort accroissement des propriétés mécaniques : jusqu'à 35kPa pour un module de
62kPa en traction statique, et en dynamique un gain sur E' de 600kPa à ε=1%, qui atteint même
21MPa à ε=10-5 ! Dans ce dernier cas, la structuration en chaînes va de pair avec une nette
augmentation de l'effet Payne et de la dissipation d'énergie, encore accentuée en présence d'un
champ, même modeste (15kA/m). L'hypothèse avancée est un décollement progressif de l'élastomère
des charges sous l'effet des fortes contraintes locales, entre deux particules (en quasi-contact). Pour
faciliter l'étude, un traitement de surface à base de molécules couplantes, fonctionnelles, a été mis au
point. La modélisation a d'abord été effectuée sur un système macroscopique (où tous les paramètres
sont contrôlés), et validée par des simulations par éléments finis (FEM). Une méthode de milieu
effectif prédit le comportement du composites aux charges greffées (avant décollement), tandis qu'une
approche semi-analytique, utilisant un critère de décollement de Griffith, calcule le comportement
viscoélastique du composite MR. La complexité de la microstructure et son évolution ont été évaluées,
sous champ, par des cycles quasi-statiques (aboutissant à des σ de -40kPa à ε=0) et des mesures de
magnétostriction. D'autres propriétés originales peuvent être obtenues : piézorésistivité, bandes
périodiques (guides magnétiques).

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Vernier, Patricia. "Homogenization of composite materials with fractional viscoelastic constituents." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS552.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la prédiction des propriétés mécaniques effectives de matériaux hétérogènes composés de constituants viscoélastiques fractional, au moyen d'une approche incrémentale variationnelle. Nous appliquons la méthode Effective Internal Variable (EIV) développée par Lahellec and Suquet (2007), particulièrement attrayante pour le traitement de comportements viscoélastiques (Tressou et al., 2016). Contrairement aux méthodes d'homogénéisation communément utilisées qui reposent sur le principe de correspondance et pour lesquelles les fluctuations des champs ne sont pas accessibles, cette approche incrémentale permet de calculer les propriétés effectives dans le domaine direct au moyen des méthodes variationalles de Ponte Castañeda (1991 et 2002) qui prennent en compte les seconds-moments des champs mécaniques. La méthode EIV s'inscrit dans le cadre des Matériaux Standards Généralisés (MSG), dans lequel le comportement des matériaux dissipatifs est décrit par deux potentiels thermodynamiques convexes. Nous considérons des constituants viscoélastiques fractionnaires, dont la loi constitutive est décrite par des équations différentielles linéaires avec des dérivées fractionnaires. En accord avec des observations expérimentales, ce formalisme prend en compte des effets de mémoire longue à travers la superposition de plusieurs temps caractéristiques (Caputo et Mainardi, 1971). La distribution de ces derniers est donnée explicitement par l'expression du spectre en loi puissance. Les potentiels thermodynamiques des matériaux viscoélastiques fractionnaires sont définis en cohérence avec le cadre des MSG. Cette cohérence s'appuie sur l'interprétation rhéologique de l'élément fractionnaire comme un Maxwell généralisé (Lion, 1997). Ainsi, nous tirons parti de l'extension de la méthode EIV à plusieurs variables internes développée par Tressou et al. (2023) afin d'homogénéiser des matériaux composites contenant des constituants viscoélastiques fractionnaires. De plus, les temps caractéristiques sont adéquatement choisis à partir de la discrétisation du spectre. Cette discrétisation est réalisée avec la procédure de Papoulia et al. (2010), basée sur une méthode des trapèzes améliorée. Plus précisément, nous appliquons cette méthode à la fonction de Mittag-Leffler impliquée dans la définition des spectres de relaxation. Nous abordons deux problèmes hétérogènes différents au moyen de la méthode EIV. Nous considérons d'abord un composite de type matrice-inclusions sous chargement harmonique, pour lequel nous rencontrons des difficultés numériques. Nous évaluons ensuite la méthode EIV sur un polycristal de glace soumis à un essai de fluage
This PhD thesis deals with the prediction of the mechanical effective properties of composite materials with linear fractional viscoelastic constituents by means of an incremental variational approach. We make use of the Effective Internal Variable (EIV) method developed by Lahellec and Suquet (2007), which is particularly attractive for viscoelasticity (Tressou et al., 2016). Contrary to the common homogenization methods that rely on the correspondence principle and where the fluctuations are not accessible, this incremental method evaluates the effective properties into the direct domain through the variational methods of Ponte Castañeda (1991 and 2002) that take into account the second-moments of the fields. The EIV method is based on the Generalized Standard Materials framework, in which the dissipative materials are described by means of two convex thermodynamic potentials. We consider local fractional viscoelastic constituents, of which the constitutive behaviours follow linear differential equations with fractional derivative operators. In accordance with experimental observations, this formalism takes into account long-memory effects through the superposition of several characteristic times (Caputo and Mainardi, 1971). Their distribution is provided by the explicit expression of the spectrum as a power law. The potentials of fractional viscoelastic constituents are consistently defined in the GSM framework through the rheological interpretation of the fractional damping element as a generalized Maxwell model (Lion, 1997). Therefore, we take advantage of the extension of the EIV method to several internal variables, developed by Tressou et al. (2023) for the homogenization of composites with local fractional viscoelastic behaviours. Besides, the characteristic times are appropriately chosen by discretizing the spectrum. This is done using the midpoint-based procedure developed by Papoulia et al. (2010). More specifically, we apply their method to the Mittag-Leffler function involved in the definition of the relaxation spectrum. We use the EIV method to tackle two different heterogeneous problems. We consider a matrix-inclusion composite under harmonic loading, for which we come accros numerical issues. We then evaluate the EIV method for a polycrystal subject to a monotonous creep loading

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Ren, Zhiyong. "Identification et optimisation des propriétés dynamiques des matériaux viscoélastiques." Thèse, Université de Sherbrooke, 2010. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1923.

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Abstract:

In the automotive, railway and aerospace industries, interior noise is an important consideration in design and operation. Among the available technologies to reduce the structure-borne vibration and noise, the use of Metal-Polymer Sandwich (MPS) panels is attracting more interest from Original Equipment Manufacturers (OEMs). As for constrained-layer damping (CLD) treatments, besides developing more accurate models (theoretical and finite element) to simulate the vibroacoustic performance, it is very important to 'accurately identify the properties of the constituent materials of an MPS. Since the core materials in MPS exhibit viscoelastic properties which vary significantly with temperature and frequency, it is necessary to develop experimental and/or optimization methods to characterize the dynamic properties so that they may be well matched to specific noise and vibration control applications. This is the objective of this thesis.In this thesis, a simple free-free beam based setup, together with an identification algorithm has been developed to identify the dynamic properties of core materials from the measured frequency response functions. The setup involved circumventing some drawbacks of the traditional clamped-free setup.In particular, a new optimization method is brought' forward wherein a four-parameter fractional derivative model plus a three-parameter Williams-Landel-Ferry (WLF) equation are used to describe the temperature and frequency dependent behaviour of core materials. Therefore, few parameters are optimized for the temperature and frequency dependent properties. The objective function in the optimization is based on the so-called amplitude correlation coefficient which can be calculated directly by the frequency response functions. The normal mode superposition method taking the added mass into account, as well as Ross-Kerwin-Ungar (RKU) equations, as a solver, is used to calculate the predicted frequency response functions. The Pattern Search algorithm is used to find the best values of design parameters. This algorithm is a global optimization algorithm and is less sensitive to the initial values of design parameters. Numerical examples and tests on several MPS panels were used to validate the free-free setup and optimization method by systematic comparison with the ASTM E756-04 Standard and with DMA when the latter is possible. However, with some MPS panels, the proposed method failed to provide satisfactory results. It was further postulated that the manufacturing process of these MPS panels may somehow have modified the properties or the constitutive law of the polymer itself.

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Buch, Danielle. "Étude des propriétés viscoélastiques des matériaux de bases prothétiques." Paris 5, 1991. http://www.theses.fr/1991PA05M112.

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Leguebe, Elora. "Optimisation de la stabilité de charge au cours d'un transport à partir de l'étude du comportement viscoélastique des matériaux polymères destinés au banderolage." Electronic Thesis or Diss., Reims, 2023. http://www.theses.fr/2023REIMS044.

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Abstract:

De nos jours, la protection des produits pendant le transport est devenue essentielle étant donné l'augmentation drastique de l'import-export. Par conséquent, le banderolage, utilisé pour stabiliser et protéger les palettes de marchandises, est fondamental. Le matériau le plus couramment utilisé pour les films de banderolage est le polyéthylène linéaire basse densité (PE-BDL). Cependant, l'écologie est devenue un enjeu majeur pour le monde. L'éco-conception du film est souhaitée pour une moindre masse de plastique sur la palette, tout en préservant la stabilité de la charge. Ce travail de thèse concerne donc l'optimisation de la stabilité de charge en fonction des propriétés des matériaux de banderolage et des sollicitations mécaniques du transport en vue de réduire la quantité de plastique utilisée. Des films manuels et mécaniques ont été analysés. L'anisotropie des matériaux a été étudiée. La caractérisation du matériau basée sur des tests mécaniques (traction, relaxation, hystérésis et fluage en fatigue) et morphologiques avec une analyse DSC, IR et DRX. La caractérisation du banderolage et l’importance de ses paramètres ont également été analysés. L'effet de la vitesse de banderolage, de la fatigue du matériau et de l’accélération subie lors du transport, ont été des facteurs influents sur les propriétés du film. La morphologie s'est avérée affectée par le processus de banderolage, montrant des changements dans la cristallinité. L’étude montre l'importance des paramètres de banderolage et des contraintes du transport sur la morphologie du film étirable sur la palette et donc sur la stabilité de la charge
Nowadays, protecting products during transportation has become essential as import-export increased drastically. Therefore, the wrapping used to stabilize and protect pallets of goods is fundamental. The most commonly used material for wrapping films is linear low density polyethylene (LLDPE). However, ecology has become a major issue for the world. The eco-design of the film is desired for a lower mass of plastic on the pallet, while preserving the stability of the load. Therefore this thesis work concerns the optimization of load stability according to the properties of the wrapping materials and the mechanical stresses of transport in order to reduce the weight of plastic used. Manual and mechanical films were analyzed. The anisotropy of materials was studied. The characterization of the material was performed through mechanical tests (traction, relaxation, hysteresis and fatigue creep) and morphological tests with DSC, IR and XRD analysis. The characterization of the wrapping and the importance of its parameters were also investigated. The effect of wrapping speed, LLDPE fatigue and acceleration experienced during transport were found to affect significantly the film properties. Films morphology was found to be affected by the wrapping process, showing changes in crystallinity. The study showed the importance of wrapping parameters and transport constraints on the morphology of the stretch film on the pallet and therefore on the stability of the load

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Sosson, Franck. "Evolution des propriétés viscoélastiques d'élastomères chargés soumis à des sollicitations mécaniques dynamiques." Toulon, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUL0003.

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Abstract:

Les noirs de carbone sont incorporés dans des matrices élastomères afin d'ajuster leurs propriétés spécifiques. Cependant, ces matériaux voient leurs propriétés mécaniques évoluer sous sollicitations mécaniques dynamiques : diminution de la raideur, évolutions des propriétés de transmissibilité. Afin de comprendre les origines microstructurales de ces phénomènes, différents noirs de carbone à différentes fractions volumiques ont été utilisés, modulant ainsi les niveaux d'interaction charge-charge et charge-polymère. L'état de dispersion des charges et la fraction volumique d'élastomère fortement lié à la charge ont été caractérisées. L'étude rhéométrique et l'analyse viscoélastique (DMA) nous ont ensuite permis d'affiner la connaissance de la microstructure 6e nos formulations. Un nouveau modèle phénoménologie ne, nommé « percolatiûn-diffusion », a ainsi été proposé. Il permet de rendre compte des modifications microstructurales en fonction du renforcement. Les études du renforcement aux faibles déformations et de l'évolution de l'effet Payne ont montré une équivalence entre la fraction volumique et la structure du noir vis-à-vis de l'effet hydrodynamique. Nous proposons alors un nouveau modèle mathématique basé sur la définition d'un paramètre K, associé à cet effet hydrodynamique. Enfin, des liens entre les propriétés mécaniques mult[fréquences réalisées par DMA et la transmissiblMté mesurée sur pot vibrant ont été établis. L'influence du paramètre K sur les propriétés de transmissibilité et leurs évolutions suivant un protocole bien défini ont également été réalisées. Ceci a permis de montrer que ces évolutions étaient liées à l'effet Payne
Carbon biacks are often incorporated in elastomer matrix in order to adjust their specific properties. However, evolution of some mechanical properties (dynamic modulus, transmissibility) may be observed under specific dynamic mechanical tests. In order to understand the micro structural origins of those phenomena, different carbon blacks and different volume fractions are used to modulate both filler-filler and filler-matrix interactions. The filler dispersion state and the volume fraction of the tightly bound rubber have been studied. Rtieornetric and viscosimetric (DMA) analysis were then performed in order to describe more precisely material microstructure, and to propose a new phenomenological model, named "percolation-diffusion", which shows microstnictural modifications against reinforcement. The mechanical studies at small deformation and the Payne effect evolutions have both exhibited that carbon black loading and carbon black structure have the same impact on hydrodynamic effect. A new mathematical model based on a new parameter K, associated to the hydrodynamic effect, has then been proposed. Links between mechanical properties measured by two different analysers, DMA and electrodynamic shaker, have finally been carry ogt in the linear viscoelastic range. The influence of K parameter on transmissibility properties and their evolutions under a specific protocol, have also been characterized. These studies demonstrate that transmissibility properties evolutions have the same origin as the Payne effect

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Inoubli, Rabi. "Synthèse, structure et propriétés viscoélastiques de polymères chargés modèles." Pau, 2005. http://www.theses.fr/2005PAUU3020.

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Abstract:

Les propriétés viscoélastiques de systèmes dispersés restent mal comprises, du fait d'une mauvaise compréhension de l'effet des interactions. Le but de l'étude est d'analyser les relations entre la structure et les propriétés de nanocomposites silice greffée/polyacrylate de butyle. Nous avons mis au point une nouvelle méthode de greffage par Polymérisation Radicalaire Contrôlée et "grafting from". Cela permet un contrôle de la masse molaire des chaînes greffées et de la densité de greffage. Nous pouvons ainsi réaliser l'étude d'un système modèle, en nous intéressant à l'influence des interactions stériques sur le comportement viscoélastique. Nous avons analysé les relations entre les interactions stériques, la fraction volumique de silice et l'organisation spatiale des charges par des mesures de diffusion de neutrons (DNPA). Ces expériences permettent de déterminer les caractéristiques microscopiques de la dispersion, elles montrent qu'il existe une transition entre les faibles fractions, où aucune corrélation entre particules n'est détectée et des fractions plus importantes (>4%) où un facteur de structure caractéristique est mesuré. Les études rhéologiques montrent que pour les faibles fractions, il existe deux relaxations: celle de la matrice et une secondaire dont nous avons déterminé l'origine. Lorsque la fraction volumique augmente, on observe le passage par un point de gel puis une transition liquide-solide pour une fraction volumique qui correspond à l'apparition du S(q) mesuré par DNPA. Au final, les particules se comportent comme des sphères dures, la transition liquide-solide est due à l'interpénétration des parties les plus extérieures des couches greffées
The linear viscoelastic properties of dispersed systems such as filled polymers are still poorly understood, because of a lack of theoretical knowledge about the role of interactions between particles of the dispersed phase. The aim of this work is to investigate the structure/properties relationship of polybutylacrylate filled with grafted silica particles. The method used to synthesize the silica grafted particles (coupling between techniques of “grafting from” and “controlled radical polymerization”) allows to vary the length, density and molecular topology of the grafted polybutylacrylate layer. We are thus able to study model filled polymers, and more particularly the influence of steric interactions between particles on the linear viscoelastic behavior. We first investigated the link between steric interactions, volume fraction of silica, and the spatial organization of the particles in the matrix. SANS experiments clearly show a transition between low volume fractions, were no correlations between individual particles can be detected, and high volume fractions (4%), were a structure factor is measured, showing a spatial organization of the particles. We correlated these results to spectromechanic experiments on the same systems. We show a liquid-to-solid transition for volume fractions of the same order of magnitude as the one measured by SANS. This study on a model filled polymer shows that there are only steric interactions in this system. Particles have a hard sphère behavior and the liquide-solide transition is due to the interpenetrating of grafted polymer extern part

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Murat, Denis. "Oxyde d'yttrium : élaboration et propriétés mécaniques." Limoges, 1995. http://www.theses.fr/1995LIMO0007.

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Abstract:

La premiere partie est consacree a la recherche de l'abaissement de la temperature de frittage naturel de l'oxyde d'yttrium. Le role du broyage dans l'eau et du mode d'incorporation d'un dopant (l'oxyde de titane) est etudie. Les methodes de syntheses chimiques d'une poudre dopee n'ameliorent pas de facon sensible la frittabilite. La seconde partie est consacree aux proprietes mecaniques de 3 nuances d'oxyde d'yttrium: une nuance frittee sous vide a 1800c, une nuance frittee par compression isostatique a chaud a 1250c, et une nuance dopee au titane densifiee par frittage naturel a 1500c. Une machine d'essai universelle permettant d'effectuer des essais de traction jusqu'a 1800c sous air ou sous atmosphere controlee a ete concue et realisee lors de cette etude. Les proprietes mecaniques (le module d'young, la durete, la tenacite et la resistance a la rupture, a la croissance de fissure sous critique et au fluage) des trois nuances sont comparees. Le comportement au fluage est interprete comme etant de type diffusionnel controle par un mecanisme d'interface. La diffusion est principalement volumique pour la nuance frittee sous vide et intergranulaire pour les deux autres nuances a grains submicroniques. La croissance des grains sous contrainte (croissance dynamique) est remarquablement importante a des temperatures pour lesquelles la croissance statique (en l'absence de contrainte) est negligeable. Le comportement superplastique de la nuance frittee par compression isostatique a chaud a ete mis en evidence et fait l'objet d'un dernier chapitre

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Bergonnier, Sandra. "Relations entre microstructure et propriétés mécaniques de matériaux enchevêtrés." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136408.

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Abstract:

Certains matériaux isolants allient performances thermiques et tenue mécanique. Ces deux propriétés sont antinomiques et un compromis est obtenu en modifiant, sur ligne de production, la structure du matériau par un procédé de crêpage. Le but de cette étude est la compréhension des relations entre les paramètres de crêpage et les propriétés mécaniques du produit fini. Plusieurs approches ont été étudiées :
- Une analyse du procédé de crêpage à partir de vidéos numériques permettant de déterminer localement les champs de taux de déformations au sein de la crêpeuse et de quantifier la cinématique d'une crêpeuse.
- Une analyse du produit fini : à partir de photos de produit texturé, un outil de détermination de l'anisotropie locale a été mis en place. Cette anisotropie est liée aux performances mécaniques du produit. Cette interaction a été mise en évidence expérimentalement et une modélisation du comportement mécanique élastique anisotrope du matériau étudié a été proposée.

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Bergonnier, Sandra. "Relation entre microstructure et propriétés mécaniques de matériaux enchevêtrés." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136408.

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Won, Yong-Gu. "Influence de la structure de réseaux époxydes modèles sur les propriétés volumétriques, mécaniques et viscoélastiques." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0024.

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Abstract:

Le travail présenté a pour but d'établir des relations entre la microstructure d'un réseau époxy et des propriétés volumétriques, mécaniques et viscoélastiques. Le réseau de référence est constitué d'un prépolymère DGEBA ( Diglycidyl éther du bisphénol A, DOW DER 332 de purété élevée : 98 %) et d'un durcisseur aliphatique, IPD ( Isophoronediamine). Des variations de structure de ce réseau sont effectuées par deux méthodes : - d'une part, en faisant varier kle rapport stœchiométrique, fonction amine/fonction époxy (a/e) : des fin de chaînes pendantes pour a/e-0,8 ou des allongements de chaînes entre nœuds pour a/e=1,2, sont alors introduits dans la réseau ; - d'autre part, en ajoutant une monoamine, la TMCA (triméthylcyclohexylamine), difonctionnelle et de structure proche de celle de IPD. Dans ce cas, pour a/e=1, la masse molaire moyenne entre nœuds est augmentée avec disparition totale des fonctions réactives et apport d'un groupement latéral volumineux. Pour a/e≠1, le même effet est obtenu tout en conservant des fonctions réactives résiduelles. La caractérisation de ces réseaux tridimensionnels est effectuée par mesure de volume spécifique, coefficient de dilatation, température de transition vitreuse, mesure mécanique en traction et en compression et examen des différentes relaxations par mesures viscoélastiques. Ces val eu res sont alors corrélées aux différents paramètres structuraux. Tels que densité de réticulation, compacité, densité d 'énergie cohésive et volume libre
The purpose of this study is to establish the relationship between the microstructure of the epoxy network and the volumetric, mechanical and viscoelastic properties. The basic network consists of the prepolymer DGEBA (Diglycidylether of bisphenol A, DOW DER 332 of high purity :98%) and the hardener cycloaliphatic amine IPD (Isophoronediamine). The basic network structure was modified by applying two different methods : 1) by varying the stoichiometric ratio, amine functions / epoxy functions (a/e) : the dangling chain ends for a/e = 0. 8 or the chain extensions between the cross-link points for a/e = 1. 2 are then introduced into the network. 2) by adding the bifunctional monoamine TMCA (Trimethylcyclohexylamine) which bas a similar structure to that of IPD. In this case, for a/e = 1, the average molecular mass between the cross-link points, is increased until the disappearance of the reacting functional groups and by the contribution of the lateral voluminous groups. For a/e ≠1, the same effect is obtained while conserving the residual reacting lunct1onal groups. The characterization of these tridimensional networks was accomplished by measuring the specific volume, dilatation coefficient, glass transition temperature, by measuring the mechanical properties and by examination of the different relaxations of the viscoelastic properties. These values were then correlated with the various structural parameters such as cross-linking density, packing density, cohesive energy and free volume

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Meukam, Pierre. "Valorisation des briques de terre stabilisées en vue de l'isolation thermique de batiments." Cergy-Pontoise, 2004. http://biblioweb.u-cergy.fr/theses/04CERG0287.pdf.

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Abstract:

Ce travail porte sur la valorisation de matériaux locaux au Cameroun en vue d'améliorer leurs performances en isolation thermique. Il s'agit dans un premier de temps de mettre au point de nouveaux matériaux locaux pour l'enveloppe de bâtiment. La pouzzolane naturelle et la sciure de bois qu'on trouve en abondance au Cameroun ont servi à réaliser des briques de terre plus légères et de meilleures performances thermiques que celles utilisées actuellement dans la construction des maisons. Les résultats expérimentaux portant sur les propriétés therrnophysiques montrent que les briques de terre en latérite+pouzzolane et en latérite+sciure de bois sont plus légères et possèdent de meilleures performances d'isolation thermiques que les briques en latérite simple. Les mesures de la résistance en compression faites sur des BTS incorporant de la pouzzolane naturelle et sur celles incorporant une quantité limitée de sciure de bois donnent des valeurs satisfaisantes. Ces résistances mécaniques sont de même ordre de grandeur que celles des BTS actuellement utilisées. La conductivité thermique et de la diffusivité thermique de ces matériaux augmente avec en teneur en eau. L'augmentation de la teneur en ciment dans les BTS étudiées entraîne une augmentation de la conductivité et une baisse de la diffusivité thermique. La modélisation des transferts couplés de chaleur et d'humidité a permis de déterminer les profils de température, d'humidité relative ct de teneur en eau. à travers une enveloppe de bâtiment faite de ces matériaux. Les faibles teneurs en eau relevées dans les différents cas permettent de conclure qu'il y a une faible possibilité de condensation de vapeur d'eau dans ces matériaux et par conséquent leur durabilité n'est pas mise en cause
In this work, an experimental study was carried out in order to determine the properties of local materials used as construction materials. The thermal properties of lateritic soil based materials were deterrnined. The effect of addition of natural pozzolan or sawdust in lateritic soil brick on the thermal properties is examined. It was shown that the effect of incorporation of natural pozzolan or sawdust is the decreasing of the thermal conductivity and density. The moisture content of these materials can modify their thermal performance. Thus a study of the influence of the water content on the thermal conductivity L and the thermal diffusivity a is presented. The effect of the increasing of cement content is to increase the thermal conductivity and to decrease the thermal diffusivity. The composite materials used for building shielding present sufficient mechanical strength and are suitable for constructions. The analysis is developed for the prediction of the temperature, relative humidity and water content behaviour within the walls. A numerical model HMtrans, developed for prediction of heat and rnoisture transfer in multi-Iayered building cornponents, is used to simulate the temperature, moisture content and humidity profiles within the building envelopes. The results allow the prediction of the duration of the exposed building walls to the local weather conditions. There is therefore minimum possibility of water condensation in the materials studied. The durability of buiIding envelopes made of lateritic soil bricks with incorporation of natural pozzolan or sawdust is not strongly affected by the climate conditions in tropical and equatorial regions

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Lachhab, Touria. "Etude des propriétés mécaniques d'empilements désordonnés de billes de gel." Marne-la-vallée, ENPC, 1994. http://www.theses.fr/1994ENPC9408.

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Abstract:

Notre principale contribution à l'étude du matériau gel a été la mise au point d'un dispositif original de mesure directe de la pression osmotique dans les gels. Des expériences effectuées sur des gels cylindriques d'acide polyacrylique partiellement ionisés ont montré que la pression osmotique est linéaire avec la concentration en contre ions. Ce résultat est conforme aux théories existantes. Le comportement, sous compression œdométrique, d'empilements lâches de billes de gel gonflées dans une solution de salinité donnée est non linéaire et la caractéristique force-déformation peut être décrite par morceaux par une loi de puissance. Celle-ci présente trois régimes: un régime de consolidation décrit par un exposant de l'ordre de 1. 6, comparable à l'exposant donne par la loi d’Hertz. Dans le régime consolidé, le nombre de contacts augmente la déformation. Le comportement est alors gouverne par un exposant de l'ordre de 2. 5, plus grand que l'exposant d’Hertz. Enfin, apparait un comportement fortement non linéaire décrit par un exposant de l'ordre de 3. 5: tous les contacts sont établis et le comportement est dominé par la contribution des particules fortement déformées. Lors des cycles de compression, l'hystérésis est principalement due à la dissipation visqueuse dans les billes sans expulsion de solvant. Sous compression isotrope générée au sein de l'empilement, contraint à occuper un volume constant, par variation de la taille des particules obtenue en faisant varier la salinité de la solution, le comportement de l'empilement est encore non linéaire avec le paramètre de contrôle de l'expérience. Le comportement observé s'apparente à un régime consolidé, décrit par un exposant supérieur à celui obtenu dans le même régime en compression œdométrique

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Thummen, Frédéric. "Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0027/these.pdf.

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Abstract:

Les réfractaires sont à l'origine de coûts élevés et récurrents dans les centrales LFC (Lit fluidisé circulant). Les sources de dégradation sont multiples et principalement liées à des chocs thermiques et des problèmes de dilatations bloquées au cours des différentes phases de montée et descente en température. Le but de cette étude est d'une part, de mieux comprendre le comportement mécanique et l'endommagement de ces réfractaires, qui est encore mal connus, et d'autre part, de développer des techniques de prédiction de cet endommagement. Nous avons étudié par des techniques non destructives (émission acoustique, ultrasons) l'endommagement de deux bétons réfractaires lors d'essais de flexion 4 points, de compression et de traction ainsi que leur comportement en fatigue. Afin de pouvoir prédire la durée de vie de ces matériaux en fatigue, un modèle phénoménologique simple, sous forme d'une loi puissance a été défini pour déterminer les temps à rupture en traction cyclique en fonction de l'amplitude des cycles et de la contrainte maximale appliquée. L'émission acoustique est apparue comme un indicateur fiable de l'endommagement. De plus, le traitement des données d'émission acoustique par un classificateur (k-moyennes) nous a permis de séparer le signal utile du bruit de fond. Cette analyse s'est révélée efficace en laboratoire et en environnement industriel simulé. Enfin, la modélisation de la durée de vie en fatigue nous a permis de proposer différents mécanismes d'endommagement au cours de l'essai de fatigue
Refractories are responsible for high and recurrent costs in CFB (Circulating Fluidised Bed) power plants. The major origins of the degradations of these materials are caused by thermal shocks and constrained dilatation during the different temperature cycles. The purpose of this study is first to better describe the mechanical behaviour and the damage of these refractories – which is still mostly unknown – and then to develop some damage prediction techniques. We have studied through non destructive techniques (acoustic emission, ultrasounds) the damage of two refractory concretes during 4-point bending tests, compression tests and tensile tests as well as their behaviour in fatigue. In order to be able to predict the service life of these materials in fatigue, we used a simple power law phenomenological model. This allowed to predict the time to failure as function of cycle amplitude and maximum stress. Acoustic emission appears to be a reliable indicator of the damage. Moreover, the acoustic emission data processing by a classificator (k-mean) enables us to separate the useful signal from the background noise. This analysis appeared effective in laboratory and simulated industrial environment. Lastly, the modeling of the lifetime in fatigue enabled us to propose various damage mechanisms during the fatigue test

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Fourcade, Thibaut. "Études des propriétés mécaniques de matériaux métalliques en couches minces." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0071/document.

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Abstract:

Les couches minces sont utilisées dans un nombre important de domaines industriels comme les Micro- et Nano- Technologies (MNT) ou le traitement de surfaces. Elles peuvent être utilisées soit comme couches de structures, soit pour apporter des fonctions de protection ou de fonctionnalisation à des surfaces. On distingue généralement deux types de couches minces : les couches minces déposées et les couches minces autoportantes. L’objectif du travail présenté dans ce manuscrit est de développer des méthodes de caractérisation mécanique du comportement élasto-plastique des couches minces autoportantes et déposées. Dans un premier temps, nous présentons un essai de microtraction à même de travailler sur des couches d’épaisseur 750 nm et les moyens techniques associés. Ces outils permettent de caractériser les propriétés élasto-plastiques et l’endommagement mécanique des couches minces autoportantes. Dans un second temps, nous nous intéressons à la mise en œuvre de méthodes d’identification paramétrique associées à des essais d’indentation instrumentée dans l’optique de caractériser le comportement élasto-plastique des matériaux en couches minces déposées. Les couches caractérisées dans cette étude sont des multicouches Au-NiCo d’épaisseur totale 22 µm et des couches minces d’aluminium élaborées à partir de plusieurs procédées dont les épaisseurs sont comprises entre 1 et 1,5 µm
The thin films are used in a large number of industrial fields such as Micro- and Nano- Technology (MNT) or treatment of surfaces. They can be used either as layer structures, or to provide protection functions or functionalized surfaces. There are generally two types of thin layers deposited thin films and self-supporting thin layers. The objective of the work presented in this manuscript is to develop methods for mechanical characterization of elastic-plastic behavior of free-standing thin films and deposited. First, we present a microtensile test able to work on 750 nm thick layers and associated technical means. These tools allow to characterize the elastic-plastic properties and mechanical damage freestanding thin films. In a second step, we focus on the implementation of parametric identification methods associated with implementation of instrumented indentation testing in the context of characterizing the elastic-plastic behavior of the deposited thin film materials. The layers characterized in this study are multilayer NiCo In total thickness 22 microns and thin layers of aluminum produced from several procédées with thicknesses between 1 and 1.5 microns

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Mrabti, Abdelali. "Propriétés opto-mécaniques dans des matériaux nanostructurés : couplage plasmons-phonons." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10201.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte essentiellement sur l’étude du couplage élasto-plasmonique dans des systèmes périodiques nanostructurés. Cette interaction plasmon/phonon est étudiée dans un premier temps sur un nanofil métallique inséré dans une cavité d’un cristal bidimensionnel, consistant en un réseau de trous d’air percés dans une matrice diélectrique. Le second système analysé est un cristal à résonances locales composé d'une membrane diélectrique non absorbante, sur laquelle nous avons déposé un réseau carré de nanocylindres d'or. L'intérêt d'étudier ce système résulte du fait qu'il supporte des phonons bien localisés au niveau des nanocylindres, ce qui est une condition nécessaire pour un couplage efficace avec les modes plasmoniques. Le troisième système examiné est également un cristal à résonances locales, composé d’un réseau de nanocylindres métalliques en interaction avec un film métallique par l'intermédiaire d'un film ultra-mince de silice. L’intérêt d’étudier cette dernière structure est double : d’une part, les plasmons deviennent sensibles, par leur forte localisation, à des petites déformations du film ; d’autre part, ce système supporte des phonons bien localisés ce qui permet d’obtenir une amplification locale des vibrations à partir d’une source acoustique. En fin, il s’agit d’une cavité duale pour les phonons et les plasmons. Pour les trois systèmes étudiés dans cette thèse, nous avons montré qu’une vibration mécanique peut moduler au cours de sa période acoustique, la longueur d’onde de résonance des modes plasmoniques supportés par la structure
This thesis is focused on the elastoplasmonic coupling in periodic nanostructured systems. This interaction plasmon/phonon has been studied first for a metal nanowire inserted into a cavity of a two-dimensional crystal, consisting in a periodic array of holes in a dielectric matrix. The second investigated system is a crystal with sustaining local resonances. The crystal is formed by a square array of gold nanocylindres deposited on a non-absorbing dielectric membrane. The interest of such a system is that it can support phonon modes localized in the nanocylindre enabling thus an efficient coupling with plasmon modes. The third system is a crystal constituted by a metal nanoparticles array coupled to a metal film via an ultra thin dielectric spacer (silica). The motivation behind such a study is twofold: first, plasmon modes are sensitive to small local deformations due to their strong confinement; second such a system supports many localized phonons that can provide a local amplification of vibrations. It is then a dual cavity for phonon and plasmon modes. For the three systems studied in this thesis, we have shown that mechanical vibrations can modulate during an acoustic period the wavelength of the plasmon resonance modes supported by the structure

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Ciria, matamoros Desirée. "Propriétés thermo-mécaniques des matériaux pour les piles à combustible." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC064/document.

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Abstract:

Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) offrent une alternative réelle aux technologies classiques de génération d’électricité en étant à la fois propre, efficace et respectueuse de l’environnement. Toutefois, leur principale limitation réside en leur durée de vie et fiabilité limitées dues à leur haute température de fonctionnement. Des recherches intenses de matériaux pour SOFC sont actuellement poursuivies pour essayer d’abaisser la température de fonctionnement de ces dispositifs afin de dépasser ces limitations. Parmi les différents candidats qui ont émergé, le Silicate de Lanthane (LSO) et le Zirconate de Baryum dopé à l'Yttrium (BZY) ont été identifiés comme des alternatives potentielles à utiliser comme matériaux d’électrolyte pour SOFC à température intermédiaire.De manière surprenante, alors que de nombreuses études concernent l’optimisation microstructurale et électrochimiques des composants de la pile, très peu d’études concernant l’évaluation de leurs propriétés mécaniques et de leur influence sur la durée de vie du dispositif.La fiabilité et durée de ces dispositifs dépend non seulement de leur stabilité électrochimique, mais aussi de la capacité de leur structure à supporter les contraintes résiduels issus du procédé de fabrication et de contraintes mécaniques de fonctionnement. En raison du fait que les SOFC sont composés d'empilement de plusieurs cellules individuelles qui, à leur tour, sont constituées de couches fragiles individuelles en contact étroit, ces contraintes proviennent principalement de la différence entre le coefficient de dilatation thermique et les propriétés élastiques des couches adjacentes et la déformation du fluage. Des contraintes non coordonnées peuvent entraîner une défaillance mécanique d'une seule cellule et avoir des conséquences dramatiques sur l'ensemble de la pile. De ce fait, la connaissance des propriétés mécaniques des composants de la cellule est une étape importante pour préserver l’intégrité et le développement des SOFC. Le but de cette thèse est la fabrication et l’étude des propriétés structurale, microstructurales et mécaniques de matériaux de type LSO et BZY
Solid oxide fuel cells (SOFCs) offer a real alternative to classical technologies for the generation of electricity by clean, efficient and environmental-friendly means. Nevertheless, the main limitation of SOFCs lies in their unsatisfactory durability and reliability due to the high operating temperatures and thermal cycling characteristic of these devices. An intense search is currently underway for materials for SOFCs with the objective of lowering the working temperature and then overcoming these limitations. Among the different candidates which have emerged, Lanthanum Silicate (LSO) and Yttrium-doped Barium Zirconate (BZY) were considered as potential alternatives to be used as electrolyte materials for SOFC at intermediate-temperature. While numerous studies have been devoted to characterizing and optimizing the microstructural and electro-chemical properties of SOFC components, as yet there is little research available on mechanical properties and the influence they have on SOFC lifespan.The reliability and durability of these devices depends not only on their electro-chemical stability, but also on the ability of their structure to withstand residual stresses arising from the cell manufacturing process and mechanical stresses from operation. Owing to the fact that SOFCs are composed by stacking of several single cells which in turn are made up of individual brittle layers in close contact, these stresses mainly originate from the difference between the coefficient of thermal expansion and elastic properties of adjacent layers and creep deformation. Mismatched stresses can result in the mechanical failure of a single cell and have dramatic consequences on the whole stack. Therefore, knowledge of mechanical properties of the cell components becomes an important issue for the mechanical integrity and development of SOFCs.The aim of this PhD thesis is the fabrication and structural, microstructural and mechanical characterization of LSO and BZY

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Antczak, Emmanuel. "Identification par impédance thermique : application à la caractérisation des géomatériaux." Artois, 1996. http://www.theses.fr/1996ARTO0001.

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Abstract:

Ce travail vise à étendre le domaine d'application de la notion d'impédance thermique. L'objectif est de caractériser thermiquement des systèmes complexes hétérogènes et multiphasiques qui peuvent être évolutifs. La partie théorique introduit la notion d'impédance thermique. Le cas particulier d'un système tricouche, qui constitue la base d'identification de l'expérimentation, incluant l'instrumentation au système modélisé est présenté. La volonté de réduire le temps d'analyse complique fortement l'étude et dans ce cas l'instrumentation et les résistances de contact ne peuvent plus être négligées. La démarche générale utilisée est celle des "méthodes inverses", cette approche nécessite une étude théorique de sensibilité. Dans la zone de fréquences qui nous intéresse, le système est caractérisé par deux paramètres décorrélés : la résistance perturbatrice totale et l'effusivité du matériau. Le traitement de sollicitations quelconques implique le recours aux techniques issues de la théorie du signal dont les bases sont présentées. Les procédures employées dans le travail sont ensuite justifiées. La seconde partie est relative aux résultats expérimentaux. Une première étude concerne la caractérisation thermophysique d'un sol in situ sous sollicitations aléatoires naturelles. Ici, le milieu reste stable devant la période d'analyse. Ensuite nous illustrons la potentialité de la méthode par le suivi du processus de séchage d'un matériau poreux. L'évolution de l'impédance apparente dans une fenêtre glissante est reliée à celle de la teneur en eau du milieu. La troisième expérimentation présentée intégre la contrainte "durée d'observation" qui est réduite au maximum afin de minimiser la perturbation du système et d'autoriser une hypothèse de stationnarité locale pour un milieu évolutif. La mise au point se fait sur un matériau stable de référence, le béton, puis la méthode est appliquée à un matériau multiphasique, le sable.

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Carisey, Thierry. "Microstructures et propriétés mécaniques d'alliages orthorhombiques base Ti2 2ALNB." ENSMP, 1998. http://www.theses.fr/1998ENMP0962.

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Abstract:

Ces travaux s'inscrivent dans une étude tripartite : le dmrl (defence metallurgical research laboratory), la SNECMA et l’École des Mines. Une nouvelle génération d'alliages intermétalliques contenant la phase orthorhombique (ti 2alnb) a été mise au point par le dmrl (hyderabad, inde). Cependant, une étude approfondie des traitements thermomécaniques est nécessaire pour envisager des applications dans le domaine aéronautique. L'étude s'est scindée en deux parties : la première a consisté à la détermination d'un traitement thermomécanique sur l'alliage ti-22al-25nb. Nous avons caractérisé 8 traitements thermomécaniques de cet alliage en faisant varier la température, la vitesse de forgeage isotherme et le traitement thermique après forgeage. La seconde partie montre l'influence d'une variation de composition sur les propriétés mécaniques. Nous avons retenu arbitrairement un traitement thermomécanique qui a été appliqué aux deux alliages suivant : ti-22al-25nb-1mo et ti-20al-25nb. Nous avons déterminé un traitement thermomécanique qui permet d'obtenir un bon compromis entre les caractéristiques en traction et en fluage. La ductilité à 20\c est de l'ordre de 2% et la limite d'élasticite est 850 mpa. Les temps à rupture sont supérieurs à 1000 h a 550\c sous 500 mpa. L'ajout de 1% de molybdène augmente fortement la résistance en traction (accroissement de la limite d'élasticite de 200 mpa) et la résistance en fluage (augmentation des temps a rupture et réduction du fluage primaire). Par contre, la réduction de la teneur en niobium de 5% nuie fortement aux propriétés mécaniques. Par ailleurs, nous avons montré l'importance d'un traitement de revenu proche de la température d'utilisation afin d’accroître les propriétés de l'alliage. En l'absence de ce traitement, une fine précipitation se produit et elle est favorisée par l'application d'une contrainte, ceci se traduit par une déformation plastique importante durant le fluage primaire et une faible durée de vie.

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Kossman, Stephania. "Indentation instrumentée multi-échelles de matériaux homogènes et multi-matériaux." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10180/document.

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Abstract:

Les propriétés mécaniques (dureté et module d’élasticité) peuvent s’étudier à différentes échelles en fonction de la composition et de la microstructure des matériaux (nombre de phases, répartition des constituants, diamètre des grains…). Dans ce travail nous étudions ces comportements aux échelles nano, micro et macroscopiques, grâce à une gamme d’appareils expérimentaux en indentation instrumentée qui permettent d’appliquer des forces variant de 1 mN à 2,5 kN et de provoquer des enfoncements mesurables de 10 nm à 3 mm. Une première partie consiste à optimiser les conditions expérimentales, dépouiller et interpréter les données en suivant une démarche métrologique rigoureuse, dans le but d’effectuer le raccordement entre les résultats obtenus aux trois échelles de mesure étudiées. Ces essais sont effectués sur des matériaux métalliques industriels mais suffisamment homogènes (aciers et alliage d’aluminium). Nous proposons par exemple une méthode alternative à celle d’Oliver et Pharr pour estimer le module d’élasticité à partir de la courbe de décharge en indentation. Cette méthodologie est ensuite appliquée à l’étude du comportement sous indentation d’un matériau composite, hautement hétérogène, utilisé pour la fabrication de semelles de freinage dans le domaine ferroviaire. Les données obtenues (répartition spatiale en surface et en volume de la dureté et des modules d’élasticité) sont destinées à être utilisées dans les modèles simulant le bruit de crissement au freinage, afin d’en atténuer les effets
The mechanical properties (hardness and elastic modulus) can be studied at different scales as a function of the composition and microstructure of materials (number of phases, constituent distribution, grain size…). In this work, we studied this mechanical response at the nano, micro and macroscopic scales, through different instruments that allow to apply loads ranging from 20 mN up to 2 kN generating penetrations depths between 100 nm up to 2.5 mm. The first stage consisted in the improvement of the experimental conditions, developing and interpreting the experimental data, following a rigorous metrological methodology, in order to achieve the connection between the results obtained at the three studied scales. These tests were performed in metallic industrial materials, which are sufficiently homogeneous at the tested penetration depths (steels and aluminum alloy). For example, we had proposed an alternative approach to the Oliver and Pharr method to fit the unloading curve to estimate the elastic modulus. Afterwards, this methodology is applied to the study of the response obtained by indentation in a composite material, which is highly heterogeneous, used in the fabrication of brake pads in the railway industry. The obtained results (spatial distribution on the surface and through the volume of hardness and elastic modulus) are going to be valuables in the applications of models to study the squeal noise during braking, looking to reduce its effects

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Briottet, Laurent. "Etude théorique de l'évolution du comportement de matériaux viscoplastiques endommages." Paris, ENMP, 1994. http://www.theses.fr/1994ENMP0482.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de mieux comprendre la phase de croissance de l'endommagement lors de la déformation des matériaux ductiles. Nous avons étudie les interactions entre endommagement global (changement de comportement effectif) et local (croissance des cavités). Dans un premier temps, le champ de vitesse exact autour d'une cavité ellipsoïdale de révolution dans une matrice viscoplastique linéaire isotrope compressible a été calcule (la compressibilité est supposée induite par l'endommagement). Les modes de perturbation obtenus ont ensuite été utilises afin d'appliquer un principe variationnel au problème de localisation dans une matrice viscoplastique non linéaire isotrope compressible. Dans un deuxième temps, le comportement global d'un matériau viscoplastique linéaire endommage par une fraction volumique donnée de cavités ellipsoïdales de révolution a été obtenu au moyen de la méthode différentielle. Le potentiel d'un matériau viscoplastique non linéaire endommage a ensuite été détermine a l'aide d'un principe variationnel propose par ponte castaneda (1991). L'anisotropie d'origine morphologique dans de tels composites a également été étudiée. Finalement l'évolution du comportement au cours du chargement d'un matériau viscoplastique linéaire endommage a été abordée

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Bard, Edgar. "Comportement des matériaux granulaires secs et à liant hydrocarbone." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0320.

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Abstract:

Cette thèse, essentiellement expérimentale, s'inscrit dans le cadre des recherches à finalité industrielles effectuées au laboratoire de mécanique des sols, structures et matériaux de l'École centrale de paris. Le travail présenté est une synthèse de plusieurs années de collaboration avec les sociétés le Carbone Lorraine, Péchiney, Sers Carbone, Sers Graphite, Shell Française, Colas, ainsi que PSA et Metafram. L'étude de divers matériaux polyphasiques est abordé, aussi varies que les sols, les agglomérés de carbone, les bétons bitumineux ou les métaux frittes à forte porosité à base de fibres de fer. Dans la première partie de ce travail, les analogies entre les comportements mécaniques des sables et agrégats et les comportements normalement consolidé et surconsolidé des argiles sont mises en évidence, dans le but de faciliter une modélisation commune de ces matériaux. Cette démarche rend indispensable l'examen détaillé de la fiabilité des résultats expérimentaux utilises pour caractériser ces matériaux. Pour simplifier le contrôle et la cohérence de ces résultats, une méthodologie d'analyse est proposée permettant, le cas échéant, de suggérer les corrections à apporter. Ces recherches ont permis de dégager une logique générale du comportement des matériaux granulaires formes de grains élastiques, sans colle importante entre les grains, aussi bien pour les matériaux pulvérulents que pour les cohérents (non-draines). Par ailleurs, ces recherches ont été élargies en examinant, d'une part, le rôle de la rupture de particules sur la logique précédente et d'autre part, en étudiant le comportement de matériaux granulaires formes de grains ductiles (métaux frittes à forte porosité). Dans la deuxième partie de ce travail, le comportement de matériaux granulaires agglomérés avec des liants hydrocarbonés est étudié, en particulier, les agglomérés de carbone et les bétons bitumineux. On cherche également à dégager une logique de comportement de ces matériaux poly phasiques et à mettre en évidence le rôle des liquides, en séparant l'influence de la mouillabilité et de la viscosité

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Couturier, Laurent. "Comportement mécanique de matériaux composites à matrice aluminium." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1103.

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Abstract:

L'utilisation dans les industries automobile et aéronautique de composites à matrice aluminium correspond à un potentiel important. Ces composites constitués d'une matrice d'alliage d'aluminium renforcée par des céramiques ont montré leur efficacité dans le remplacement de matériaux de densité plus élevée. La thèse a porté sur des composites AS10U3NG+10%SiCp, AS9G+20%SiCp, 2618+20%AI203p, AS7G+20%AI203fc, AS12UNG+200/0AI2O3fc et sur un alliage d'aluminium non renforcé AS10U3NG, élaborés suivant plusieurs techniques de fonderie. Elle a aborde les points suivants : - comparaison des caractéristiques monotones - usinage par outil diamant des CMA - évolution des contraintes résiduelles d'usinage et de grenaillage mesurées par la méthode du perçage incrémental - résistance à la fatigue endurance en flexion quatre points (éprouvettes grenaillées et non grenaillées, analyse des facies de rupture et sites d'amorçage) - suivi de l'endommagement par des méthodes non destructives telles que l'émission acoustique, la cartographie ultrasonore, l'atténuation ultrasonore en onde de surface et la variation de raideur, - comportement tribologique sur trois différents tribomètres correspondant à des essais de frottement sphère plan, ou cylindre plan et des essais de résistance à l'abrasion - calcul de durée de vie en fatigue multiaxiale avec prise en compte des contraintes résiduelles sur d'autre matériaux tels que des aciers. L'étude s'est concentrée sur le rôle de la microstructure et de celui des renforts en liaison avec les caractéristiques monotones, pour comprendre le comportement de ces matériaux composites vis à vis des différents essais réalisés. Les conclusions obtenues qui s'appuient sur les nombreux résultats de la recherche permettent d'apporter de multiples renseignements sur le comportement mécanique global de ces matériaux et devraient permettre d'accroitre leur domaine d'utilisation. Le mémoire indique un nombre important d'axes de recherche qui devraient être porteur dans l'avenir.

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Allemon, Pascal. "Etude du comportement acoustique et vibratoire de matériaux perforés et poreux : application à l'utilisation de matériaux granulaires recyclés dans la fabrication de panneaux absorbants." Artois, 1997. http://www.theses.fr/1998ARTO0201.

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Abstract:

Ce travail porte sur le comportement acoustique et vibratoire de matériaux poreux et perforés. Dans la 1ère partie, les différents aspects de la modélisation de la propagation des ondes acoustiques dans les milieux poreux, à matrice rigide, saturés d'air, sont énumérées. Ces modèles sont repris pour traiter et caractériser le comportement acoustique de panneaux multicouches absorbants, à parement perforés. Plusieurs types d'associations "Poreux-Tôle perforée" sont considérés pour mettre en évidence le rôle de chaque constituant. Le cas particulier de résonateurs couplés, constitués uniquement d'un assemblage de tôles perforés, est abordé. Ces différents comportements étant rappelés, des matériaux poreux de remplacement originaux, issus du broyage de matériaux recyclés sont utilisés dans la conception de ces panneaux absorbants à parement perforés. Il est montré que ces matériaux granulaires pulvérulents ont des propriétés acoustiques étroitement liées à la classe granulométrique employée et donc à la répartition de la taille des pores. Ils peuvent, parfois, avantageusement substituer les laines minérales habituellement utilisées. La 2nde partie porte sur l'étude des caractéristiques mécaniques et sur le comportement vibratoire de plaques métalliques perforées. Les constantes élastiques de celles-ci sont calculées à partir de celles de la tôle pleine par le biais de la théorie de Meijers. Le comportement vibratoire de ces tôles peut être prévu. Ceci est confirmé par la confrontation avec les résultats d'une expérience simple : la mesure de l'impédance mécanique ponctuelle d'un disque à bord libre excité en son centre, et par l'observation des déformés, pour différents modes de vibration, sur clichés obtenus par interférométrie holographique par double exposition
The purpose of this work is to study the acoustical behaviour and the vibration response of porous and perforated materials. In this first part, different aspects of the prediction of sound propagation in rigid frame air-saturated porous materials are listed. Then, these models are used to treat and determine the acoustical properties of absorptive multi-layer panels with a perforated facing. Various associations "Porous materials-Perforated metal sheet" are considered to highlight the contribution of each element. The particular case of coupled resonators, only made of several associated perforated metal plates, is tackled. Original porous materials of replacement, issued from crushed recycled materials (tyres, plastic bottles. . . ) are used in the design of these absorptive panels with a perforated facing. It is shown that these pulverulent granular materials, mechanically stronger, have acoustical properties closely linked to the grading class used and consequently to the pore size dsitribution. Incertain cases, they can attractively replace mineral wools commonly used. The second part of this work considers the mechanical characteristics and the vibration behaviour of perforated metal sheets. With the help of Meijers's theory, the elastic constants are calculated from those of the solid plate. Then, the vibration response of these metal sheets can be anticipated. This is confirmed on the one hand, by comparing theoretical results to those obtained from a simple experiment (the measurement of the driving-point impedance of a free boundary circular plate driven at its midpoint) and on the other hand, by observing transverse displacements for different modes of vibration, on photographs obtained by double exposure holographic interferometry

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Zhao, Han. "Analyse de l'essai aux barres d'hopkinson. Application a la mesure du comportement dynamique des matériaux." Marne-la-vallée, ENPC, 1992. http://www.theses.fr/1992ENPC9225.

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Abstract:

La thèse entend contribuer a l'amélioration du dépouillement des signaux issus de l'essai aux barres d'hopkinson. Nous avons étudie d'abord l'effet transitoire par la simulation complète de la propagation des ondes pour un échantillon imaginaire ayant un comportement élastique, elasto-plastique, visco-elastique, elasto-visco-plastique, elasto-visco-plastique avec un écrouissage négatif, etc. Nous avons ensuite développe des méthodes pour corriger les erreurs dues au transport fictif entre le point de mesure et l'interface barre-echantillon (la définition précise des origines des ondes et la correction de dispersion des ondes). Enfin, nous avons étudie des problèmes lies a l'utilisation des barres visqueuses (une correction couplee de l'effet visqueux et de l'effet géométrique; la prolongation des ondes a l'impacteur visqueux; et la relation entre la contrainte, la vitesse particulaire et la déformation)

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Rguiti-Constantin, Emmanuelle. "Frittage, propriétés mécaniques et fonctionnalisation de biocéramiques mono et biphasées." Valenciennes, 2011. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/86835671-bd2d-477c-8cbe-5d3a9f1eed78.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse traite de la synthèse, de la densification, de la caractérisation mécanique et de la fonctionnalisation de biocéramiques de phosphates de calcium mono et biphasées. Les poudres phosphocalciques ont été synthétisées par la technique de précipitation en phase aqueuse par mélange de sels de calcium et de phosphate. Le rapport Ca/P des réactifs a été ajusté de manière à obtenir des poudres de phosphate tricalcique β (TCP), d'hydroxyapatite (HA) et de phosphates de calcium biphasiques contenant de 20 à 80% d'HA (BCP). Après calcination, broyage et mise en forme par coulage en moule de plâtre de suspensions issues des poudres synthétisées, les matériaux ainsi obtenus ont été densifiés par deux techniques : le frittage naturel et le post-frittage par pressage isostatique à chaud (HIP). Le frittage naturel de l'ensemble de ces céramiques a conduit à l'obtention de taux de densification supérieurs ou égaux à 98%. Le HIP a, quant à lui, permis une densification proche de 100% et rendu les échantillons transparents, signe de l'absence de porosités. Ces matériaux ainsi densifiés ont, ensuite, été caractérisés mécaniquement par différentes techniques permettant la détermination du module d'Young, de la résistance à la flexion, de la dureté et de la ténacité en fonction de la teneur en HA. La densification des phosphates de calcium stœchiométriques à près de 100% donne accès aux propriétés intrinsèques de ces biomatériaux. Des essais biologiques, une fonctionnalisation par des phages et un antibiotique ont été mis en œuvre sur ces divers matériaux
This thesis deals with synthesis, densification, mechanical characterization and functionalization of mono- and biphasic calcium phosphate bioceramics. Calcium phosphate powders were synthesized by aqueous precipitation technique by mixing salts of calcium and phosphate. The Ca/P ratio of reactants was adjusted to obtain powders of β-tricalcium phosphate (TCP), hydroxyapatite (HA) and biphasic calcium phosphates containing 20 to 80% of HA (BCP). After calcination, grinding and shaping by slip casting of these powders, materials thus obtained were densified by two techniques: natural sintering and post-sintering by hot isostatic pressing (HIP). The natural sintering of all of these ceramics has led to the achievement of high densification equal or above 98%. The HIP has, in turn, allowed a densification ration close to 100% and made transparent samples, indicating the absence of porosity. Then these sintered materials were mechanically characterized by different techniques allowing determination of Young's modulus, bending strength, hardness and toughness values as a function of HA content. Densification of stoichiometric calcium phosphates to nearly 100% leads to the intrinsic properties of these biomaterials. Biological assays, functionalization by phage and an antibiotic have finally been realized on these materials

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MALOU, ZAHIR. "Etude de l'optimisation des proprietes mecaniques et thermiques des materiaux poreux de type betons cellulaires." Cergy-Pontoise, 1996. http://www.theses.fr/1996CERG0013.

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Abstract:

Les betons cellulaires commercialises actuellement sont des materiaux constitues de pores spheriques et regulierement repartis. Ils presentent un comportement mecanique et thermique isotrope. Sans reglage particulier, on obtient naturellement des materiaux anisotropes sur le plan mecanique et thermique. Ce comportement anisotrope du materiau est du a la configuration geometrique de la porosite (forme, repartition et orientation des pores). En effet, les pores presentent un aplatissement uniaxial perpendiculairement au sens de l'expansion. Ce phenomene d'anisotropie peut se reveler avantageux pour l'optimisation des performances des betons cellulaires. En comparaison a des materiaux isotropes constitues de pores spheriques, l'anisotropie peut en effet permettre, a porosite egale, l'amelioration des performances mecaniques du materiau dans le sens parallele a l'aplatissement des pores, et celle des performances thermiques dans le sens perpendiculaire. Notre etude s'articule principalement autour de deux axes. Le premier consiste en la modelisation des proprietes mecaniques et thermiques d'un materiau poreux, constitue de pore de forme anisotrope (ellipsoides), en fonction des parametres geometriques de la porosite (taux de vide, coefficient de forme des pores). Pour cela nous avons utilise une technique d'homogeneisation basee sur une resolution par elements finis. Le second axe est experimental et concerne l'etude de l'optimisation des proprietes des betons cellulaires par le biais des parametres de composition de ces derniers. En dernier lieu nous avons compare les resultats de la modelisation et ceux obtenus experimentalement

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Pham, Thi Huyen Tram. "Structure et propriétés mécaniques de films minces AlCrN." Poitiers, 2011. http://www.theses.fr/2011POIT2272.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude systématique de films Al1-xCrxNy depuis leur production jusqu'à leur caractérisation structural et mécanique. Les films ont été synthétises à l'aide de deux systèmes PVD : pulvérisation par faisceau d'ion (IBS) et pulvérisation magnétron (MS). La composition des films est étudiée par EDXS et RBS, cette derrière permettant l'analyse des éléments légers tel que l’azote. La majorité des compositions sont sous- stoechiométriques avec une concentration en azote (y < 1) décroissant continûment lorsque la concentration de Chrome (x) croît. Ce résultat a été confirmé par des simulations TRIM. La structure et la morphologie des films (épaisseur, phase, texture, taille des nano-grains) ont été étudiées essentiellement par diffraction et réflectométrie des rayons X. Les contraintes résiduelles (global, in-situ et intra granulaire) ont été étudiées par la méthode de la courbure et diffraction X. Les résultats montrent l'importance tant de la composition (x, y) des films que du type de substrat. Deux techniques sensibles (l'acoustique picoseconde et la diffusion brillouin) ont été utilisées pour l'étude des propriétés élastiques et ont révélé, une transition abrupte à x = 0. 4. La technique de nano-indentation a été appliquée pour analyser le module d'indentation et la dureté. Des essais de tribologie ont permis de compléter l'étude par la détermination des coefficients de frottement (COF)
This work is dedicated to the systematical study of Al1-xCrxNy coatings starting from coating processes to mechanical properties through composition and phase structure investigations. Al1-xCrxNy thin films have been synthesized by two PVD systems: ion-beam sputtering (IBS) and magnetron sputtering (MS). Composition of the coatings is studied by both EDXS and RBS, this latter being very sensitive to light elements such as nitrogen. Most compositions are sub - stoichiometric with Nitrogen content (y < 1) decreasing continuously when Chromium content (x) increases. This result has been confirmed by the TRIM’s simulation. Structure and morphology of the films which include thickness, phases and texture, Scherrer’s nano grain - size are analyzed mainly by x - ray techniques such as diffraction and reflectometry. Residual stresses including global residual stresses, real - time in - situ global residual stresses, thermal stresses and in - grain residual stresses are studied using substrate curvature and XRD methods. It emphasizes the importance of considering both composition (x, y) and substrate type in the study of mechanical properties. Two sensitive methods (Picoseconds ultrasonic and Brillouin Light Scattering) were used to study elasticity of the AlCrN films and revealed a sharp transition at x = 0. 4. Nanoindentation technique was applied for analyze indentation modulus and hardness of our Al1-xCrxNy films and furthermore tribological testing for investigating coefficients of friction (COF) of the films deposited on stainless steels by pin – on - disk method

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Jaudouin, Olivier. "Physico-chimie de matériaux à base d'élastomères modifiés hyperélastiques." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.biu-montpellier.fr/florabium/jsp/nnt.jsp?nnt=2012MON20036.

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Abstract:

Cette thèse vise à développer des matériaux destinés à remplacer les gants des boîtes à gants utilisées en milieu nucléaire confiné par des disques élastomères pouvant prendre la forme des mains lorsqu'un opérateur insère son bras et revenir à leur forme initiale lorsqu'il l'enlève. Le but du travail est de réaliser et d'étudier les propriétés physico-chimiques de matériaux capables de se déformer à plus de 2000 %, à être totalement élastique, à résister au déchirement et aux radiations. Dans un premier temps, une étude bibliographique a montré que les matériaux les plus susceptibles d'y répondre sont les élastomères thermoplastiques. Des matériaux de deux familles d'élastomères thermoplastiques ont donc été réalisés et étudiés. Les premiers sont les élastomères thermoplastiques polyuréthanes. L'influence de la stœchiométrie des monomères et de la structure chimique de différents allongeurs de chaînes sur les propriétés mécaniques a été étudiée. Il en ressort que ces matériaux sont trop visqueux pour répondre au cahier des charges mais une relation intéressante de linéarité entre la contrainte à l'écoulement et le taux de viscosité de l'ensemble de ces formulations a été observée. Les seconds matériaux sont des copolymères Styrène-Ethylène-Butylène-Styrène (SEBS). Les effets du procédé de mise en œuvre ainsi que l'incorporation de plastifiants, de nanoparticules ou de polyuréthane sur les propriétés mécaniques de ces matériaux ont été étudiés. Il a été mis en évidence que le procédé de mise en œuvre influence fortement les propriétés mécaniques et que l'ajout de nanoparticules et de polyuréthane permet d'améliorer certaines propriétés mécaniques. Globalement, les matériaux développés ont des propriétés très proches de celles de matériaux hyperélastiques
The aim of this PhD work is to replace current gloves of gloveboxes used in nuclear area by elastomer discs which could take the shape of the arm of an operator and come back to their original shape when the arm is removed. The goal of the work is to design and study a material meeting the following specifications: at least 2 000 % strain at break, very high elastic properties, tear and radiation resistant. A bibliographic study showed that the most relevant materials are thermoplastic elastomers. As a consequence, two kinds of these materials were formulated. First ones are thermoplastic polyurethane elastomers. The influence of stoichiometric ratios and different chain extenders on mechanical properties was studied. These materials are too viscous to match the specifications but an interesting linear relation between flow stress and viscosity ratio was observed. Second ones are Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene copolymers (SEBS). Studies on the influence of the process and incorporation of plasticizers, nanoparticules or polyurethane were carried out. It was highlighted that the process strongly influences mechanical properties and addition of nanoparticules or polyurethane can increase some of these properties. On the whole, the materials developed are very close to these of hyperelastic materials

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Hachani, Ahmed. "Contribution à la caractérisation des propriétés mécaniques des matériaux composites anisotropes." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10172.

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Abstract:

L'objet du travail a ete la conception, la realisation et la validation de deux montages experimentaux originaux destines a la caracterisation mecanique des materiaux composites anisotropes. Le prmier systeme est un extensometre quadriaxial amovible pouvant etre aisement fixe sur la surface d'une structure, en particulier d'une eprouvette, et conduisant a l'optimisation de l'etat local de deformation dans le plan tangent. Sa faible base de mesure permet une determination precise de l'etat plan de deformation, en outre, sa mise en uvre est simple et d'un cout reduit par rapport aux jauges de deformations classiques. Le second appareil est une machine de torsion dynamique, d'une capacite de 15 n. M, a moteur pas a pas commande par un micro-ordinateur. L'interet essentiel de ce montage est de permettre l'application de lois de chargement parfaitement definies et reproductibles

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Babin, Perrine. "Matériaux alvéolaires à base de bio-polymères : structure et propriétés mécaniques." Grenoble INPG, 2005. http://www.theses.fr/2005INPG0094.

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Abstract:

Cette thèse avait pour objectif de caractériser finement la structure alvéolaire de mousses solides alimentaires de type produits de panification et produits issus de la cuisson extrusion, dans le but d'une part de comprendre les mécanismes d'établissement de cette structure et d'autre part de déterminer les caractéristiques structurales qui influencent les propriétés mécaniques. La tomographie aux rayons X a permis d'obtenir des informations quantitatives inédites pour ce type de matériaux, notamment en terme de distributions en taille des alvéoles et des parois. De plus, de nouvelles possibilités de résolution temporelle ont permis de suivre in situ et in extenso les processus de fermentation et de cuisson des pâtes à pain. Les différents stades de développement de la structure ont été analysés : l'essentiel du développement de la structure a lieu durant la fermentation à travers la succession de trois régimes de croissance libre de bulles, de coexistence entre croissance et coalescence et enfin de coalescence prédominante. Les temps caractéristiques délimitant ces trois régimes ont été déterminés en fonction des différentes compositions étudiées. Par ailleurs, des calculs Eléments Finis appliqués directement sur des structures réelles (images 3D) ou sur des structures numériques virtuelles ont permis d'établir des relations microstructures/propriétés qui enrichissent les lois d'échelle classiques et qui corrèlent le niveau de rigidité (de moelleux) non seulement à la densité de ces structures alvéolaires mais également à leurs distributions en taille des cellules
This work deals with the fine characterisation of the cellular structure of solid food foams, such as bread crumbs or extruded starches. The aim was, on one hand, to better understand the mechanisms governing the formation of this cellular structure and, on the other hand, to identify the microstructural characteristics influencing the mechanical properties. X-ray tomography allowed to get new quantitative results for these materials, especially cell or cell wall size distributions. Moreover, the latest developments in terms of time resolution allowed us to follow in situ and in extenso the proofing and the baking of bread dough. The different stages of the structure formation were analysed. The most part of the development takes place during the proofing through three succesive regimes : free growth of the bubbles, coexistence between growth and coalescence and finally, coalescence. The characteristic times delimiting these stages are function of the different composition studied. Ln parallel, Finite Element calculations were applied directly to the real structures (3D images) or to virtual numerical ones. Effective stiffness is deduced in relation with the different type of microstructures. Enrichment of the classical scaling laws is proposed, taking into account, not only the relative density, but also cell size distributions

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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux viscoélastiques – Propriétés mécaniques'

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