Dissertations / Theses: 'Mécanisme d'endommagement'

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Helbert, Anne-Laure. "Mécanismes d'endommagement et ténacité des alliages de titane biphasés α/β." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1051.

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Abstract:

L'étude des mécanismes d'endommagement des alliages de titane biphasés a été entreprise dans le but de comprendre les larges variations de ténacité observées par les industriels sur de tels alliages. En particulier, l'influence de la contrainte hydrostatique et des contraintes internes (x) sur l'amorçage et le développement du dommage a été mise en évidence pour divers alliages de titane biphasés. Cette étude comprend une large partie expérimentale constituée de nombreux essais mécaniques de traction monotone, de traction avec décharges, de ténacité, ainsi qu'une quantification complète du dommage au sein des éprouvettes axisymétriques en stades pré et post-rupture. L’originalité d'un tel travail réside dans le fait que l'approche locale de la rupture est ici appliquée a des matériaux a inclusions molles dans une matrice dure. Le couplage des résultats expérimentaux avec des calculs par éléments finis ont permis de comprendre le rôle décisif des contraintes internes sur le critère d'amorçage des cavités mais aussi sur leurs cinétiques de germination et de croissance. Les coefficients d'un modèle de Gurson-Tvergaard ont pu être identifies a partir des données expérimentales puis modifies afin de prendre en compte l'influence de x sur le comportement élastoplastique et les mécanismes d'endommagement des alliages. Enfin, un calcul avec plasticité et endommagement couples, permet de simuler le comportement jusqu'a rupture d'éprouvettes axisymétriques entaillées. Le travail conclut sur la nécessite d'employer de alliages de titane a faibles contraintes internes afin d'améliorer leur ténacité.

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Hofmann, Julien. "Caractérisation et modélisation des mécanismes d'endommagement des matériaux par la cavitation." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALI002.

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Abstract:

Les aciers inoxydables martensitiques X3CrNiMo13-4 et X4CrNiMo16-5-1 sont à ce jour largement utilisés pour la fabrication de turbines hydroélectriques pour leur bonne résistance mécanique et leur résistance à la corrosion intéressante. Bien que ces matériaux aient largement été étudiés d'un point de vue mécanique et microstructural, le lien entre ces caractéristiques et les mécanismes d'endommagement n'est pas clairement établi. Or dans certaines situations, l'exploitant est amené à opérer dans des conditions d'écoulement cavitant qui endommage les turbines jusqu'à provoquer des pertes de masse, des nuisances sonores et des diminutions du rendement. Dans ces situations, pour que le turbinier puisse prédire la durée de vie des composants exposés à la cavitation, il doit recourir à des modélisations mais ces dernières reposent sur un point clef du modèle mathématique : la loi d'endommagement. L'objectif des travaux de recherche présentés dans ce manuscrit est précisément de caractériser et de modéliser les mécanismes d'endommagement induits par la cavitation.Dans ce travail, les matériaux ont été exposés à la cavitation à l'aide de deux dispositifs expérimentaux complémentaires, MUCEF et PREVERO, permettant de générer respectivement de la cavitation acoustique et hydrodynamique. Afin d'identifier les mécanismes d'endommagement, des suivis temporels de l'amorçage et de la propagation des fissures ont été effectués à la surface des matériaux par microscopie électronique et dans le volume par tomographie aux rayons X. Les observations mettent en évidence que l'amorçage des fissures se produit au voisinage d'éléments non métalliques, le long de bandes de glissements persistantes, signatures d'une sollicitation de fatigue à très faible nombre de cycles. Les fissures se propagent de la surface vers le volume puis parallèlement à la surface sans plus être influencées par la présence des intermétalliques. Nous avons montré que ce mécanisme d'endommagement est le même pour les deux matériaux sélectionnés, pour deux états microstructuraux testés et pour les deux conditions expérimentales. Finalement, les distributions de taille et de fréquence des pits permettent de proposer un modèle simple d'endommagement utilisable par des simulations par éléments finis
Martensitic stainless steels X3CrNiMo13-4 and X4CrNiMo16-5-1 are widely used to date in the construction of hydroelectric turbines for their good mechanical resistance and intriguing corrosion resistance. Despite extensive mechanical and microstructural studies on these materials, the connection between these properties and damage mechanisms remains unclear. In certain situations, operators must work under cavitation flow conditions, which can cause turbine damage, resulting in mass loss, noise issues, and reduced efficiency. In such scenarios, turbine engineers need to resort to modeling, and a crucial aspect of the mathematical model is the damage law. The objective of the research presented in this manuscript is precisely to characterize and model the damage mechanisms induced by cavitation.In this work, the materials were exposed to cavitation using two complementary experimental setups, MUCEF and PREVERO, allowing the generation of acoustic and hydrodynamic cavitation, respectively. To identify damage mechanisms, temporal monitoring of crack initiation and propagation was conducted on the material's surface through electron microscopy and in the material's volume using X-ray tomography. The observations reveal that crack initiation occurs in the vicinity of non-metallic elements, along persistent slip bands, which are indicative of very low-cycle fatigue loading. Cracks propagate from the surface into the volume and then parallel to the surface, no longer influenced by the presence of intermetallics. We have shown that this damage mechanism is the same for the two selected materials, for two tested microstructural states, and for the two experimental conditions. Ultimately, the size and frequency distributions of pits allow for the proposal of a simple damage model applicable for finite element simulations

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Cabrol, Elodie. "Étude et compréhension des mécanismes d'endommagement de surface de matrices de forgeage à chaud rechargées." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0012.

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Abstract:

Dans le domaine du forgeage à chaud de pièces aéronautiques, les matrices en acier sont couramment rechargées, sur quelques millimètres d’épaisseur, par un alliage base cobalt (Stellite 21) déposé par procédé de soudage à l’arc (MIG). Dans le cadre de ce travail de thèse, ce rechargement « classique» est comparé à des rechargements Stellite 21 et Stellite 6 déposés par deux procédés émergents dans ce domaine, le PTA et le LASER. L’objectif est d’apporter des éléments de compréhension aux mécanismes d’endommagement de surface, notamment par écoulement plastique, de ces différents rechargements afin de dégager des voies d’amélioration pour augmenter la durée de vie des matrices. Pour cela, des essais tribologiques (semi-industriels et laboratoire) ont été mis en œuvre pour créer des endommagements de surface comparables à ceux observés sur matrices industrielles. Associées à ces essais, des investigations microstructurales, structurales et mécaniques multi-échelles ont été réalisées (traction, flexion, microdureté, MO, MEB, MEB-STEM, DRX, EBSD). Selon les couples « nuance/procédé » de rechargement, des mécanismes de déformation plastique par glissement des dislocations parfaites et par transformation de phase CFC en HC ont été identifiés. L’activation de ce dernier a pu être reliée à la température de transformation allotropique CFC/HC du cobalt. Cette température dépend à la fois (i) des éléments d’addition, variant en fonction de la nuance déposée (Cr, C,...), (ii) de la dilution (variation de la teneur en Fe) liée aux paramètres de soudage et (iii) du nombre de couches déposées. De plus, une influence significative de la transformation de phase sur l’évolution du coefficient de frottement a été mise en évidence. En effet, dans le cas où la transformation de phase n’est pas observée, le coefficient de frottement est stable durant l'essai alors qu'une chute de la courbe de coefficient de frottement a été reliée avec la transformation de phase CFC en HC. Parallèlement, l'écoulement plastique des dendrites est observé en extrême surface sur quelques dizaines de micromètre d'épaisseur dans la direction de glissement. Cet écoulement est associé à une forte texturation morphologique et cristallographique de la phase identifiée (CFC ou HC), avec une orientation des plans de plus grande densité atomique parallèlement à la surface de glissement. Les résultats montrent également que sous sollicitations tribologiques, un important durcissement est observé en surface (jusqu'à 90%) et une corrélation a pu être établie entre l'augmentation de la microdureté et le taux de déformation plastique
In the field of hot forging of aeronautical parts, the steel dies are commonly hardfaced, on few millimeters thick, by a cobalt-based alloy (Stellite 21) deposited by arc welding (MIG). As part of this thesis, this "classic" hardfacing is compared to Stellite 21 and Stellite 6 hardfacings deposited by two emerging processes in this area, the PTA and the LASER one. The objective is to assess surface damage mechanisms, especially induced by plastic strain, of these various hardfacings. Tribological tests (laboratory and semi-industrial) were used to create surface damage comparable to those observed in industrial dies. Associated with these tests, multiscale microstructural, structural and mechanical investigations have been performed (tensile, bending, microhardness, OM, SEM, STEM, XRD, EBSD). According to the « material/process » couple, plastic strain mechanisms by perfect dislocation glide and by FCC to HCP phase transformation have been identified. The activation of the latter has been connected to the temperature of the allotropic phase transformation (FCC/HCP) in cobalt. This temperature depends on (i) the alloying elements, varying according to the deposited grade (Cr, C, ...), (ii) the dilution (Fe content evolution) connected to the welding parameters and (iii) the number of deposited layer. Moreover, a significant influence of the phase transformation on the evolution of the friction coefficient has been evidenced. Indeed, if the phase transformation is not observed, the friction coefficient is stable during the test, while a drop of the friction coefficient curve is connected with the FCC to HCP phase transformation. Moreover, the plastic flow of dendrites is observed at the extreme surface, on a few tens of micrometres in thickness, in the direction of sliding. It is associated with a high morphologic and crystallographic texturing of the identified phase (FCC or HCP), with the highest atomic density planes mostly oriented parallel to the sliding surface. The results also show that, under tribological laodings, a significant hardening is observed on the surface (up to 90%) and a correlation has been established between the increase in the microhardness and the plastic deformation ratio

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Boyer, Séverine. "Contribution à l'étude du mécanisme d'endommagement de polymères thermoplastiques semi cristallins par décompression explosive de gaz : interactions gaz/ polymères à températures et pressions élevées." Clermont-Ferrand 2, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF21467.

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Abstract:

L'industrie pétrolière porte un intérêt majeur à l'emploi de matériaux polymères, particulièrement pour la réalisation de pipelines. Ce défi technologique reste constant dans la mesure où des gaz (CH4, CO2, H2S) contenus dans les hydrocarbures ont une grande potentialité de dissolution dans les polymères semi cristallins (polyoléfines, polyamides ou fluorés) sous conditions d'usage sévères en termes de températures (333-403 K) et pressions élevées (0. 1-100MPa). Une rupture de l'équilibre thermodynamique conduit à des gradients de concentration en gaz et de température dans la structure polymérique. Le mécanisme d'endommagement appelé "blistering" qui en résulte peut être véritablement catastrophique pour le matériau, parce qu'irréversible et conduire à la perte de sa fonction d'étanchéité. L'approche amont proposée repose sur l'étude des équilibres d'interactions gaz/ polymères par détermination de grandeurs thermodynamiques relatives aux polymères sous la triple contrainte thermique, barométrique et chimique d'un fluide supercritique (FSC). La quantification de la solubilité de gaz dans les polymères, par couplage du détecteur à fil vibrant à la méthode pVT, relie de façon simple la concentration au changement de volume du polymère. L'estimation du changement volumique du polymère utilise l'équation d'état de Sanchez-Lacombe. Les données ont été corrélées avec le mode dual. La détermination des grandeurs thermo-physiques du polymère en présence de gaz, en particulier le coefficient d'expansion thermique isobare, est accessible pour une méthode couplée calorimétrie-pVT. Une analyse qualitative et quantitative des interactions de sorption/ désorption selon le mode de détection différentiel utilise les modes de balayage en pression et en volume. Enfin, la variation de volume du polymère due à la sorption de gaz est possible par une technique de confinement, et est examinée par mesures en dilatation libre

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Rousseau, Camille. "Mécanismes d'endommagement en fatigue-corrosion d’un acier à très haute résistance mécanique." Thesis, Paris, HESAM, 2021. http://www.theses.fr/2021HESAE049.

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Abstract:

Pour répondre aux exigences mécaniques de l’arbre de turbine basse pression des moteurs LEAP, Safran Aircraft Engines a développé l’acier martensitique ML340. Grâce à la coprécipitation intermétallique-carbure, ce dernier dispose d’une très haute résistance mécanique mais est sensible aux effets de l’environnement, et plus particulièrement à la corrosion par piqûres. Cette étude vise alors à identifier des leviers d’amélioration vis-à-vis de la prise en compte de ces défauts de surface lors du dimensionnement en fatigue, et vis-à-vis des mesures de prévention et protection mises en œuvre pour limiter leur apparition. Dans cet objectif, une caractérisation de la microstructure et des propriétés mécaniques de l’acier ML340, ainsi que de sa sensibilité à la corrosion et à l’hydrogène, a d’abord permis de mettre en évidence des interactions fortes matériau-environnement susceptibles de favoriser l’amorçage de fissures en fatigue. Des essais de fatigue uniaxiale (R=0) en milieu NaCl, conduits à différentes fréquences, ont ensuite permis de quantifier l’effet de la corrosion sur la tenue en fatigue de l’acier ML340, d’identifier des effets de synergies entre microstructure, chargement mécanique et corrosion, et enfin de questionner l’implication de l’hydrogène dans les processus d’amorçage et propagation de fissures. Un scénario d’endommagement en fatigue-corrosion a alors été établi et simplifié en étapes élémentaires. Sur cette base, un modèle prévisionnel analytique a finalement été proposé. Il permet une estimation fiable de la durée de vie en fatigue-corrosion avec notamment la prise en compte des effets de fréquence observés expérimentalement.-------------------------------------------------------
To meet the high mechanical requirements of the low-pressure turbine (LPT) shaft in the LEAP turbofan engines, a very high strength steel has been developed by Safran Aircraft Engines. The structural parts of engines must withstand harsh conditions, including cyclic loading and corrosive environment. This study aims to identify improvement levers with respect to the consideration of corrosion during the LPT shaft design and maintenance, but also to the prevention and protection actions set up to limit its apparition. For this purpose, a microstructural and mechanical characterization of the material, coupled with a study of its sensitivity to corrosion and hydrogen, has first allowed to highlight strong material-environment interactions, likely to promote fatigue crack initiation. Alternated uniaxial fatigue tests (R=0), conducted at different frequencies in a NaCl environment, allowed to quantify the effect of corrosion on the ML340 fatigue resistance, to identify synergistic effects between microstructure, cyclic stresses and deformation, and corrosion, and finally to investigate the possible role of hydrogen produced by cathodic reactions. From these results, the corrosion fatigue damage process was simplified into elementary steps and a predictive analytical model was finally proposed. A reliable estimation of the corrosion fatigue resistance has been obtained, especially regarding the frequency effects observed experimentally.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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Chastand, Victor. "Etude du comportement mécanique et des mécanismes d'endommagement de pièces métalliques réalisées par fabrication additive." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0012/document.

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Abstract:

La fabrication additive est un procédé offrant de nouvelles opportunités aux industriels pour fabriquer des pièces complexes, sans outillage spécifique et en optimisant la matière utilisée.Cette thèse présente les propriétés mécaniques de pièces réalisées par fabrication additive et l’analyse des mécanismes d’endommagement associés, en ayant comme référence les propriétés mécaniques des procédés de fonderie et de corroyage. Ce type d’analyse est indispensable pour l’industrialisation du procédé.Les propriétés en traction et en fatigue, sur des éprouvettes en titane Ti-6Al-4V et en aluminium AlSi7Mg0,6, ont été mesurées. Les effets du procédé de fabrication, de la direction de fabrication, du post-usinage et des post-traitements thermiques ont été comparés. Les propriétés sont au moins au niveau de la fonderie.Ces résultats ont été analysés en corrélation avec les microstructures et les faciès de rupture, afin de dégager des mécanismes d’endommagement. Les critères permettant de mesurer la criticité des défauts ont été définis.Certaines de ces hypothèses ont pu être vérifiées grâce à des essais de traction in situ au micro tomographe
Additive manufacturing offers new opportunities for industries to manufacture complex parts with no additional tooling and better optimization of the material used.This thesis is about the analysis of the mechanical properties and the damaging mechanisms of parts produced by additive manufacturing, using mechanical properties of casted and wrought parts as reference. This type of analysis is necessary in order to industrialize the process.The tensile and fatigue properties on Titanium Ti-6Al-4V and Aluminium AlSi7Mg0,6 were measured. The effects of the process, the manufacturing direction, the post-machining and the post-heat treatments were compared. Properties are at least at the level of casting.A correlation of these results with microstructures and fracture surfaces was made in order to extract the damaging mechanisms. A method to measure the criticity of the defects in a part was defined. Some of these hypotheses were verified using microtomographic in situ tensile tests

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Lamri, Salim. "Mécanismes d'endommagement des dépôts minces sous impact répété." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00607507.

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Abstract:

Les techniques d'élaboration de dépôts par voie sèche, plus respectueuses de l'environnement que la plupart des techniques généralement utilisées dans l'industrie, sont actuellement en plein essor. Les techniques de dépôt physique (PVD) en phase vapeur sont aujourd'hui utilisées dans un très grand nombre de domaines industriels, plus particulièrement pour l'amélioration des performances mécaniques et tribologiques des pièces en service soumises à des sollicitations cycliques. Les méthodes de caractérisation mécanique usuelles telles que le scratch test, les essais de frottement pion/plan et la micro/nanoindentation, sont souvent mal adaptées pour prédire à elles seules la durée de vie et les mécanismes d'endommagement en service des dépôts. Afin d'identifier ces mécanismes d'endommagement, un dispositif d'essai d'impacts a été instrumenté, étalonné pour contrôler parfaitement les paramètres d'essai. Ensuite des essais d'impacts répétés à courte ou longue durée ont été réalisés. Lors de ces compagnes d'essais un mécanisme de rupture par flambement et cloquage a été observé et confirmé. Dans le but mieux comprendre les conditions de formation des cloques observées et de pouvoir contrôler leur apparition, une étude expérimentale de l'influence des paramètres du dépôt, du substrat et des conditions de l'impact a été menée. Un modèle numérique par éléments finis de la sollicitation d'impact a également été réalisé et les résultats issus de la simulation ont ensuite été comparés aux résultats expérimentaux obtenus. L'étude a finalement mis en évidence l'existence d'une épaisseur critique de film sur le cloquage, d'une relaxation de contrainte liée au flambement et le rôle important de la microstructure du substrat dans l'amorçage des cloques.

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Valantin, Chloé. "Compréhension des mécanismes d'endommagement de l'interface textile-caoutchouc." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4027.

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Abstract:

Les courroies étudiées subissent des sollicitations mécaniques complexes et des variations thermiques jusqu’à 160°C. Pour améliorer leurs durées de vie, les propriétés de l’interface entre le câblé PA 4,6 adhérisé RFL et la matrice EPDM doivent être optimisées. Dans ces travaux, les courroies ont subi un endommagement par fatigue et les essais ont été arrêtés après différents nombres de cycles afin de caractériser l’interface câblé/caoutchouc. Les analyses en microscopie électronique ont révélé trois mécanismes d’endommagement:  La dégradation de la structure interne du câblé  La propagation de décohésions fibrillaires à l’interface RFL/caoutchouc  L’apparition d’arrachements fibre polyamide/RFL Ces endommagements ont été corrélés à des rigidifications interfaciales (nanoindentation), une évolution des propriétés viscoélastiques de la structure (DMA) et une diminution des valeurs d’adhérence (pelage ou arrachement). Des analyses physicochimiques, principalement Tof-SIMS, ont permis de déterminer la composition interfaciale initiale et de corréler son évolution aux endommagements constatés
Studied belts undergo complex mechanical stress and thermal variations up to 160°C. To enhance their service life, the interfacial properties between the PA 4, 6 cord, coated with RFL, and the EPDM matrix must be improved. In this study, fatigue tests on belts were stopped after various numbers of cycles in order to characterize the interface between cord and rubber. Electron Microscopy revealed three different mechanisms for mechanical damage:  Degradation of the inner cord structure  Propagation of fibrillar microcracks at the RFL/rubber interface  Appearance of RFL/polyamide microfiber debondings This damage was associated with interfacial hardenings (nanoindentation), viscoelastic properties variations of the structure (DMA) and a decrease in adhesive values (peeling or pulling out). Physicochemical analyses, mainly by Tof-SIMS, enabled to determine interfacial composition and to link its evolution with observed mechanical damage

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Bernachy-Barbé, Fabien. "Caractérisation des mécanismes d'endommagement et modélisation du comportement mécanique sous chargements multi-axiaux de tubes composites SiC/SiC." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0031/document.

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Abstract:

Les composites SiC/SiC sont envisagés comme matériaux pour des composants de cœur de réacteurs nucléaires du futur. Le dimensionnement de ces structures par la simulation numérique repose sur une modélisation du comportement mécanique de ces matériaux. Ces travaux visent à améliorer la compréhension de leurs mécanismes de déformation afin de construire une loi de comportement à même de prédire la réponse du matériau sous chargements complexes. Une caractérisation approfondie du comportement macroscopique de tubes SiC/SiC multicouches - similaires aux concepts de gaines de combustibles - a été entreprise, par des essais de traction-pression interne, traction-torsion et flexion multi-instrumentés, et a permis de constituer une importante base expérimentale pour la compréhension des mécanismes d'endommagement et l'identification de modèles. Des observations in-situ et après rupture ont permis de quantifier l'orientation des fissures matricielles observées en surface en fonction du type de chargement appliqué. Des mesures de champs de déplacement par Corrélation d'Images Numériques à l'échelle d'un motif du textile ont permis d'apporter des informations fines sur la cinématique de la surface du composite, telles que l'ouverture des fissures ou la déformation des fragments matriciels. Ces mesures ont également permis de mettre en évidence l'importance de la réorientation des torons dans la direction de chargement, mécanisme pouvant expliquer certaines spécificités du comportement macroscopique du fait de son couplage avec la fissuration matricielle. Enfin, ces différentes données expérimentales ont permis de construire un modèle phénoménologique, identifiable sur quatre essais uniaxiaux, permettant de prédire de manière satisfaisante le comportement macroscopique sous divers chargements bi-axés. L'accord de certaines quantités locales, telles que les caractéristiques de la fissuration en traction, ont également été vérifiées
SiC/SiC composites are candidate materials for in-core components of future nuclear reactors. The analysis of these structures using numerical simulations requires material constitutive laws. The present work focuses on understanding the deformation mechanisms of these materials in order to build a constitutive model able to predict their stress-strain response under complex loadings. An extensive characterization of the mechanical behaviour of SiC/SiC multi-layered tubes – similar to fuel cladding concepts - was carried out, using tension-internal pressure, tension-torsion and bending tests, that allowed to build an important experimental basis for the understanding of the mechanisms and the identification of constitutive laws. In-situ and post-failure observations have allowed quantifying the orientation of surface matrix cracks as a function of the loading type. Full-field measurements using Digital Image Correlation at the tow scale brought precise information on the composite surface kinematics, such as the crack opening or the deformation of the matrix fragments. These measurements also evidence the importance of the tow reorientation, that could explain specific features of the macroscopic behaviour because of its coupling with matrix cracking. Finally, these experimental data allowed to build a constitutive model, identified on only four uniaxial tests, able to predict satisfactorily the macroscopic behaviour under several biaxial loadings. The correct prediction of local quantities, such as the characteristics of the matrix cracking in tension, has also been verified

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Quarré, De Boiry Aymar. "Mécanismes d'endommagement d'empilements de faible adhésion sous contact glissant." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066185/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, les mécanismes de rayures en contact glissant sur des empilements de couches minces de faible adhésion ont été étudiés grâce à un tribomètre bille/plan à vision in-situ. Dans le cadre de ce travail, des expériences ont été menées sur un empilement modèle : verre/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 et l'impact de plusieurs paramètres a été étudié : force, taille de la bille, épaisseur de la surcouche, adhésion et coefficient de frottement.Nous avons montré que la rayure se déroule en trois phases successives : initiation, développement et régime stationnaire. L'initiation débute par une fissuration transverse de l’empilement suivi par un délaminage due à la bifurcation de la fissure à l’interface au-dessus de l’argent. Seule la taille caractéristique de ces phénomènes dépend de paramètres comme l'épaisseur des couches ou l'adhésion. Après l'initiation, un phénomène de plissage en milieu confiné se produit et permet de débuter la construction d'un tas de débris à l’avant du frotteur par accumulation. Finalement, en régime stationnaire, on constate que la rayure est uniquement pilotée par l’interaction entre le tas de débris et la couche. On a montré que la complexité de cette interaction rend toute mesure d’adhésion à partir des caractéristiques post-mortem de la rayure quasi-impossible.Finalement, il a été montré qu'il est possible d'améliorer la résistance à la rayure d’un empilement en texturant à l'échelle nanométrique sa couche d'argent. L’origine de cette amélioration vient d’une augmentation de l'adhésion par un effet de piégeage qui a été étudié à l'aide d'expériences de clivage
In this PhD thesis, the scratch mechanisms during sliding contact on thin layers with low adhesion have been investigated with a ball on plane tribometer that allows in-situ microscopic observations. In this work, experiments were carried out on glass/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 model stacks and the impact of several parameters was studied: force, size of the ball, thickness of the overcoat, adhesion and friction coefficient.We have shown that the scratch process has three successive phases: initiation, development and steady state. Initiation begins with transverse cracks in the stack followed by delamination due to crack bifurcation at the interface above the silver layer. Only the characteristic size of these phenomena depends on parameters such as the thickness of the layer or its adhesion. After initiation, a phenomenon of pleating occurs even if confined under the contact and leads to the building of a pile of debris at the front of the contact zone by accumulation. Finally, in steady state, the scratch is only driven by the interaction between the pile of debris and the layers. It has been shown that the complexity of this interaction makes quasi-impossible any measure of adhesion based on the post mortem characteristics of the scratch.Finally, it has been shown that it is possible to improve the scratch resistance of a stack by patterning its silver layer at nanoscale. The origin of this improvement derives from an increase of adhesion due to pinning effect which has been demonstrated by using cleavage experiments

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Quarré, De Boiry Aymar. "Mécanismes d'endommagement d'empilements de faible adhésion sous contact glissant." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066185.

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Abstract:

Dans cette thèse, les mécanismes de rayures en contact glissant sur des empilements de couches minces de faible adhésion ont été étudiés grâce à un tribomètre bille/plan à vision in-situ. Dans le cadre de ce travail, des expériences ont été menées sur un empilement modèle : verre/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 et l'impact de plusieurs paramètres a été étudié : force, taille de la bille, épaisseur de la surcouche, adhésion et coefficient de frottement.Nous avons montré que la rayure se déroule en trois phases successives : initiation, développement et régime stationnaire. L'initiation débute par une fissuration transverse de l’empilement suivi par un délaminage due à la bifurcation de la fissure à l’interface au-dessus de l’argent. Seule la taille caractéristique de ces phénomènes dépend de paramètres comme l'épaisseur des couches ou l'adhésion. Après l'initiation, un phénomène de plissage en milieu confiné se produit et permet de débuter la construction d'un tas de débris à l’avant du frotteur par accumulation. Finalement, en régime stationnaire, on constate que la rayure est uniquement pilotée par l’interaction entre le tas de débris et la couche. On a montré que la complexité de cette interaction rend toute mesure d’adhésion à partir des caractéristiques post-mortem de la rayure quasi-impossible.Finalement, il a été montré qu'il est possible d'améliorer la résistance à la rayure d’un empilement en texturant à l'échelle nanométrique sa couche d'argent. L’origine de cette amélioration vient d’une augmentation de l'adhésion par un effet de piégeage qui a été étudié à l'aide d'expériences de clivage
In this PhD thesis, the scratch mechanisms during sliding contact on thin layers with low adhesion have been investigated with a ball on plane tribometer that allows in-situ microscopic observations. In this work, experiments were carried out on glass/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 model stacks and the impact of several parameters was studied: force, size of the ball, thickness of the overcoat, adhesion and friction coefficient.We have shown that the scratch process has three successive phases: initiation, development and steady state. Initiation begins with transverse cracks in the stack followed by delamination due to crack bifurcation at the interface above the silver layer. Only the characteristic size of these phenomena depends on parameters such as the thickness of the layer or its adhesion. After initiation, a phenomenon of pleating occurs even if confined under the contact and leads to the building of a pile of debris at the front of the contact zone by accumulation. Finally, in steady state, the scratch is only driven by the interaction between the pile of debris and the layers. It has been shown that the complexity of this interaction makes quasi-impossible any measure of adhesion based on the post mortem characteristics of the scratch.Finally, it has been shown that it is possible to improve the scratch resistance of a stack by patterning its silver layer at nanoscale. The origin of this improvement derives from an increase of adhesion due to pinning effect which has been demonstrated by using cleavage experiments

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Duhart, Jérémy. "Etude et modélisation des mécanismes d'endommagement sous sollicitations de fretting de composites à matrice titane." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2015. http://www.theses.fr/2015ECDL0018.

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Sun, Yufeng. "Time-dependent hydromechanical behaviour of callovo-oxfordian claystone by anatytical and multiscale numerical methods." Electronic Thesis or Diss., Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État, 2023. http://www.theses.fr/2023ENTP0009.

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Abstract:

Dans le contexte du stockage géologique profond des déchets radioactifs, le comportement hydromécanique différé de l’argilite du Callovo-Oxfordien (COx) est étudié afin d’assurer les conditions de sûreté requises pour un stockage à long terme de déchets radioactifs. La première partie de l'étude s'appuie sur une approche phénoménologique menée directement à l'échelle macroscopique du matériaux rocheux et des ouvrages souterrains. Dans un premier temps, un modèle quasi-analytique du comportement hydromécanique d'une cavité sphérique profonde creusée dans un massif rocheux dilatant poro-viscoplastique est présenté. Cette modélisation considère trois étapes d'un cycle de vie simplifié de l’ouvrage souterrain : excavation, convergence libre et comportement post-fermeture. Ensuite, le développement, l’extension et l’évolution de la zone rocheuse endommagée par l'excavation (EDZ, Excavation Damaged Zone) sont étudiés à l'aide d’un code aux éléments finis. Cette zone endommagée fait référence à une région caractérisée par des changements importants et pour la plupart irréversibles des propriétés géochimiques et hydromécaniques de la roche. Des analyses de sensibilité et de probabilité sont aussi effectuées pour étudier l’évolution de l'étendue au cours du temps de l’EDZ. Dans la deuxième partie de l'étude, une approche numérique multi-échelles est utilisée pour étudier les effets de fluage et d'endommagement sur le comportement mécanique. Tout d'abord, un modèle basé sur la micromécanique, dans le cadre de modélisation de type éléments finis au carré (EF²), est développé pour modéliser le comportement à long terme de l'argilite du Callovo-Oxfordien. Pour simuler les effets visqueux de la matrice argileuse, deux mécanismes à l’échelle microscopique ont été introduits : la viscoplasticité des agrégats d'argile et la viscoélasticité de leurs contacts. Ensuite, le modèle de comportement de l’argilite du Callovo-Oxfordien développé à petite échelle est appliqué pour modéliser le comportement de fluage à grande échelle, c’est-à-dire à l'échelle du laboratoire et des galeries souterraines. À partir des résultats de simulations à l'échelle du laboratoire, un processus de fluage en trois étapes est reproduit. Il comprend les étapes de fluage primaire, secondaire et tertiaire. A l’échelle des galeries souterraines, l'effet à long terme de la viscosité est étudié sur l'évolution des convergences des galeries et de l'EDZ. Le drainage à long terme et l’évolution de la pression d’eau interstitielle autour d'une galerie sont aussi étudiés. Enfin, le modèle de fluage à double échelle qui a été développé et utilisé pour simuler le comportement de fluage d'une roche fissurée saturée en eau est étendu au cas partiellement saturé. L’objectif est d’étudier l'interaction hydrique entre la roche autour des galeries souterraines et l'air à l’intérieur de celles-ci qui se produit lorsqu’il y a une circulation d’air humide dans les galeries. Les prédictions du modèle reproduisent la cinétique de drainage et de désaturation des roches saines et endommagées
In the context of radioactive waste repository, the time-dependent hydromechanical behaviour of the Callovo-Oxfordian (COx) claystone is investigated to ensure the safety conditions required for long-term repository of radioactive wastes.The first two parts of the study are based on the phenomenological approach carried out directly at the macroscale. Firstly, a quasi-analytical model for the hydromechanical behaviour of a deep spherical cavity excavated in a dilatant poro-viscoplastic rock mass is presented, considering three stages of a simplified life cycle: excavation, free convergence and post-closure. Subsequently, the sensitive and probability analyses are carried out using the finite element code Cast3M toinvestigate the time-dependent extent of the Excavation Damaged Zone (EDZ) which refers to a region characterized by significant and mainly irreversible changes in geochemical and hydromechanical properties. In the following, a multiscale numerical approach is employed to investigate its creep and damage behaviour under mechanical condition. Firstly, a micromechanics-based model within the finite element square (FE2) framework is developed to model the short-term and long-term behaviours of saturated COx claystone. For the viscous behaviour, two microscale mechanisms have been introduced: the viscoplasticity of the clay aggregates and the viscoelasticity of their contacts. Then, the creep model of COx claystones developed at small scale is applied to model the large-scale creep behaviour at laboratory and gallery scales. From simulation results of laboratory scale, a clear three-stage creep process is reproduced, including the primary creep stage, second creep stage and tertiary creep stage. At the gallery scale, the long-term effect of viscosity on the gallery convergences, the evolution of EDZ, and the long-term drainage and pore pressure around a gallery are investigated. Finally, the above developed double-scale creep model used to simulate saturated cracked medium is extend to partial saturated case to study the interaction between rock and the atmosphere occurs through air circulation within underground galleries. The emphasis is to study the effect of the gallery air ventilation on hydromechanical behaviour of host rock. The model predictions reproduce the drainage and desaturation kinetics of undisturbed and damaged rock

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Dutel, Guy Daniel. "Comportement mécanique et mécanismes de déformation et d'endommagement de polycristaux de nickel mono- et bi-modaux élaborés par SPS." Paris 13, 2013. http://www.theses.fr/2013PA132027.

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Abstract:

Les matériaux à grains ultrafins présentent une résistance mécanique élevée, mais une très faible ductilité. La Métallurgie des Poudres est alors utilisée en recours pour concevoir des microstructures innovantes aux propriétés optimisées. Dans ce travail, des échantillons de nickel ont été élaborés par Frittage Flash (SPS) et/ou par Compactage Isostatique à Froid (CIP) à partir de mélanges de poudres (nano/micro). Les microstructures obtenues sont denses et mono- ou bi-modales. Les fractions volumiques de grains ultrafins (UFG<1μm) et de grains micrométriques (MC>1μm) ont été maîtrisées. Après avoir stabilisé les tailles moyennes de grains UFG et de grains MC, il a été montré que les propriétés mécaniques en compression et traction in-situ (synchrotron) dépendent essentiellement de la fraction UFG/MC. Ainsi, la limite élastique croît avec la proportion des grains UFG. A l’inverse, la ductilité augmente avec la fraction de grains MC. Un compromis ductilité-résistance a été trouvé en jouant sur la fraction UFG/MC. L’étude de la déformation du réseau cristallin au synchrotron a révélé une transition élasto-plastique tardive pour les bimodaux. Il a été montré en accord avec la littérature, que les mécanismes de déformation et d’endommagement étaient généralement : du démaclage et de la diminution de la densité des joints Σ3 (interaction avec les partielles de Shockley), de la fissuration déclenchée dans la matrice UFG et stoppée par les grains MC, des décohésions inter-faciales que nous avons attribuées aux incompatibilités de déformation entre matrice UFG et grains MC. Par ailleurs, les concentrations de contrainte en tête des fissures étaient à l’origine du maclage mécanique dans certains grains UFG
Ultra-fine grained materials present a high mechanical resistance, but a very weak ductility. The Powder Metallurgy is then used to conceive innovative microstructures and optimize their properties. In this work, nickel samples were developed by Spark Plasma Sintering (SPS) and/or by Cold Isostatic Pressing (CIP) from blends of nano- and micrometer-sized powders. The obtained microstructures are dense and mono- or bi-modal. The volume fractions of ultrafine grains (UFG<1μm) and micrometric grains (MC>1μm) were controlled. Having stabilized the average sizes of UFG grains and MC grains, it was shown that the mechanical properties in compression and in-situ tensile tests (synchrotron) depend essentially on the UFG/MC fraction. So, the elastic limit grows with the UFG fraction. On the contrary, the ductility increases with the MC fraction. The mechanical properties were improved by varying the UFG/MC fraction. The synchrotron analyses revealed a late élasto-plastic transition for bimodal samples. It was shown in agreement with the literature, that the deformation and damage mechanisms were generally: decrease of the density of twins and Σ3 boundaries (interaction with the partial dislocations), cracking in the UFG matrix (stopped by the MC grains), interfacial decohesion which we attributed to the deformation incompatibilities between UFG matrix UFG and MC grains. Besides, the high stresses at the head of the cracks were at the origin of the mechanical twining in some UFG grains

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Bourgeon, Ludovic. "Etude et modélisation des mécanismes d'endommagement en forge à froid." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451888.

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Abstract:

Le procédé de forgeage à froid permet d'obtenir des pièces de géométrie complexe et présentant une très bonne précision dimensionnelle. La forme finale est obtenue en une ou plusieurs passes, et la matière est soumise à des chargements à la fois multiaxiaux et non monotones accompagnés de forts niveaux de déformation plastique qui peuvent l'amener à s'endommager : rupture de la pièce, fissures en surface ou à cœur, ... Il est alors tout à fait primordial de connaître et mieux comprendre les mécanismes qui peuvent produire ces défauts. Le sujet de thèse concerne donc la modélisation numérique de l'endommagement en forge à froid. Dans un premier temps, le contexte bibliographique concernant les mécanismes d'endommagement et leurs modélisations ont été étudiés. Un modèle d'endommagement, basé sur le modèle de Lemaitre, a alors été implémenté dans le logiciel éléments finis Forge2005®. Dans un deuxième temps, une étude expérimentale concernant la caractérisation de deux nuances en forge à froid a été réalisée. Différents essais de traction ont été menés afin d'étudier notamment l'influence de l'orientation des inclusions sur l'endommagement. Des essais de compression/traction ont également été réalisés dans le but d'examiner l'influence éventuelle de la pré-compression sur la matière. Enfin des essais in-situ (MEB et tomographie X) ont été menés pour analyser l'endommagement au cœur de la matière et mieux en comprendre les mécanismes. Sur la base de ces observations expérimentales, plusieurs améliorations ont été apportées au modèle de Lemaitre afin de le rendre plus adapté aux chargements complexes. Parmi ces améliorations, nous pouvons citer par exemple la prise en compte de l'endommagement en compression, l'introduction d'une limite en triaxialité des contraintes négative, l'introduction d'un nouveau potentiel d'endommagement et la prise en compte de l'orientation des inclusions. Pour finir, des simulations numériques ont été réalisées par le biais du logiciel Forge2005® afin de tester le modèle d'endommagement implémenté. Des cas de validations portant sur des essais mécaniques simples (traction, TELE) ainsi que sur des cas industriels ont alors été simulés et comparés aux résultats expérimentaux.

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Li, Sabine. "Mécanismes d'endommagements des matériaux abradables pour turbines : expertises, simulations." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://www.theses.fr/1998ECDL0041.

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Le rendement des moteurs aéronautiques dépend en grande partie du contrôle des flux gazeux entre les parties fixes et les parties mobiles de la turbine. Un jeu minimal est assuré grâce aux matériaux abradables placés sur le stator. Ils sont conçus pour se dégrader et protéger les aubes de turbine en cas de contact accidentel avec le logement. Le frottement pale / abradable constitue un système tribologique complexe dont de nombreux paramètres sont inconnus. Il se produit, dans le cas particulier de la turbine haute pression, dans des conditions particulièrement sévères (vitesse en bout de pale atteignant 500m/s, températures dépassant les 1000 c, environnement gazeux agressif). Des expertises de pièces réelles permettent d'identifier les mécanismes d'usure mis en jeu lors du contact (coupe, déformation plastique, transfert adhésif). Elles sont complétées par des expertises d'essais de bancs d'abradabilité industriels qui mettent en évidence l'importance de certains paramètres. Nous proposons une démarche simplifiée basée sur la reproduction des endommagements rencontrés dans les cas réels par des essais de laboratoire simples et bien contrôlés. Les essais de micropercussion et de fretting fournissent des sollicitations purement mécaniques et permettent de reproduire certaines transformations microstructurales rencontrées lors des expertises. L'effet de la température est étudié grâce à trois tests. Le laser permet d'isoler les structures de recristallisation après fusion. Les essais effectués sur le tribomètre hef generent de hautes températures de contact et reproduisent les principaux mécanismes de dégradation rencontrés dans les cas réels. Enfin, les propriétés mécaniques des deux antagonistes sont comparées par thermocompression. Cet éventail d'essais simples permet d'expliquer le comportement des systèmes abradables métalliques base mcraiy à haute température et pourra être développé pour l'étude de nouveaux systèmes abradables.

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Berthelot, Hélène. "Comportement sous sollicitations dynamiques de composites à âme mousse : Mécanismes d'endommagement." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1997. http://www.theses.fr/1997ECDL0002.

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Abstract:

Les matériaux composites sandwiches résultent de l'association de deux peaux, de faible épaisseur, constituées de matériaux à relativement haute résistance et haut module, et d'une âme plus épaisse et de faible densité. Ces structures offrent de grandes potentialités aux concepteurs dans des domaines très divers, en particulier dans le cas d'applications structurales ou il faut allier rigidité et légèreté comme l'industrie aérospatiale, les transports ferroviaires et maritimes. La connaissance des propriétés statiques ne suffit donc pas. Une information sur leurs propriétés dynamiques et leur durabilité est nécessaire. Leur utilisation est aussi envisagée pour la réalisation de boîtiers d'équipement pour des structures spatiales et/ou aéronautiques. Dans ces conditions, ce n'est plus la résistance mécanique globale qui est en jeu mais la résistance au choc et la fonction amortissement. Pour cette étude nous avons utilisé pour les matériaux des peaux composite époxyde - fibres de verre et/ou de carbone et une âme mousse. De nombreux paramètres structuraux influencent le comportement dynamique de ces structures : la nature de matériaux constitutifs (nature de l'âme de la résine, des fibres), les séquences d'empilement dans les peaux stratifiées, l'épaisseur. . . Dans ce travail, nous avons réuni un ensemble de données cohérentes sur le comportement en fatigue et au choc. La mousse et la résine ont été gardées constantes et l'accent a été mis sur une modification des caractéristiques des peaux. Cette étude apporte quelques éléments pour la conception des sandwiches : - dans le cas de la fatigue, et dans nos conditions expérimentales, ce sont les propriétés de l'âme qui déterminent la résistance du sandwich a la sollicitation cyclique. - dans le cas du choc, les peaux jouent un rôle essentiel mais la ruine du matériau apparaît par cisaillement de l'âme, qui génère un décollement âme/peau.

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Fernandez, Manon. "Mécanismes d'endommagement pilotant la durée de vie d'une barrière environnementale (EBC)." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0270.

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Abstract:

Afin d’augmenter la durée de vie des composites SiC/SiC, des revêtements protecteurs, les barrières environnementales (EBC), sont utilisés. Ils ont pour but de limiter la dégradation par oxydation/corrosion de la surface des composites. En service, le composite et son revêtement sont soumis à des conditions thermomécaniques et physico-chimiques très sévères pouvant mener à la dégradation du matériau. L’objectif de ces travaux est de classifier, comprendre et prévoir les mécanismes prépondérants de dégradation d’une EBC. Pour répondre à cette problématique, les environnements sévères rencontrés dans les moteurs d’avion ont été reproduits (hautes températures, pression d’eau et vitesses de gaz) et les dégradations engendrées sur les systèmes CMC/EBC ont été suivies. Ces dégradations sont localisées en surface de l’EBC, avec la récession de cette dernière mais également au niveau de l’interface entre l’EBC et le CMC. Cette dernière zone s’avère être la plus endommagée avec le développement d’une couche de silice fissurée (TGO – thermally grown oxide) et rugueuse. Un test d'adhérence, l’essai de flexion 4 points sur éprouvette entaillée, a été mis en oeuvre sur les composites revêtus vieillis sous atmosphère oxydante, afin de déterminer une éventuelle dégradation de l'adhérence avec le développement de la TGO. Afin de mieux comprendre le rôle de chaque paramètre dans la dégradation de l’adhérence, une modélisation des contraintes thermomécaniques développées dans le système a été mise en place
In order to increase SiC/SiC composites lifetime, protective coatings (EBC for environmental barrier coatingd), are used. They are intended to limit the degradation by oxidation/corrosion of composites surface. In use, the composite and its coating are subjected to severe thermomechanical and physico-chemical conditions that can lead to their degradation. The purpose of this work is to classify, understand and predict the predominant damage mechanisms of EBC systems. To adress this problem, EBC systems have been subjected to conditions close to those encountered in aircraft engines (high temperatures, water pressure and gas velocities). The main damages are located on the surface of the EBC, with the recession of the latter but also at the CMC/EBC interface. This last zone proves to be the most damaged with the development of a cracked and rough silica layer (TGO - thermally grown oxide). An adhesion test, the notched 4-point flexural test, was developed and applied on aged samples in order to determine a possible degradation of adhesion with the development of the TGO. In order to better understand the role of each parameter in the degradation of the adhesion, a modeling of the thermomechanical stresses developed in the system has been developed

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Vu, Quoc Huy. "Fatigue polycyclique multiaxiale de l'acier C35 : caractérisation et modélisation des mécanismes d'endommagement." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445429.

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Abstract:

Cette étude est dédiée à établir un outil de prédiction de durée de vie pour un métal polycristallin soumis à des chargements multiaxiaux complexes en fatigue à grand nombre de cycles. Afin d'appréhender les mécanismes de plasticité et d'endommagement à modéliser, une campagne d'expériences menées sur un acier type C35 est effectuée dans la première partie de l'étude. Les options de modélisation sont choisies en lien avec cette caractérisation précise des mécanismes. La modélisation s'intéresse à la prévision à la fois du domaine de l'endurance infinie et celui de la durée de vie limitée (105 – 107 cycles). Pour répondre au premier objectif, un critère de fatigue multiaxiale basé sur des invariants des contraintes est proposé. Malgré une formulation simple, les confrontations du critère avec une large base de données sont satisfaisantes. En ce qui concerne le deuxième objectif, afin de dépasser une description purement phénoménologique, un modèle d'endommagement à deux échelles (macro – méso) intègre le critère proposé et est construit dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles permettant de traduire le plus fidèlement possible les mécanismes de dégradation à l'échelle mésoscopique ainsi que capter l'effet de déphasage et le cumul non linéaire du dommage. Au-delà des chargements à amplitude constante, le caractère incrémental du modèle ouvre la perspective du traitement des chargements à amplitude variable.

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Guedes, Sales Daniella. "Etude des mécanismes d'endommagement d'aciers martensitiques associés au SSC (Sulphide Stress Cracking)." Thesis, La Rochelle, 2015. http://www.theses.fr/2015LAROS041.

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Abstract:

Dans le cadre de ces travaux, il a clairement été établi que l’hydrogène piégé ou diffusible pouvait avoir une forte influence sur les propriétés mécaniques des matériaux. Cependant, cet effet varie de façon importante en fonction de leur microstructure, leur composition chimique et leur traitement thermique. En effet, les aciers martensitiques trempés/revenus dédiés à des tubes pour des milieux sous-service présentent, de par leur structure, différents types de pièges tels que les dislocations, les joints de grains, les précipités, les inclusions, les lacunes et d’autres interfaces qui jouent un rôle important dans les mécanismes endommageants. Ces aciers de haute résistance mécanique, lorsqu’ils sont soumis à des contraintes mécaniques et à un environnement agressif (qui dépend de la pression en H2S et du pH de la solution) peuvent rompre à cause du phénomène de Sulphide Stress Cracking (SSC). Ce dernier est une forme de fragilisation par l’hydrogène (FPH) qui inclut un amorçage de fissure suivi d’une étape de propagation conduisant à la rupture, dont la contribution de l’hydrogène reste encore mal comprise. En parallèle de l’impact de la microstructure de l’acier, les champs de contrainte et déformation subis par le matériau modifient les effets induits par l’hydrogène. C’est pourquoi un montage de perméation sous contrainte a été utilisé afin de pouvoir réaliser des essais mécaniques jusqu’à rupture sous flux d’hydrogène et les comparer au comportement du matériau lorsque celui-ci est sollicité à l’air ou dans un environnement H2S. Ainsi, l’impact sur le comportement mécanique du flux d’hydrogène mais également de son piégeage peut être étudié. Dans ce cadre, des éprouvettes plates et axisymétriques, lisses et entaillées ont été employées. Les informations expérimentales obtenues dans ce travail ont servi à alimenter un modèle numérique qui a permis de caractériser localement l’état mécanique et les concentrations d’hydrogène piégé et diffusible dans le matériau. Ceci a rendu possible la définition d’un critère local de rupture
The findings of this work established that the diffusible and trapped hydrogen could have a strong influence on the mechanical properties of materials. However, this effect varies significantly with the materials’ microstructure, chemical composition, and heat treatment. Due to their structure, quenched and tempered martensitic steels (developed for tubes suitable for sour service environments) have different types of traps such as dislocations, grain boundaries, precipitates, inclusions, vacancies and other interfaces that play an important role in the damage mechanisms. These high strength steels may break due to Sulphide Stress Cracking (SSC) if subjected to mechanical stress and an aggressive environment (which depends on the H2S partial pressure and pH solution). This phenomenon is a form of hydrogen embrittlement (HE) that includes a crack initiation followed by a propagation step leading to failure. However the hydrogen contribution is still insufficiently understood. In addition to the impact of the microstructure on the steel, the stress and the deformation fields in the material also modify the effects induced by hydrogen. To investigate this event, electrochemical permeation tests under stress were used to perform mechanical tests under hydrogen flux until failure is reached. The results were compared to those mechanically loaded in air or in a H2S environment. This enabled the examination of the impact of the hydrogen flux and trapping on the mechanical behavior of martensitic steel. In this framework, flat and axisymmetric, smooth and notched specimens were employed. Experimental data obtained in this work were used to provide a numerical model that enables the locally characterization of the mechanical condition and the concentrations of trapped and diffusible hydrogen in the material. These outcomes enabled us to determine a local failure criterion

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Bodin, Didier. "Modèle d'endommagement par fatigue : application aux enrobés bitumineux." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2094.

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Abstract:

Le passage répété de poids lourds entraîne des dégradations par fatigue des matériaux bitumineux qui affectent, à long terme, la durabilité des strutures de chaussées. Pour étudier l'endommagement par fatigue des couches d'enrobés bitumineux, des essais de fatigue en laboratoire sont réalisés. Lors de ces essais, l'évolution de la raideur décroît selon une évolution caractéristique en trois phases. Un modèle d'endommagement non local isotrope est proposé pour écrire la perte de module du matériau soumis à un chargement de fatigue. Partant des observations expérimentales, deux lois d'évolution de l'endommagement sont proposés. Ce modèle d'endommagement 3D est implanté dans le code éléments finis Castem 2000. Une procédure de saut de cycles spécifique est programmée afin de permettre la simulation de plusieurs millions de cycles de chargement. La base de données expérimentales, utilisée pour l'identification et la validation du modèle, est issue d'un programme international de la RILEM co-piloté par le LCPC. L'identification est effectuée à partir d'essais de traction compression uniaxiale et d'essais de flexion sur éprouvette trapézoi͏̈dale normalisée. Les effets thermiques viscoélastiques, artefacts des essais classiques en laboratoire sont évalués. . .

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Sornin, Denis. "Sur les formulations élastoplastiques non locales en gradient d'endommagement." Troyes, 2007. http://www.theses.fr/2007TROY0011.

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Abstract:

Il est bien établie que les résultats d’analyse éléments finis de structures impliquant des comportements mécaniques adoucissants, souffrent d’une dépendance à la discrétisation spatio-temporelle. Cet ouvrage à travers l’étude de plusieurs formulations non locales propose d’aider au choix de modèles aptes à assurer l’indépendance vis-à-vis des aspects discrétisationels. Après une analyse des différentes formes de dépendance au maillage, les solutions existantes sont présentées. En se limitant volontairement aux cas des modèles élastoplastiques endommageables, plusieurs propositions sont spécifiquement étudiées. Les formulations sont présentées puis étudiées pour des cas de sollicitations simples de traction plane. Les aspects numériques et l’implémentation dans l’environnement du logiciel ABAQUS-Standard sont particulièrement détaillés. Plusieurs de ces formulations font appel à un élément non local spécifique dont la structure et l’implémentation sont présentées. Pour chaque formulation étudiée, la capacité à contrôler la taille de la zone de localisation ainsi que la dépendance de la dissipation globale vis-à-vis du maillage sont étudiées. Enfin les limites théoriques et numériques de chaque formulation sont misent en lumière. Cette étude apporte des éléments scientifiques et pratiques pour le choix d’une formulation élastoplastique endommageable assurant l’indépendance des réponses éléments finis à la discrétisation
FEM results of softening materials are well known to show pathological mesh dependency. The main goal of the present work, studying different types of formulation, is to give some elements to choose the better models able to avoid mesh sensitivity. A general study of the different sources of mesh and time dependency is carried out, and some existing solutions are presented. The case of elastoplastic damaging models with destination to industrial applications is specifically studied in the rest of the thesis. Formulations are presented and studied for a simple tension test, with various spatial discretisation. Numerical aspects and implementation in ABAQUS-standard environment is discussed. A new non local element is used for some of the formulations. The structure and details of this element are presented. For a given set of meshes, the ability of each formulation presented to control the size of the necking zone is studied. In the same time the independence of the global dissipation to the mesh size is checked. Practical and theoretical limits are highlighted. This study, gives some scientific and practical elements for the choice of a non local elastoplastic damaging model able to avoid discretisation sensitivity. For the end, the principal conclusions and the better developments in prospect are given

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Rezakhanlou, Rouzbeh. "Contribution à l'étude des mécanismes d'endommagement des matériaux revêtus en sollicitation de contact." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL021N.

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Abstract:

Dans le but de mettre au point une méthodologie de test permettant de caractériser la tenue d'un matériau revêtu en sollicitation de contact, nous avons testé des revêtements de nitrure de titane et d'acier inoxydable dopé en carbone, déposés par pulvérisation cathodique sur des substrats en acier rapide 6. 5. 2. Et en acier de construction 35CD4. Nous avons plus particulièrement étudié les mécanismes d'endommagement apparaissant en indentation statique, en rayure monopasse et multipasse et en usure pion-disque. Pour le test de rayure, nous montrons que la charge critique d'écaillage adhésif n'est pas le meilleur critère pour estimer la tenue en usure du bicouche. En revanche, nous mettons en évidence deux grands mécanismes de dégradation qui sont globalement analogues à ceux rencontrés pour les matériaux homogènes à savoir : la fissuration à l'arrière du frotteur pour les dépôts fragiles et la fissuration frontale (avec ou sans micro-coupe) pour les revêtements ductiles. La corrélation entre les charges d'apparition de ces endommagements en rayure monopasse à charge croissante et la résistance à l'usure mesure en rayure multipasse à charge constante et en test d'usure pion-disque est globalement satisfaisante. L’augmentation du coefficient de frottement, du rayon de courbure de l'indenteur et du nombre de cycles dans la même trace diminuent la charge critique d'apparition de ces deux mécanismes

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Bonnafous, Claire. "Analyse multi échelle des mécanismes d'endommagement de composites chanvre/époxy à renforts tissés." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2010. http://www.theses.fr/2010ESMA0015.

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Le comportement mécanique de composites chanvre/époxy à renfort tissu a été étudié au moyen d'essais de traction aux différentes échelles des constituants. La variabilité des fibres naturelles a été prise en compte grâce à des analyses statistiques qui ont été intégrées dans un modèle analytique permettant d'obtenir une estimation des caractéristiques mécaniques des composites à partir de ses constituants élémentaires. Les mécanismes d'endommagement des composites ont été analysés par des observations microscopiques couplées à la technique d'émission acoustique et au suivi de la perte de rigidité. Les résultats ont montré une progression plus rapide de l'endommagement dans les composites chanvre/époxy [0/90]7 et [-45/+45]7 que dans leurs équivalents en composite verre/époxy pour un même taux volumique de fibres. De plus, les endommagements de l'interface fibre/matrice sont les plus nombreux et les plus précoces dans les composites chanvre/époxy. Les propriétés interfaciales et le transfert de charge à l'interface fibre/matrice des composites chanvre/époxy ont été étudiés grâce à des essais spécifiques instrumentés par photoélasticimétrie et corrélation d'images numériques. Les résultats de l'étude expérimentale ont montré une contrainte critique de cisaillement interfacial plus faible dans les composites chanvre/époxy que dans les composites verre/époxy. Les simulations numériques des tests de fragmentation ont fourni une estimation correcte de cette grandeur sur éprouvette monofilamentaire chanvre/époxy. Des tests d'optimisation ont également été réalisés en effectuant des traitements thermiques et chimiques des renforts
The mechanical behavior of hemp woven fabric/epoxy composites has been studied through tensile tests at the composite constituent scales. The variability of natural fibers has been considered thanks to statistical analyses. It has been integrated in an analytical modeling which has allowed to determine the mechanical properties of composites from elementary components ones. Damage mechanisms have been tracked with microscopic observations coupled with acoustic emission and stiffness loss measurements. Results have shown that the growth of damage is faster in [-45/+45]7 and [0/90]7 hemp/epoxy composites than in glass/epoxy ones, for the same fiber volume fraction. Moreover, fiber/matrix interface damage are the earliest and the most numerous damage in hemp/epoxy composites. The interfacial properties and the stress transfer at fiber/matrix interface in hemp/epoxy composites have been studied thanks to specific tests using photoelasticity and digital image correlation methods. Results have shown that the critical interfacial shear strength is lower for hemp/epoxy composites than for glass/epoxy ones. Numerical simulation of the fragmentation tests provides a correct estimation of this data for single hemp yarn specimen. Optimization tests have also been realized applying thermal and chemical treatments of reinforcement

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Carabajar, Sarah. "Etude des mécanismes microscopiques d'endommagement d'un acier fritte sous sollicitations monotone et cyclique." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0017.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude des relations entre la microstructure et les mécanismes d'endommagement d'un acier fritté sous sollicitations monotone et cyclique. Pour cela, nans avons caractérisé la microstructure initiale aussi bien du point de vue des phases que de la porosité. Après la détermination des propriétés mécaniques macroscopiques, nous avons identifié la chronologie de l'endommagement sous sollicitation monotone, par des essais de traction in situ dans un microscope électronique à balayage. Les pores sont apparus clairement comme des sites d'amorçage. Cependant leur nocivité varie selon leur environnement microstructural. Les interfaces semblent être des points faibles pour la résistance du matériau du fait de la présence de particules grossières de cémentite. Enfin, le rôle bénéfique de l'austénite riche en nickel a été observé. En fatigue, nous avons suivi l'endommagement par des observations de la surface des éprouvettes en microscopie optique et électronique à balayage. L'amorçage se produit tôt, après environ 6% de la durée de vie de l'éprouvette sur des inclusions non métalliques proches de la surface. Ensuite deux stades de propagation lente ont été distingués. Dans un premier temps, la fissure se propage en mode I. Ensuite, elle se met à bifurquer pour suivre préférentiellement les cous de frittage austénitiques. Ces stades présentent des lis de vitesse de propagation différents. Ce changement de mode de propagation a été relié à l'existence d'un endommagement des cous de frittage en avant du front de la fissure principale. Comme sous sollicitation monotone, nous avons mis en évidence l'intérêt de la nature austénitique des cous de frittage. Finalement l'hypothèse d'un endommagement des cous de frittage austénitique a été validé par un modèle simple basé sur la mécanique linéaire de la rupture et prenant en compte les caractéristiques microstructurales. Les différences entre le comportement sous sollicitation monotone et cyclique ont été également analysées
This work investigates the relationships between the microstructure and the microscopic damage mechanisms of sintered steel submitted to monotonic and cyclic stresses. The initial microstructure was characterized bath from phases and porosity point of views. The mechanical properties were determined. Then the chronology of the damage mechanisms under monotonic stresses was identified by in situ tensile tests in a scanning electron microscope. The pores act as crack initiation sites. Nevertheless, their noxiousness is influenced by their micro structural environment. The interfaces appear to be critical parameters because they present coarse particles of cementide. The austenitic phase seems to be interesting for the material strength. During the fatigue tests, the details of crack initiation and crack propagation were surveyed by light and scanning electron microscopy followed by fractographic analysis. The initiation occurs on non metallic inclusions near the sample surface. Then, two slow crack propagation modes were identified and their crack growth rate determined. First, the crack propagates in the I mode. Then, it forks off to follow the sintered bridges preferentially. The change of the crack propagation path was linked to the formation of secondary microcracks in the sintered bridges in front of the main crack during cycling. The interest of the austenitic nature of the sintered necks for the material life was shown. Finally, the slow propagation stage was described by a simple model based on the linear fracture mechanic taking into account the microstructural features. The differences between the monotonic and the cyclic mechanical behavior of the material were analyzed

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Moncel, Laurence. "Etude des mécanismes d'endommagement d'un assemblage cuivre/composite carbone-carbone sous chargement thermomécanique." Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10558.

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L'objectif de cette these est de comprendre et d'identifier les mecanismes d'endommagement d'un assemblage composite carbone - carbone / cuivre sous chargement thermomecanique. L'etude du composite a permis l'elaboration de modeles de comportement non-lineaires. Ceux-ci ont ete implantes dans le code de calcul par elements finis castem2000. Ils ont ete valides lors d'une correlation avec des essais mecaniques realises sur des eprouvettes multi-materiaux. Ces essais ont egalement permis de mieux comprendre le comportement de la liaison composite / cuivre (modes d'endommagement et de rupture a plusieurs temperatures) sous sollicitation de traction et de cisaillement. Lors d'analyses d'essais de cyclage thermique par observations microscopiques, les mecanismes d'endommagement de l'assemblage sous chargement thermomecanique ont ete etudies et identifies. Ils se caracterisent par l'apparition de fissures macroscopiques au sein du composite, proches de l'interface avec le cuivre. La qualite de la correlation essais / simulation a progresse grace a la prise en compte des contraintes residuelles de fabrication, l'amelioration de la modelisation des materiaux en jeu et les resultats des essais mecaniques (caracterisation de la liaison composite / cuivre).

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Bussière, Benoît. "Etude des mécanismes d'endommagement par laser impulsionnel des cristaux de saphir dopé titane." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22070/document.

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L'utilisation des cristaux de saphir dopé Titane de grande dimensions au sein des chaînes laser ultra-rapides de fortes puissance crêtes rend cruciale la problématique de l'endommagement laser de ces cristaux. Les travaux présentés ici ont pour but de quantifier le seuil d'endommagement des cristaux de Titane : Saphir sous irradiation femtoseconde, picoseconde et nanoseconde, régimes d'interaction qui sont représentatifs à la fois des conditions rencontrées dans les chaînes laser et des régimes d'interaction laser matière distincts. De plus, l'influence de paramètres propres à l'utilisation des cristaux tels que la cryogénie, les traitements anti-reflets ou le type de pompage optique (impulsion temporellement monomode ou non) est ensuite étudiée. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement et d'identifier les paramètres clés qui devront être optimisés dans les futures chaînes laser ultra-rapides de fortes puissances crêtes
The use of large Ti:Sapphire crystals in ultra fast high peak power laser amplifiers makes crucial the problem of crystal laser induced damage. These works aim to qualify the laser induced damage threshold of Ti:Sapphire crystals under femtosecond, picosecond and nanosecond laser pulse irradiations, which are typically encountered in such laser chains and representative of laser matter interaction regimes. Furthermore, the influence of parameters peculiar to Ti:Sapphire crystals use in laser systems, such a cryogenic conditions, anti-relection coatings, or optical pumping kind (temporally monomode or multimode pulses), has been performed. The results are important to understand the mechanisms leading to the damage, and to reveal the key parameters which will have to be optimized in future high peak power laser chains

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Ngargueudedjim, Kimtangar. "Contribution à l'étude des lois d'endommagement en fatigue." Lyon, INSA, 1997. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0025/these.pdf.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse traite de l'endommagement par fatigue des matériaux. Il s'intéresse plus particulièrement aux lois d'endommagement. Classées suivant leurs bases physiques, des lois tirées de la littérature sont étudiées vis à vis de leurs hypothèses et leur applicabilité en fonction du type de chargement considéré. Leurs particularités et leur validation sont mises en évidence à l'aide d'une confrontation des prévisions de durée de vie avec des résultats expérimentaux. La sensibilité des lois à certains paramètres matériau complète leur étude générale. Une modification de la loi d'endommagement de Lemaitre et Chaboche est proposée. Elle consiste à rendre la limite d'endurance du matériau fonction du niveau d'endommagement atteint. Les prévisions de durée de vie calculées avec ce modèle sont plus proches des durées de vie expérimentales que celles établies avec la loi d'origine, montrant ainsi une amélioration de la modélisation du comportement en fatigue
The topics of the work presented in this thesis deal with the fatigue damage of materials. It concerns the fatigue damage cumulating rules. These are issued from the relevant literature and are classified according to their physical basis. Hypotheses and applicability of all the damage rules are studied relatively to the fatigue loading. The peculiarity and the validation of damage rules are investigated by the use of the comparison between predicated fatigue lives and experimental ones. The sensitivity of the fatigue life predictions to material parameters is also assessed. Some modifications of the Lemaitre and chaboche damage rule are proposed. It states the material fatigue limit as one function of the cumulated damage amount. Predicted fatigue lives obtained with this proposition are closer to the experimental lives. Considering the effect of the actual damage amount upon the material fatigue properties leads in fact to more accurate assessment of the material fatigue behaviour

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Yang, Jinwen. "Hydromechanical behavior of pellets/bentonite powder mixture." Electronic Thesis or Diss., Marne-la-vallée, ENPC, 2023. https://these.univ-paris-est.fr/intranet/2023/TH2023ENPC0023.pdf.

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Abstract:

Dans le cadre du stockage géologique des déchets radioactifs de haute et moyenne activité, le mélange de pellet/poudre de bentonite est proposé comme matériau optionnel de scellement/remblayage. Les échantillons de mélange peuvent être endommagés par des fissures, ce qui compromet les performances à long terme du stockage géologique. Il est donc nécessaire de clarifier le comportement du mélange de pellet et de poudre. Des essais de compression oedométrique à succion contrôlée, de porosimétrie par intrusion de mercure (PIM) et de tomographie par microcomputation (μCT) ont été réalisés sur des mélanges de pellets de bentonite et de poudres. Comme le pellet de bentonite jouant un rôle important dans le comportement du mélange de bentonite, des essais de compression uniaxiale, de MIP et de μCT ont été réalisés sur une des pellets individuels de 32 mm en forme cylindrique. Une méthode combinée de MIP /μCT a été proposée pour déterminer la distribution de la taille des pores élargie des pellets avec de grosses fissures.Lors d'un déchargement instantané à partir d'essais oedométriques, une augmentation de la succion a été identifiée en raison du déchargement en condition quasi-non drainée. L'augmentation de la succion dépendait à la fois des effets de la succion et de la contrainte. La variation observée de l'augmentation de la succion due à l'effet de succion a été expliquée par les changements des pentes des courbes de retention d’eau, tandis que celle due à l'effet de la contrainte a résulté de la diminution des grands pores.Les résultats des essais de compression uniaxiale sur des pellets ont montré que la résistance au cisaillement uniaxial, la contrainte de fermeture des fissures (CC), la contrainte d'amorçage des fissures (CI), la contrainte d'endommagement des fissures (CD) et le module d'Young diminuent avec la diminution de la succion, ce qui illustre clairement l'effet de la succion par le ramollissement et la fissuration. Les fissures horizontales induites par le mouillage ont été fermées par le chargement à des succions ≤ 9 MPa. Les résultats des essais de compression oedométrique sur les mélanges de bentonite ont montré que l'effet combiné de la succion et de la contrainte sur le comportement global en compression du mélange de bentonite était insignifiant au stade pseudo-élastique, mais significatif au stade plastique - un indice de compression index C_c^* plus important a été observé pour une succion plus faible et une contrainte plus élevée.En ce qui concerne le comportement d’endommagement, le mouillage a généré principalement des fissures dans la zone marginale des pellets, en raison du transfert plus facile de la vapeur d'eau à travers les fissures marginales produites par la fabrication. Ce phénomène a été observé sur des pellets humidifiés dans des conditions de gonflement libre et sur des pellets de mélange de bentonite humidifié lors de l'essai à l'œdomètre. Au contraire, le chargement était susceptible de générer des fissures étendues, se propageant du centre des pellets vers la bordure en raison d'une forte concentration de contrainte localisée pour s ≥ 25 MPa. Un coefficient d'endommagement D a été défini comme le rapport entre le volume de fissuration du pellet (c'est-à-dire le volume des macropores à l'intérieur du pellet) et le volume total du pellet. Un modèle d'endommagement a été développé et adapté aux résultats expérimentaux, permettant une description quantitative de l'endommagement induit par la succion et la contrainte.Une loi de comportement à triple structure avec prise en compte de l’endommagement a été proposé pour caractériser le comportement hydromécanique du mélange de pellet/poudre de bentonite. Les paramètres du modèle ont été déterminés essentiellement sur la base des résultats expérimentaux issus de cette étude. Les résultats de Molinero-Guerra et al. (2019) et de Darde (2020) ont été exploités pour la validation du modèle proposé
In the geological disposal of high-level and intermediate-level radioactive wastes, bentonite pellet/powder mixture has been proposed as an optional sealing/backfilling material. To ensure the long-term safety of repository, it is essential to well understand the hydro-mechanical behaviour of bentonite pellet/powder mixture. The mixture samples may be damaged with cracking, compromising the long-term performance of the geological disposal facilities. The damage behaviour of bentonite pellet/powder mixture is thus necessary to be clarified. Suction-controlled oedometer compression test, Mercury Intrusion Porosimetry (MIP) and Micro-Computed Tomography (μCT) were conducted on bentonite pellet/powder mixtures. As bentonite pellet played an indispensable role in the behaviour of bentonite mixture, uniaxial compression tests, MIP and μCT were carried out on single cylindrical shape bentonite 32-mm pellet. A combined method of MIP /μCT was proposed for determining the enlarged pore size distribution of pellet with large cracks.During instantaneous unloading from oedometer tests, a suction increase was identified due to the stress release. The suction increase depended on both the effects of suction and stress. The observed variation of suction increase due to the suction effect was explained by the changes of the slopes of SWRCs, while that due to the stress effect resulted from the decrease of large pores.The results from the uniaxial compression test on single pellets showed that the uniaxial shear strength, the crack closure (CC) stress, the crack initiation (CI) stress, the crack damage (CD) stress and the Young’s modulus decrease with suction decreasing, evidencing the suction effect through softening and cracking. The wetting-induced horizontal cracks were closed by loading at suctions ≤ 9 MPa during the crack closure stage. Results from the oedometer compression tests on bentonite mixtures showed that the combined effect of suction and stress on the global compression behaviour of bentonite mixture were insignificant in the pseudo-elastic stage, but significant during the plastic stage - a larger compression index C_c^* was observed under a lower suction and a higher stress.Regarding the damage behaviour, wetting preferentially generated cracks in the marginal area of pellets, due to the easier water vapour transfer through the marginal fabrication-produced cracks. This phenomenon was observed from single pellet wetted under free swelling condition and from pellets of bentonite mixture wetted in the oedometer test. On the contrary, loading was apt to generate extended cracks propagating from the pellet centre to the border due to some localised high stress concentration for s ≥ 25 MPa. Then, a damage coefficient D was defined as the the ratio of the pellet cracking volume (i.e., the volume of macro-pores inside pellet) to the total pellet volume. A damage model was developed and fitted to the experimental results, allowing the quantitative description of wetting and loading-induced damage.A triple-structure hydro-mechanical constitutive damage model was proposed to characterize the hydro-mechanical behaviour of MX80 bentonite pellet/powder mixture. The model parameters were determined essentially based on the back-analysis of the experimental results of this study. Then, the results of Molinero-Guerra et al. (2019) and Darde (2020) were exploited for the validation of the proposed model

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Molines, Estelle. "Modèles d'endommagement à convexe fixe : application au flambage." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2343.

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Abstract:

Certains résultats obtenus en flambage plastique sont étendus aux structures élasto-endommageables. Le critère de Nguyen d'unicité de réponse en vitesses est difficile à utiliser en endommagement car le domaine des forces admissibles dépend généralement des variables internes. On introduit ici une classe de modèles d'endommagement relevant du cadre standard généralisé à convexe fixe par ajout de variables internes "complémentaires". Pour le flambage de la poutre de Shanley, une variante à convexe fixe du modèle de Marigo est utilisée. Le flambage de la variante élasto-endommageable de la poutre d'Hutchinson s'accompagne du développement d'une zone de décharge, mais avec des modules de décharge dépendant de l'histoire de la déformation, ce qui a constitué une difficulté majeure. Un continuum de charges critiques est là aussi mis en évidence. Les branches bifurquées sont caractérisées par un problème de Cauchy
Some results of elastic-plastic buckling are extended to the field of damaged structures. Nguyen introduced a criterion of uniqueness of rate response. The use of this criterion is complicated in the case of damage because the reversibility domain usually depends on internal variables. A class of damage models is introduced by adding " complementary " internal variables that lead to obtain a fixed convex domain. A simple variant version and an equivalent formulation of Marigo's model are presented in this context. Two classical buckling problems are reinterpreted. The advantages of a fixed convex domain are brought out by studying the buckling of shanley's beam. The Hutchinson's beam, in its damage version, exhibits an unloading zone. Unlike the plastic case, the unloading modulus depends on the strain history, which is a major difficulty. The existence of a continuum of critical buckling loads has been proved and the bifurcated branches are obtained by solving a Cauchy's equation

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Mattei, Laurent. "Pliabilité des tôles en alliages d'aluminium pour la carrosserie automobile analyse des mécanismes d'endommagement." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00665574.

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Les alliages d'aluminium de la série 5xxx et 6xxx sont des matériaux de choix pour la carrosserie automobile. Le panneau extérieur est généralement en alliage 6xxx et le panneau intérieur en 5xxx. Les deux sont assemblés par sertissage. Le sertissage consiste à replier la tôle extérieure sur la tôle de renfort. Ce procédé peut conduire à des états de surfaces insatisfaisants pour la tôle externe. Ce travail porte sur la caractérisation de la pliabilité des alliages 6xxx. L'influence du taux de manganèse et du temps de traitement thermique de Bake Hardening a été examinée.Les mécanismes d'endommagement d'alliages d'aluminium 6xxx durant l'essai de pliage ont été déterminés expérimentalement et par éléments finis. Les alliages d'aluminium s'endommagent par la formation de bandes de localisation de la déformation à travers l'épaisseur de la tôle. Ces bandes de localisation entraînent la formation d'une ondulation de surface en peau externe, de striction puis fissuration des grains. Les travaux suivants ont été effectués :* quantification expérimentale de la localisation basée sur des observations EBSD,* étude de la localisation de la déformation par un modèle mécanique basée sur la microstructure,* étude de la striction de grains par plasticité cristalline.Les conclusions suivantes ont été tirées :* la texture initiale, de type aléatoire, permet d'expliquer l'initiation de la localisation de la déformation,* la répartition spatiale de la dureté et le taux d'écrouissage en grande déformation sont les paramètres principaux contrôlant la localisation de la déformation,* l'interaction entre premiers grains voisins est responsable de la striction des grains de la peau externe.

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Guerre, Catherine. "Etude des mécanismes d'endommagement d'un système barrière thermique déposé sur un superalliage base nickel." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2002. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00936161.

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Abstract:

Les systèmes barrières thermiques constitués d'un revêtement céramique et d'une sous-couche d'accrochage déposés sur un superalliage sont développés pour les aubes mobiles de turbine haute pression des turboréacteurs. La durée de vie de l'aube estcorrélée à l'écaillage de la barrière thermique.Cette thèse a permis d'améliorer la compréhension des mécanismes à l'origine de l'endommagement du système barrière thermique sous des sollicitations complexes, proches des sollicitations des aubes en conditions réelles. Dans ce but, des essais d'oxydation isotherme, d'oxydation anisotherme et de fatigue anisotherme ont été réalisés. Les essais ont été interrompus avant la durée de vie afin d'étudier les mécanismes, les cinétiques d'endommagement et de déterminer la résistance résiduelle à l'écaillage. Les différents mécanismes d'endommagement et leurs conséquences sur la résistance à l'écaillage ont été discutés en fonction de la nature des sollicitations thermiques et / ou mécaniques imposées et en fonction du taux de soufre dans le superalliage.

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Guindon, Marie-Andrée. "Étude du comportement des resurfaçages adhérents mécanismes d'endommagement et influence des paramètres de conception." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2003. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1228.

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Abstract:

Au Québec, les conditions climatiques très rudes, l'emploi grandissant de sels de déverglaçage et l'augmentation des charges routières provoquent la dégradation prématurée des réseaux routiers. Les réseaux routiers canadiens et québécois comportent de nombreuses infrastructures en béton armé présentant des problèmes sévères de durabilité. À chaque année, de nombreuses structures doivent être réhabilitées et parmi celles-ci, on compte notamment les tabliers de pont en béton armé. Habituellement, le béton du tablier de pont est détérioré sur une profondeur plutôt faible. Il est donc très avantageux de réparer uniquement cette surface dégradée et de conserver le béton encore sain, au lieu de procéder au remplacement complet du tablier. La réhabilitation au moyen d'un resurfaçage mince adhérent pourrait s'avérer la solution la plus économique, toutefois, celle-ci doit être durable. Cependant, les réparations par un resurfaçage mince adhérent doivent être étudiées et bien maîtrisées pour pouvoir profiter pleinement des avantages de cette technique. Ce mémoire présente la deuxième partie d'une étude réalisée à l'Université de Sherbrooke au sein du groupe de recherche sur le béton. Ce travail de recherche a permis d'évaluer la performance structurale de dalles en béton armé réparées à l'aide de plusieurs types de resurfaçages adhérents. La performance structurale a été analysée en soumettant les dalles réparées à une sollicitation cyclique en flexion sous une charge concentrée correspondant à environ 60% de la charge de rupture. L'orientation des dalles sur le banc d'essai de flexion a été variée de manière à pouvoir étudier le comportement de resurfaçages localisés en zone comprimée (fibre supérieure) ou en zone tendue (fibre inférieure).--Résumé abrégé par UMI.

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Le, Gall Thomas. "Simulation de l'émission acoustique : Aide à l'identification de la signature acoustique des mécanismes d'endommagement." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI005/document.

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Abstract:

L’Emission Acoustique (EA) est une technique de contrôle non-destructif consistant en la mesure et l’interprétation de la signature acoustique de mécanismes d’endommagement. Dans l’approche conventionnelle (approche phénoménologique), l’interprétation des données issues des mesures par EA s’appuie sur des corrélations empiriques entre des caractéristiques de la source (le mécanisme d’endommagement) et le signal mesuré. Les modifications dues à la chaine d’acquisition de l’EA sont donc ignorées. Or, la propagation dans le matériau, la mesure par le capteur et le traitement par le système d’acquisition modifient la forme du signal et l’information qu’il transporte. Cela rend difficile l’identification de la source, et la comparaison des résultats issus d’essais effectués dans des conditions différentes. Une partie de la réponse à ces problèmes réside dans la prise en compte des étapes de transformation du signal d’EA. C’est l’objectif de l’approche quantitative de l’EA. Cette approche repose sur l’utilisation de techniques de modélisation pour évaluer l’impact de chaque étape de transformation sur le signal. Le premier volet de cette étude porte sur la validation des techniques utilisées pour simuler les étapes de transformation du signal d’EA. La méthode des éléments finis (MEF) est utilisée pour simuler la propagation du signal au sein du matériau. L’effet du capteur est quant à lui simulé par sa fonction de sensibilité, mesurée par la méthode de réciprocité, et utilisée comme fonction de transfert. Le second volet porte sur l’utilisation de ces techniques pour évaluer l’impact, sur le signal d’EA, des paramètres (position, temps de montée, amplitude) d’une source simple modélisée par des dipôles de force. Trois géométries d’éprouvette sont étudiées : une première éprouvette assimilable à une plaque, une seconde assimilable à une poutre de section rectangulaire et une dernière dont les dimensions sont intermédiaires entre une plaque et une poutre. Les résultats obtenus montrent que les signaux se propagent au sein des éprouvettes suivant des modes bien définis. Ces modes de propagation sont dépendants de la géométrie de l’éprouvette. Chaque source sollicite les modes différemment. Ainsi leur étude permet de réunir des informations sur la source afin de l’identifier. Par ailleurs, cette étude a permis de mettre en évidence des descripteurs pertinents pour l’identification des sources d’EA. Les descripteurs, corrélés entre eux, permettent une nette séparation des signaux en classes en fonction de la source. Ces résultats, obtenus en surface matériau, ne prennent pas en compte l’effet du capteur. Lorsque celui-ci est pris en compte, la signature modale des sources est modifiée ainsi que la valeur des descripteurs calculés. Cela conduit à un recouvrement des classes de signaux rendant plus difficile l’identification des sources
Acoustic emission (AE) is a non-destructive testing technique consisting in measuring and interpreting the acoustic signature of damage mechanisms. In a conventional treatment approach (phenomenological approach), the interpretation of data measured by AE is based on empirical correlations between the source (the damage mechanism) parameters and the measured signal. Therefore, the modifications due to the acquisition chain of acoustic emission are ignored. Yet, propagation of the waves in the material, measures made by the sensor and signal treatments made by the acquisition system modify the signal and the information it carries. As a consequence, identification of the source and comparison with results from other tests made in different conditions are difficult. To find a solution to these problems, one can take into account the different steps of the acquisition chain. This is the goal of Quantitative Acoustic Emission (QAE). This approach is based on modelling techniques to evaluate the impact of each step of the acquisition chain on the AE signal. The first part of this study concerns the experimental validation of the modelling techniques that were used in simulating the steps of the acquisition chain. The Finite Element Method (FEM) is used in simulating the signal propagation inside the material. The sensor effect on the signal is simulated by its sensitivity function, measured by the reciprocity method and used as a transfer function. The second part deals with using these techniques to evaluate the impact of simple AE sources on the AE signal. These simple sources are considered as a point source and modelled by dipole forces. Three tensile specimen geometries are studied: a first specimen that can be compared to a plate, a second specimen that can be compared to a beam and a third specimen of intermediate dimensions. The obtained results show the mechanical waves propagate inside the specimens as modes. These modes depend on the specimen geometry. Each source excites the wave propagation modes in a different manner. Consequently, studying the excited modes, one can gather useful information on the AE source to identify it. In addition, this study highlighted relevant signal parameters to identify AE sources. The correlation of these parameters allows segregating the signals as a function of the source. These results obtained at the material surface don’t take into account the sensor modifications on the signal. The sensor modifies the modal signature of the sources as well as the value of the calculated parameters. This leads to more difficulties in identifying the AE sources

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Hamadouche, Ines. "Mécanismes d'endommagement d'un composite à matrice céramique revêtu d'une barrière environnementale sous sollicitations multiphysiques." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST020.

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Abstract:

Cette étude s'inscrit dans le développement de la prochaine génération de moteurs d'avion. Les composites à matrice céramique (CMC) en SiC/SiC sont aujourd'hui des matériaux prometteurs pour être introduits dans les zones chaudes des turboréacteurs. Néanmoins, l'environnement extrême du moteur implique de protéger le CMC par un revêtement jouant le rôle de barrière environnementale (EBC) contre les espèces oxydantes. Dans ce contexte, cette étude a consisté à caractériser, modéliser et comprendre les mécanismes d'endommagement du système CMC/EBC sous des sollicitations multiphysiques couplées thermique/mécanique et thermique/oxydation représentatives de l'environnement du moteur. Pour répondre à cette problématique, plusieurs configurations d'essais à haute température (>1200°C) sous gradients thermiques (chauffage laser) couplés à un chargement mécanique (flexion 4 points) ou un environnement oxydant (vapeur d'eau) ont été mises en place. L'analyse de l'instrumentation utilisée (détection de l'endommagement par émission acoustique, mesure de champs thermiques et cinématiques) complétée par des analyses post-mortem au MEB et des simulations éléments finis ont permis d'étudier l'impact des chargements et des états de contraintes sur la fissuration du revêtement. Le couplage entre la fissuration du revêtement et l'oxydation du système a également été investigué
This study is part of the development of the next generation of aircraft engines. Ceramic matrix composites (CMC) made from SiC/SiC are today promising materials for use in aircraft engines hot areas. However, the engine extreme environment requires the CMC to be protected by an environmental barrier coating (EBC) against oxidizing species. In this context, this study consisted in characterizing, modeling and understanding the damage mechanisms of the CMC/EBC system under coupled multiphysical loadings (thermal/mechanical and thermal/oxidation) representative of engine conditions. To address this issue, several test configurations were set up at high temperature (>1200°C) under thermal gradients (laser heating) coupled with mechanical loading (4-point bend test) or an oxidizing environment (steam). Thanks to the instrumentation used (damage detection by acoustic emission, measurement of thermal and kinematic fields), post-mortem SEM analysis and finite element simulations, the impact of loading and stress conditions on the coating cracking were studied. The coupling between coating cracking and system oxidation was also investigated

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Daguerre, Jean-Pierre. "Conséquences d'un critère de stabilité pour quelques problèmes d'endommagement de structures." Paris 13, 1993. http://www.theses.fr/1993PA132025.

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Abstract:

L'objet de la thèse est d'étudier l'endommagement dans des structures dont le comportement présente un caractère adoucissant. On introduit donc, dans le chapitre i les notions générales concernant la modélisation de l'endommagement, ainsi que la définition d'un critère de stabilité, servant à sélectionner les multiples solutions possibles du problème d'évolution. On propose ensuite, dans le chapitre ii de montrer dans le cas des structures massives, que comme il peut ne pas exister de solutions stables au sens du critère prédéfini, on est conduit naturellement à relaxer le problème d'évolution. Cette relaxation dont on trouve les fondements mathématiques résumés dans l'unique annexe de ce document, permet alors de trouver des solutions stables mais dans un sens généralisé, qui s'interprètent comme des mélanges fins de matériau sain et endommage, en chaque point de la structure. Cette approche développée dans le cas des lois de comportement brutal-partiel, sera ensuite étendue à certains modèles progressif-partiel. Dans les chapitres ii et iv, on s'intéresse cette fois à des structures élancées. En adoptant la même démarche, on voit, notamment dans le cas des plaques, que cela conduit également à des solutions stables généralisées. Dans le chapitre v, on s'intéresse à des lois d'endommagement régularisées par l'adjonction d'un terme en gradient de déformation dans l'énergie. La démarche est mise en œuvre sur un exemple unidimensionnel. Les effets de la régularisation sont mis en évidence en comparant avec les résultats obtenus dans les trois chapitres précédents. Enfin, on propose une modélisation de l'endommagement par décohésion dans les structures collées (chapitre vi). On s'attache surtout à démontrer l'existence de solutions au problème d'évolution. La décohésion d'une poutre composite en traction simple, permet d'illustrer la méthode.

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Le, Druillennec Marie. "Etude des mécanismes d'endommagement de films minces métalliques déposés sur substrats souples pour l'électronique flexible." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI108/document.

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Abstract:

Depuis une vingtaine d'années, des composants électroniques flexibles sont développés. Ces composants étant amenés à se tordre, à s'étirer et à se fléchir au cours de leur utilisation, le développement de composants ayant une bonne fiabilité mécanique est primordial. Ce travail s'est concentré sur les films métalliques d'argent déposés par impression jet d'encre ou sérigraphie sur des substrats de polyimide, servant à l’interconnexion électrique entre composants actifs. Deux mécanismes d’endommagement sont observables dans ces systèmes : la fissuration et le flambement par délaminage.Premièrement, pour caractériser expérimentalement ces deux phénomènes, des tests de traction sont réalisés sous microscope optique, afin de suivre l'évolution des fissures au cours de la déformation et sous interféromètre optique, afin de suivre les cloques de délaminage. Une analyse d'images est réalisée afin d'obtenir l'évolution de l'espacement entre fissures au cours de la déformation. L'existence de deux régimes de fissuration est observée : la fissuration longue et droite pour les films épais et la fissuration courte et en forme de zigzag pour les films minces. Le suivi des profils de cloques permet d'obtenir l'évolution de leur forme au cours de la déformation.Ensuite, afin d'éclairer les observations expérimentales, les phénomènes à l'étude sont modélisés par élément finis. Ainsi l'origine des deux régimes de fissuration est expliquée par un effet géométrique de l'épaisseur du film. Un modèle élastoplastique bidimensionnel de relaxation de contraintes dans le film permet d'obtenir un encadrement de l'espacement entre fissures au cours de la déformation. À partir du suivi des cloques, un modèle tridimensionnel permet de réaliser une identification des paramètres de la zone cohésive à l'interface film/substrat, où une énergie d'adhésion de 2 J.m-2, une contrainte critique de 20 MPa et un paramètre de mixité modale de 0,4 sont déterminés. Ces valeurs sont en accord avec la littérature
Over the past 20 years, new improvements in materials and processes led to the development of printed flexible electronics. Flexible electronics devices subjected to bending, twisting, or stretching during their lifetime, the development of device with high reliability is therefore of great importance for the efficiency of electrical connection. This work investigates the mechanical reliability of inkjet or screen-printed Ag thin films on polyimide substrates dedicated to the electrical interconnection of active components. Expected mechanical failure modes are film cracking and buckling delamination.First of all, in order to characterized the two mechanisms, tensile tests are performed under an optical microscope to follow cracks and under an optical interferometer to follow buckles. In order to obtain crack spacing evolution during deformation, an image processing is realized. Two types of cracks are observed: long and straight cracking for thick films and small and zigzag shape cracking for thin films. The evolution of buckles shape with imposed tensile deformation is characterized.In a second time, in order to understand experimental observations, mechanical failure modes are analysed with finite elements models. The origin of the two types of cracking are explained by a geometrical effect of film thickness. A elastoplastic shear lag bidimensional model gives upper and lower bonds of crack spacing during deformation. A three-dimensional model allows identification of cohesive zone model parameters at film/substrate interface, from experimental buckle shape. An adhesion energy of 2 J.m-2 , a critical strength of 20 MPa and a mode mixity parameter of 0.4 are determined. These values are in good agreement with literature

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Jeannetaud, Pascal. "Étude paramétrique du comportement de coudes en composite sous pression interne : prévision et mécanismes d'endommagement." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10028.

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Abstract:

Les matériaux composites sont aujourd'hui largement employés dans l'industrie. Un des secteurs porteurs est celui de la tuyauterie industrielle, où la conception, la fabrication et les performances des tubes en matériaux composites sont aujourd'hui mécaniquement assez bien maîtrisées. Cette tuyauterie n'est cependant pas uniquement constituée de tubes droits, mais comporte d'autres éléments, tels que des coudes. Ces zones de raccordement, aujourd'hui encore dimensionnées de façon empirique, sont autant de points faibles potentiels. Ce travail, dont l'originalité réside en particulier dans l'aspect industriel de la structure étudiée, avait pour objectifs : de préciser les comportements mécaniques de coudes sous différentes lois de pression interne, ainsi que les mécanismes de fissuration associés, d'estimer le comportement de quatre familles de matériaux, se différenciant entre elles par la nature de l'ensimage des renforts ou la structure de tissage employée, de relier les lois de comportements obtenues aux calculs prévisionnels. Nous avons, entre autre, montré dans cette étude : la supériorité de certains matériaux (ensimés spécifique époxy ou tissés taffetas) pour l'ensemble des lois de chargement, l'influence de l'interface sur les critères de fin d'essai (perlage et premier endommagement), en chargement monotone croissant et pour des sollicitations à long terme, l'incidence de la conception et de la qualité de fabrication du coude sur ses propriétés mécaniques, nous conduisant ainsi à redéfinir un nouveau produit, la possibilité d'utiliser les éléments finis pour le dimensionnement et l'optimisation de coudes, et, de façon générique, de structures composites industrielles complexes.

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Berteaux, Olivier. "Etude des mécanismes d'écrouissage et d'endommagement cycliques des alliages TiAl élaborés par métallurgie des poudres." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2310.

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Abstract:

Cette étude traite des mécanismes de déformation qui régissent la fatigue oligocyclique suivant la microstructure d'alliages TiAl issus de la métallurgie des poudres. Une étude préliminaire montre que la gamme Tournage – Polissage mécanique est la plus adaptée à l'usinage des éprouvettes. Les microstructures élaborées via divers traitements thermiques post – CIC, ont été caractérisées par analyse quantitative. Celles devant être sollicitées en fatigue à 20 et 500°C, ont été sélectionnées en fonction de leur comportement en traction. Une plus grande proportion de grains lamellaires réduit le libre parcours moyen des dislocations et renforce la consolidation statique. Ce paramètre agit aussi principalement sur la consolidation cyclique, selon toutefois une relation inverse : le taux de consolidation est piloté par la formation de la structure veine qui nécessite d'autant moins de déformation plastique que l'espace moyen réservé à l'enchevêtrement des dislocations est grand. Une microstructure totalement lamellaire à gros grains, fines lamelles et joints de grains dentelés, semble offrir le meilleur compromis entre consolidation, niveau de contrainte et durée de vie
This investigation deals with the deformation mechanisms of low cycle fatigue of powder metallurgy TiAl alloys as a function of microstructure. A preliminary study reveals that turning followed by mechanical polishing is the most adequate machining procedure for test specimens. The microstructures tailored through a number of post – HIP heat treatments, have been characterised by quantitative analysis. The ones to be tested in fatigue at 20 and 500°C, have been selected according to their tensile behaviour. A greater amount of lamellar grains tends to reduce the mean free path for dislocations and to reinforce the static work hardening. This microstructural parameter also affects the cyclic hardening, but in an opposite manner : the strain hardening rate is governed by the formation of vein-like structure which requires less plastic deformation as the mean spacing between obstacles for the onset of dislocation tangles is large. A fully lamellar microstructure having a large grain size, a fine lamellar spacing and serrated grain boundaries appears to offer the best compromise between strain hardening, stress level and fatigue life

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Daouben, Estelle. "Compréhension des mécanismes d'endommagement en surface des outils de forge à chaud : effets des lubrifiants." Valenciennes, 2009. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/098afdfd-84bc-42ce-801d-630af646d436.

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Abstract:

Les conditions de contact et de frottement en forge à chaud engendrent des sollicitations thermomécaniques importantes qui induisent différents modes d’endommagement des outillages. L’objectif principal de la thèse vise à quantifier la capacité des lubrifiants à réduire ou retarder ces endommagements. En premier lieu, le choix d’un banc d’essai de laboratoire permettant la caractérisation tribologique appliquée au domaine de la mise en forme est présentée et justifiée. La méthodologie d’utilisation du banc d’essai est détaillée. Les résultats fournis par le banc sont présentés sous forme d’indicateurs de performances, permettant de quantifier les capacités du lubrifiant à réduire le frottement ou à protéger les surfaces, côtés pièces et côtés outils. Ensuite, une première campagne d’essais montre la fiabilité et la robustesse du banc d’essai, notamment en termes de sensibilité et de répétitivité. Enfin, une seconde campagne d’essais conduit à la qualification des solutions aqueuses graphitées, utilisées comme lubrifiant en forgeage à chaud des aciers. Les résultats présentent les performances du lubrifiant graphité en fonction de sa composition (granulométrie, liant), de son mode d’application où des sollicitations mécaniques qu’il subit
The conditions of contact and friction encountered in hot forging generate important thermo mechanical stresses which induce various damaging modes on the tools. The principal objective of the thesis aims at quantifying the capacity of the lubricants to reduce or delay these damages. First, the choice of a laboratory friction test allowing the tribological characterization applied to hot steel working is presented and justified. The methodology of use of the test bench is detailed. Results provided by the friction test are presented as performance pointers, allowing quantifying the capacities of the lubricant to reduce friction or to protect work piece and tool surfaces. Second, a first series of tests is run. Results show the reliability and the robustness of the test bench, in particular in terms of sensitivity and repeatability. Finally, a second series of tests is performed. It leads to the qualification of the graphite aqueous solutions, used as lubricant in hot forging of steels. The results present the performances of the graphite lubricants according to their composition (grain size distribution, binder), their spraying technique, and the mechanical loadings they undergo

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Baffie, Natacha. "Influence de la microstructure de différents aciers inoxydables sur leurs mécanismes d'endommagement en fatigue oligocyclique." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG4211.

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Laribou, Hicham. "Mécanismes d'endommagement et de traitement des surfaces métalliques par un jet d'azote à basse température." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ041S/document.

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Abstract:

Un jet d’azote à basse température et généré à haute pression est utilisé pour le décapage et le traitement de surfaces. Ce procédé est en cours de développement. Il se présente comme une écotechnologie au regard des procédés de décapage conventionnels. L’interaction jet/matière impactée dépend de nombreux paramètres : paramètres liés à la formation et à la nature physique du jet d’une part, paramètres mécaniques et thermiques de la cible d’autre part. Ces différents éléments se composent pour produire une grande variété de modes d’endommagement (rupture par clivage, fissuration, écaillage, fragmentation des grains, expansion de cavités, déformation plastique et rupture ductile). Pour comprendre les mécanismes physiques responsables de ces diverses formes d’endommagement, une étude expérimentale sur quatre matériaux métalliques est présentée. Cette étude a montré que le choc thermo-mécanique et l’effet de souffle dus à l’impact du jet peuvent expliquer la superposition de plusieurs modes d’endommagement dans le même test. Le mécanisme d’endommagement principal est la décohésion du matériau due aux contraintes thermo-élastiques de traction engendrées par le choc thermique. La fragmentation des grains et le transport ultrarapide de l'azote dans une couche profonde sous la surface impactée et leurs relations avec le durcissement de la couche superficielle sont explorés dans le cas de l’acier E24. Les résultats suggèrent qu'un tel traitement de surface pourrait être efficace pour le durcissement du matériau
Nitrogen jets have been used recently for matter removal as well as surface treatment. The process consists in projecting onto a surface a low temperature jet obtained from releasing the liquid nitrogen stored in a high pressure tank through a nozzle. This work is aimed at understanding the highly complex jet/material surface interaction mechanisms. Depending on the impacted material, the thermo-mechanical shock and blast effect induced by the jet can activate a wide range of damage mechanisms, including cleavage, crack nucleation and spalling, as well as plastic deformation, void expansion and localized ductile failure. The test parameters (standoff distance, dwell time, operating pressure) play a role in selecting the dominant damage mechanism, but combinations of these various modes are usually present. The main damage mechanism is the decohesion of the material due to thermo-elastic stress generated by the thermal shock. The fragmentation of grains and high-speed transport of nitrogen in a deep layer below the impacted surface and their relationship with the hardening of a surface layer are explored in the case of the steel E24. The results suggest that such surface treatment may be effective for the hardening of the material surface

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Nziakou, Yannick. "Analyse multi-échelle des mécanismes d'endommagement des matériaux composites à morphologie complexe destinés à l'aéronautique." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066553/document.

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Abstract:

L’étude porte sur la propagation lente de fissure à température ambiante dans deux classes de polymères à l’état vitreux : le PMMA et la résine époxy-amine stœchiométrique DGEBA-IPD comme prototypes respectifs de thermoplastique (TP) et de thermodurcissable (TD). Des mélanges TD/TP présentant une séparation de phase de nano-domaines de thermoplastique dans une phase dominante de thermodurcissable ont été aussi explorés en vue de leur intérêt en tant que matrice à morphologie complexe utilisée dans les composites à renfort de fibre de carbone destinés à l’aéronautique. Un montage expérimental original a été développé pour le suivi in situ de propagation lente de fissures, combinant une caméra optique, un microscope à force atomique (AFM) et un échantillon sollicité en géométrie Double Cleavage Drilled Compression (DCDC). La possibilité d’accéder ainsi à une gamme de vitesses de propagation entre le pm/s et le nm/s a permis de mettre en évidence pour la toute première fois un régime de propagation stationnaire dans les thermodurcissables (résines pures et mélanges TD/TP) analogue au comportement établi pour les thermoplastiques, et de le caractériser en termes d’une loi cinétique reliant la vitesse de propagation au facteur d’intensité des contraintes (SIF). L’analyse in situ AFM a de plus permis de caractériser les différentes modalités de déformation à l’échelle de la zone de process en combinant l’imagerie topographique et des techniques de corrélation d’images numériques (DIC). Un modèle de prédiction des énergies de rupture en propagation stationnaire ainsi qu’en régime de stick-slip a été développé, en intégrant les champs de déformation visco-plastiques mesurés dans la zone de process, la vitesse de déformation locale, et la loi de comportement des matériaux mesurée à l’échelle macroscopique
This work deals with the slow crack growth in glass polymer materials at room temperature, namely PMMA and stoechiometric epoxy-amine DGEBA-IPD resin as archetypes of thermoplastic (TP) and thermoset (TS) respectively. TS/TP blends developing phases separation in nano-domains of thermoplastic during the cure process have also been studied since they are used as matrix with a complex morphology in carbon fibers reinforced composites materials for aircrafts. An innovative experimental setup has been developed for in situ investigation of slow crack growth by combining optical measurements, in situ atomic force microscopy (AFM) and a Double Cleavage Drilled Compression (DCDC) sample. By this way, a steady state crack propagation regime has been highlighted for a first time in thermosets (pure and TS/TP blends) with crack speed ranging from pm/s to nm/s. Thus crack speed and stress intensity factor (SIF) diagrams were established for each material. Furthermore, in situ AFM images allowed characterizing deformations at the process zone scale by combining topographic imaging with Digital Images Correlation (DIC) technique. Finally, we developed a model for predicting fracture energy for steady state propagation and stick-slip regime, based on the visco-plastic strain fields measured round the process zone, the local strain rate, and the constitutive laws of materials measured at the macroscopic scale

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Nziakou, Yannick. "Analyse multi-échelle des mécanismes d'endommagement des matériaux composites à morphologie complexe destinés à l'aéronautique." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066553.

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Abstract:

L’étude porte sur la propagation lente de fissure à température ambiante dans deux classes de polymères à l’état vitreux : le PMMA et la résine époxy-amine stœchiométrique DGEBA-IPD comme prototypes respectifs de thermoplastique (TP) et de thermodurcissable (TD). Des mélanges TD/TP présentant une séparation de phase de nano-domaines de thermoplastique dans une phase dominante de thermodurcissable ont été aussi explorés en vue de leur intérêt en tant que matrice à morphologie complexe utilisée dans les composites à renfort de fibre de carbone destinés à l’aéronautique. Un montage expérimental original a été développé pour le suivi in situ de propagation lente de fissures, combinant une caméra optique, un microscope à force atomique (AFM) et un échantillon sollicité en géométrie Double Cleavage Drilled Compression (DCDC). La possibilité d’accéder ainsi à une gamme de vitesses de propagation entre le pm/s et le nm/s a permis de mettre en évidence pour la toute première fois un régime de propagation stationnaire dans les thermodurcissables (résines pures et mélanges TD/TP) analogue au comportement établi pour les thermoplastiques, et de le caractériser en termes d’une loi cinétique reliant la vitesse de propagation au facteur d’intensité des contraintes (SIF). L’analyse in situ AFM a de plus permis de caractériser les différentes modalités de déformation à l’échelle de la zone de process en combinant l’imagerie topographique et des techniques de corrélation d’images numériques (DIC). Un modèle de prédiction des énergies de rupture en propagation stationnaire ainsi qu’en régime de stick-slip a été développé, en intégrant les champs de déformation visco-plastiques mesurés dans la zone de process, la vitesse de déformation locale, et la loi de comportement des matériaux mesurée à l’échelle macroscopique
This work deals with the slow crack growth in glass polymer materials at room temperature, namely PMMA and stoechiometric epoxy-amine DGEBA-IPD resin as archetypes of thermoplastic (TP) and thermoset (TS) respectively. TS/TP blends developing phases separation in nano-domains of thermoplastic during the cure process have also been studied since they are used as matrix with a complex morphology in carbon fibers reinforced composites materials for aircrafts. An innovative experimental setup has been developed for in situ investigation of slow crack growth by combining optical measurements, in situ atomic force microscopy (AFM) and a Double Cleavage Drilled Compression (DCDC) sample. By this way, a steady state crack propagation regime has been highlighted for a first time in thermosets (pure and TS/TP blends) with crack speed ranging from pm/s to nm/s. Thus crack speed and stress intensity factor (SIF) diagrams were established for each material. Furthermore, in situ AFM images allowed characterizing deformations at the process zone scale by combining topographic imaging with Digital Images Correlation (DIC) technique. Finally, we developed a model for predicting fracture energy for steady state propagation and stick-slip regime, based on the visco-plastic strain fields measured round the process zone, the local strain rate, and the constitutive laws of materials measured at the macroscopic scale

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Aymard-Vinet, Corinne. "Modèles tridimensionnels d'endommagement de matériaux composites à matrice céramique en dynamique rapide." Bordeaux 1, 1997. http://www.theses.fr/1997BOR10561.

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Abstract:

L'objet de cette recherche est la modelisation de l'endommagement des materiaux composites a matrice ceramique, soumis a des sollicitations dynamiques. Apres une analyse phenomenologique du comportement a l'impact de ces materiaux, plus particulierement d'une ceramique renforcee par des fibres courtes et d'un stratifie a matrice vitroceramique, des outils mathematiques capables de decrire le comportement non-lineaire de ces materiaux ont ete mis en place dans le code explicite lagrangien dyna3d. La recherche s'est articulee autour de trois points. ? Un modele d'endommagement micromecanique, prenant en compte l'anisotropie induite par le chargement et le caractere unilateral des ceramiques a ete construit pour reproduire le comportement des materiaux fragiles. Cet endommagement est evolutif et tridimensionnel. ? Un algorithme de contact-impact, permettant en particulier de modeliser le delaminage pour un composite stratifie, a ete introduit dans le code dyna3d. Il s'appuie sur la resolution d'un probleme non-lineaire de riemann a l'interface interlaminaire. ? Pour completer la modelisation d'un stratifie a matrice vitroceramique, un modele d'endommagement intralaminaire a ete developpe en considerant l'evolution de la multifissuration de la matrice et la rupture statistique des fibres au sein des plis unidirectionnels.

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Pham, Thi Thanh Thao. "Un modèle d'endommagement à gradient de déformation à partir de la méthode d'homogénéisation pour les matériaux fragiles." Paris 13, 2010. http://www.theses.fr/2010PA132034.

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Abstract:

Un modèle d'endommagement à gradient de déformation à partir de la méthode d'homogénéisation pour les matériaux fragiles Dans ce travail de thèse, nous avons construit un. Modèle de prédiction de la rupture des matériaux fragiles contenant une source de concentration de contrainte. Nous avons d'abord développé une méthodologie d'homo-généisation pour établir les relations constitutives du gradient de déformation dans un matériau hétérogène. Lorsque le gradient de déformation n'est pas négligeable, la, procédure d'homogénéisation inclue le gradient de déformation dans la loi constitutive de manière naturelle. Ensuite, comme application de cette méthodologie, nous avons construit les relations constitutives pour un matériau élastique linéaire bidimensionnel avec des microfissures par l'adaptation du schéma d'auto-cohérence. Les équations obtenues montrent que le comportement du matériau dépend non seulement de la densité, mais encore de la taille moyenne des microfissures. Cette loi de comportement a été développée en un modèle d'endommagement en adoptant le concept de Griffith. Nous avons ensuite implémenté ce modèle d'endommagement au gradient de déformation dans un code d'éléments finis. Les résultats des simulations numériques ont été comparés aux données expérimentales. Il a été montré que l'effet de taille observé dans les études expérimentales a été correctement reproduit. Par le modèle propose. De plus. Le modèle est également bien régularisé par la présence du gradient. De déformation
A damage model in strain gradient from the homogenization method for brittle materials In this thesis, we have built a damage model to predict the fracture in brittle materials containing a source of stress concentration. We first developed a. Method of homogenization to establish the constitutive relations including the strain gradient for a heterogeneous material. When the strain gradient is riot negligible, the procedure of homogenization accounts for the strain gradient. In the constitutive law in a natural way. Then, as an application of this method. We constructed the constitutive relations in 2D for a linear elastic material with microcracks by adapting the self-consistent scheme. The obtained equations show that the behavior of the material depends not only on the density, but also on the average size of the mierocracks. This constitutive law has been extended to a damage model by adopting the concept proposed by Griffith. We implemented this strain gradient damage model into a finite element code. The numerical results were compared with the experimental data. It has been shown that the size effect observed in experimental studies was correctly reproduced by the proposed model. Moreover, the model is also well regularizated by the presence of strain gradient

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Pham, Kim. "Construction et analyse de modèles d'endommagement à gradient." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00559405.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier les matériaux adoucissants à l'aide de modèles d'endommagement à gradient. On construit dans un premier temps le modèle local sous-jacent en montrant sa forme nécessairement standard, ce qui fournit automatiquement un cadre variationnel à l'écriture du problème d'évolution quasi-statique. Celui-ci est constitué des trois principes physiques d'irréversibilité, de stabilité et de bilan d'énergie. Cependant, la modélisation des matériaux adoucissants requiert un enrichissement du modèle local. La régularisation se fait par l'introduction de termes `a gradient d'endommagement dans le travail de déformation. Les mérites de l'approche variationnelles ainsi que les apports de la régularisation sont mis en évidence via l'étude des états homogènes. Dans une deuxième partie, on mène une étude de bifurcations et de stabilité d'une barre adoucissante en traction simple. On construit explicitement des états localisés bifurquant depuis la branche fondamentale homogène. On peut alors mettre en lumière différents phénomènes tels que la localisation conduisant `a la ruine de la structure ou les snap-back dans la réponse globale. Cette étude permet aussi mieux de comprendre le phénomène de localisation en termes de critères de sélection tels que ceux de non-bifurcation ou de stabilité. Par ailleurs, on illustre sur cet exemple l'utilisation du principe de conservation d'énergie pour gérer dans le cadre quasi-statique les évolutions non-régulières en temps. Finalement on propose dans une dernière partie des méthodes pour l'identification des paramètres du modèle dans le cas du béton. Par une analogie avec la mécanique de la rupture, on identifie tout d'abord la longueur interne au modèle `a l'aide de la densité d'énergie de surface du matériau. Les lois de rigidité et de dissipation sont quant à elles identifiées par le biais des états homogènes en se servant des diagrammes contrainte-déformation et de stabilité de la réponse homogène. On reprend alors l'essai PIED qui vise à stabiliser ces états dans un essai de traction simple en l'analysant dans le détail et en soulignant par une étude théorique et numérique l'utilité et le potentiel de cet essai.

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Grange, Marjolaine. "Fragilisation du Zircaloy-4 par l'hydrogène : comportement, mécanismes d'endommagement, interaction avec la couche d'oxyde, simulation numérique." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005648.

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Larignon, Céline. "Mécanismes d'endommagement par corrosion et vieillissement microstructural d'éléments de structure d'aéronef en alliage d'aluminium 2024-T351." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://oatao.univ-toulouse.fr/6994/1/larignon_partie_1_sur_2.pdf.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec EADS Innovation Works et AIRBUS. L'objectif des travaux est d'identifier les modes d'endommagements possibles d'éléments de structure métalliques d'aéronefs développés en service et d'en comprendre les mécanismes et les effets sur les propriétés des matériaux afin de contribuer au développement d'une méthode de contrôle non destructif innovante. Le matériau sélectionné est un alliage d'aluminium 2024-T351, l'un des matériaux constitutifs de la voilure et du fuselage d'avions civils. Les modes d'endommagement étudiés sont la corrosion et le vieillissement microstructural. La première partie de ces travaux est consacrée à l'analyse de l'influence des conditions d'exposition au milieu corrosif sur le développement de la corrosion intergranulaire et à l'identification des mécanismes de dégradation associés et de leurs cinétiques. Des conditions d'exposition originales alternant des phases d'immersion et d'émersion à différentes températures ont été explorées dans la mesure où elles semblent particulièrement représentatives des conditions d'exposition réelles. Les mécanismes proposés pour comprendre l'endommagement observé dans certaines de ces conditions d'exposition au milieu corrosif, impliquent un phénomène apparenté à de la fragilisation par l'hydrogène, phénomène qui n'est, à l'heure actuelle, pas encore reconnu pour les alliages d'aluminium de la série 2xxx. L'influence de l'hydrogène sur les propriétés physico-chimiques et mécaniques du matériau est donc étudiée dans la seconde partie de ces travaux. Enfin, l'influence d'un vieillissement microstructural sur les propriétés de l'alliage ainsi que les couplages possibles entre vieillissement microstructural et phénomènes de corrosion sont abordés dans une dernière partie. L'ensemble des résultats obtenus permet de révéler des pistes pour développer une méthode CND innovante permettant la caractérisation physique in-situ du niveau d'endommagement à l'échelle locale d'éléments de structures en alliages d'aluminium.

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Al, Karaishi Mohammed. "Étude des mécanismes d'endommagement par frottement sec : cas de l'acier Hadfield et de l'acier 20NCD2 cémenté." Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10055.

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Abstract:

L'étude du frottement sec des matériaux est rendue difficile par le nombre de paramètres à prendre en compte. A l'aide d'un appareillage permettant l'application d'un effet de compression ou de traction réglable et diverses vitesses de glissement, l'usure de chaînes cémentées d'une part et de paliers en acier Hadfield d'autre part est étudiée. Pour l'étude des chaînes cémentées, la perte de poids par usure enregistrée au cours de l'essai est interprétée à l'aide d'observations métallographiques. Suivant la charge et la vitesse appliquées, divers mécanismes d'usure en relation avec l'apparition puis l'élimination de la couche blanche sont mis en évidence. La rugosité mesurée après essai est reliée à la résistance à l'usure à l'aide d'une relation similaire à celle d'Abbôt. Pour l'étude des paliers en acier Hadfield, deux mécanismes d'usure distincts observés en microscopie optique et MEB sont mis en évidence à l'aide d'une représentation faisant intervenir un paramètre de chargement rapporté aux taux d'usure. Cette présentation qui permet de séparer deux comportements jusqu'à présent confondus est également utilisée avec succès pour des résultats tirés de la bibliographie

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Dissertations / Theses on the topic 'Mécanisme d'endommagement'

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