Dissertations / Theses: 'Micro-Analyse des matériaux'

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Georges, Valentin. "Comportement de matériaux cimentaires en eau douce naturelle : analyse de l’influence des micro-organismes." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0220/document.

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Abstract:

Ces travaux s’intéressent au comportement de pâtes de ciment de différentes natures cimentaires exposées à une eau douce naturelle et plus particulièrement aux interactions avec les éléments biologiques. Cette étude est basée sur l’analyse comparative d’échantillons placés en milieu naturel (Moselle) et en milieux artificiels de laboratoire. Quels que soient les milieux et les microorganismes considérés, les résultats montrent une modification de la minéralogie de la surface et du réseau poreux des échantillons (taux de porosité, propriétés de transferts). Les essais en laboratoire ont permis d’isoler l’influence spécifique des bactéries dans les phénomènes de biolixiviation. Le dénombrement bactérien montre aussi que la densité de cellules présentes dans le biofilm recouvrant les échantillons dépend peu de la nuance cimentaire, excepté pour les ciments au calcaire. Les observations au MEB ont révélé, sur l’ensemble des échantillons, la présence abondante de diatomées en partie recouvertes par une couche minérale issue d’une cristallisation secondaire. La colonisation de la surface par ces diatomées est influencée par la géométrie et la nature minéralogique des échantillons. Les résultats d’essais en laboratoire ont montré qu’elles ont des interactions avec la pâte de ciment, l’évolution des densités de population de diatomées coïncide en effet avec l’évolution des caractéristiques de porosité (taux de porosité, propriétés de transferts)
This work focuses on the behavior of cement pastes of different cement bases exposed to natural fresh water and on the interactions with the biological elements. This study is based on the comparative analysis of samples immersed in natural environment (Moselle) and in artificial laboratory media. Whatever the media and microorganisms considered, the results show a change in the mineralogy of the surface and the porous network of the samples (porosity rate, transfer properties). Laboratory tests highlighted the specific influence of bacteria in bioleaching phenomena. The bacterial count also shows that the density of cells present in the biofilm covering the samples does not mainly depend on the cementitious grade, except for the limestone cements. The SEM observations revealed the abundant presence of diatoms on all samples. Diatoms are partly covered by a mineral layer resulting from secondary crystallization. The colonization of the surface by these diatoms is influenced by the geometry and mineralogical nature of the samples. The results of laboratory tests have shown that they interact with cement paste; the evolution of diatom population densities coincides with changes in porosity characteristics (porosity rate, transfer properties)

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Saliou, Françoise. "Matériaux supraconducteurs en technologie couches épaisses pour applications aux circuits micro-ondes : analyse des comportements." Brest, 2003. http://www.theses.fr/2003BRES2011.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'élaborer des couches épaisses d'YBCO sur différents substrats principalement YSZ. La technique de dépôt choisie est la sérigraphie maîtrisée dans l'industrie. Ces materiaux sont obtenus par mélange, en proportions variables, d'une ou plusieurs poudres magnétiques choisies en fonction de leurs propriétés originales à un liant organique. L'étude expérimentale repose sur l'optimisation de la technique de dépôt, de la formulation des pâtes d'impression (étude des paramètres dont dépend l'encre) des traitements thermiques (séchage, déliantage, frittage). Une autre partie est consacrée à l'amélioration de la densité des couches en comparant deux techniques de frittage dont la "melt Processed Technique" (MPT) dans un four tubulaire. Le mélange péritectique, obtenu par cette technqiue, donne des résultats intéressants pour les encres testées. Les propriétés des films épais s'améliuorent et se traduisent par une texturation des couches
The aim of this work is the elaboration of YBCO superconducting thick film on substrates mainly YSZ. The technical deposit choice is screen-printing for its simplicty and because it is already overcome in industry. YBCO thick films were prepared by screen printing an ink, obtained by mixing YBCO powder in an organic binder, on the Y2O3-stabilized zirconia polycristalline substrates. The experimental study is based on the optimisation of the deposit technique,ink prepration, thermal treatments. We presented the results of a detailed invetsigation of the effects of two temperatures profiles on the properties (classical sintering and Melt Processed Technique). It was observed that these prpoerties are governed by the microstructure of YBCO ant the orientation factor (texturation). The peritectic mix of YBa2Cu3O7-8+BaCuO2+CuO gives interseting results for all tested YBCO compositions

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Scarazzini, Riccardo. "Analyse par ToF-SIMS de matériaux fragiles pour les micro/nanotechnologies : évaluation et amplification de l'information chimique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI031/document.

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Abstract:

Aujourd’hui, une grande variété de matériaux dit « fragiles » sont intégrés dans des dispositifs micro ou nanotechnologiques. Ces matériaux sont définissables comme « fragiles » en raison de leur forme, de leur dimension ou encore de leur densité. Dans ce travail, trois catégories de matériaux, de différents niveaux de maturités industrielle et technologique, ont été étudiés par spectrométrie de masse des ions secondaires à temps du vol (ToF-SIMS). Ces matériaux sont: du silicium méso-poreux, des polyméthacrylates déposés en couches très minces par voie chimique en phase vapeur initiée (iCVD) et des matériaux organosilicates (SiOCH) à basse constante diélectrique (low-k). L’objectif de ce travail est de vérifier et de valider la méthode ToF-SIMS comme une technique fiable pour répondre aux besoins de caractérisation chimique rencontrés pas ces matériaux Il s’agit également d’établir la cohérence de l’information chimique produite par l’interprétation de l’interaction ion/matière se déroulant lors de l’analyse. Pour le silicium méso-poreux, les échantillons ont été pulvérisés par différentes sources primaires d’ions (Césium, Xénon, Oxygène) et l’information secondaire générée comme, par exemple, les différences d’ionisation entre la couche poreuse et le matériau dense ont été analysées, notamment vis de l’énergie du faisceau de pulvérisation mais aussi du taux de porosité du matériau cible. Des modifications morphologiques significativement différentes selon la source d’ions ont également été observées et ont été corrélées à différents types de régime de pulvérisation, principalement induits par le taux de porosité de la cible.Concernant la caractérisation de polymères en couches minces, des conditions d’abrasion très peu agressives, notamment l’usage d’ions d’argon en cluster polyatomiques, ont été appliquées avec l’intention d’obtenir une information chimique secondaire riche en hautes masses moléculaires. La discrimination de films de polyméthacrylate avec une structure chimique quasi-identique a pu être obtenue et un protocole de quantification de copolymères proposé. De plus, par l’utilisation de la méthode d’analyse de données en composantes principales (PCA) appliquée aux spectres,une corrélation claire a été établie entre les composantes principales et la masse moléculaire des films de polymères.Enfin l’impact de traitements d’intégration tels que de la gravure ou du nettoyage chimique, nécessaires à la mise en œuvre industrielle des matériaux low-k, mais défavorables à leurs propriétés diélectriques, a été étudié. Pour obtenir une information chimique résolue en profondeur, l’abrasion par césium à basse énergie a été identifiée comme la stratégie la plus sensible et la plus adaptée. De même, la PCA a permis d’amplifier significativement les différences chimiques entre échantillons, permettant de rapprocher les variations de constante diélectrique aux compositions chimiques
Nowadays, the micro and nanotechnology field integrates a wide range of materials that can be defined as “fragile” because of their shape, dimension or density. In this work, three materials of this kind, at different level of technological and industrial maturity are studied by time of flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). These materials are: mesoporous silicon, thin polymethacrylate films deposited by initiated Chemical Vapour Deposition (i-CVD)and hybrid organosilicate (SiOCH) dielectric materials (low-k). The objective is to verify and validate the ToF-SIMS as a reliable characterisation technique for describing the chemical properties of these materials. Indeed, because of this intrinsic ‘fragility’ the consistency of the chemical information is connected to an appropriate interpretation of the specific ion/matter interactions taking place.For mesoporous silicon, a systematic analysis is carried out considering various sputtering ion sources (Caesium, Xenon and Oxygen); both sputtering and ionisation behaviours are examined relatively to the nonporous silicon, taking into account energy of the sputtering beam and porosity rate of the target material.Concerning nanometric thick polymer films, low damaging analysis conditions are applied by the use of argon cluster primary ion sources in order to obtain a significant molecular secondary ion information. In these conditions, a discrimination of quasi-identical nanometre thick structures is made possible and a quantification method for copolymers is then proposed. In addition, with the supplement of data principal component analysis (PCA) an innovative and significant correlation is obtained between main Principal Component and sample molecular weights.Finally, the effect of several industrial integration processes (such as etching or wet cleaning) applied on low-k materials are studied in order to understand their detrimental impact on low-k insulating properties. To achieve a depth-resolved chemical information, low energy caesium sputterings are shown to be the most adapted and sensitive strategy. In addition, PCA is shown to be almost essential to amplify differences between samples significantly. This approach allowed combining the variation of physical properties (dielectric constant) with the chemical ones

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Wautier, Antoine. "Analyse micro-inertielle des instabilités mécaniques dans les milieux granulaires, application à l'érosion interne." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0289/document.

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Abstract:

La plupart des digues sont constituées de matériaux granulaires compactés. Elles sont ainsi perméables et constamment soumises à des écoulements d’eau dans leur volume. Dans certaines conditions, ces écoulements peuvent altérer leur microstructure par érosion interne et générer des instabilités mécaniques responsables de ruptures inopinées lors de crues. Cette thèse s’intéresse à l’analyse multi-échelle des instabilités mécaniques dans les matériaux granulaires soumis à l'érosion interne. Dans ce travail, le comportement mécanique de ces matériaux est simulé en 3D à l’échelle de volumes élémentaires représentatifs, et ce, pour différents états de contraintes et gradients hydrauliques. Grâce à l’utilisation du critère du travail du second ordre et d’outils micromécaniques, leur stabilité est analysée avant et après l’application d’un écoulement interne. Il est établi que l’origine micro-inertielle des instabilités observées provient du déconfinement et de la flexion des chaînes de force ainsi que des déformations plastiques importantes résultant de leur effondrement. Par leur capacité à enrayer rapidement le développement de telles déformations plastiques, il est montré que les particules libres contribuent à assurer la stabilité mécanique des matériaux granulaires. Ce résultat est fondamental pour analyser les conséquences de l’érosion interne en termes de stabilité mécanique car les particules libres sont facilement transportables sous l’action d’un écoulement interne. Selon si elles sont colmatées ou érodées, un écoulement interne aura un effet stabilisateur ou déstabilisateur vis-à-vis du comportement mécanique des matériaux granulaires soumis à l’érosion interne
Dikes are most of the time built of compacted granular materials that are permeable and continuously subjected to internal fluid flows. In some cases, microstructure modifications resulting from internal erosion generate mechanical instability that will lead to unexpected failures in case of serious flooding. This thesis focuses on multi-scale analysis of mechanical instability in granular materials subjected to internal erosion. In this work, the mechanical behavior of such materials is simulated in three dimensions at the scale of representative elementary volumes subjected to different stress states and hydraulic gradients. Thanks to the use of the second order work criterion and micromechanical tools, the mechanical stability of these materials is tested before and after internal erosion. It is established that the micro-inertial origin of the observed instabilities is linked to force chain deconfinement and bending as well as to the development of large plastic strains resulting from force chain collapse. By preventing the development of such plastic strains, it is shown that rattlers contribute to ensure the mechanical stability of granular materials. This key finding is of a particular significance in relation with internal erosion as rattlers can be easily transported under the action of an internal fluid flow. Depending on whether they get clogged or eroded, an internal fluid flow has thus either a stabilizing or a destabilizing effect on the mechanical behavior of granular materials subjected to internal erosion

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Orlando, Bastien. "Conception, réalisation et analyse de micro-inductances intégrées avec matériaux ferromagnétiques doux : applications aux inductances pour la conversion de puissance continue-continue et aux inductances variables MEMS pour circuits micro-ondes reconfigurables." Limoges, 2007. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/c6981dc3-3214-4915-bd18-247b0e2a044f/blobholder:0/2007LIMO4003.pdf.

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Abstract:

Notre objectif est d’exploiter au mieux les matériaux magnétiques pour la réalisation d’inductances. Deux applications sont visées : la conversion de puissance DC-DC et les inductances variables pour les micro-ondes. Un procédé de fabrication d’inductances toroïdales intégrées incluant un bobinage solénoïde en cuivre électrolysé et un noyau en Ni80Fe20 PVD est utilisé pour la réalisation de composants présentant une inductance de 500nH jusqu’à 10MHz avec une résistance DC de 95mΩ et un facteur de qualité de 20 à 2MHz. Le courant de saturation à −30% est mesuré à 180mA. Plusieurs topologies innovantes sont proposées afin d’augmenter la compacité, le facteur de qualité ou le courant de saturation. Le modèle LLG est utilisé afin d’estimer les performances de noyaux magnétiques micro-ondes ouverts ou fermés. Un nouveau concept d’inductance variable MEMS à actionnement piézoélectrique utilisant la magnétostriction inverse d’un noyau magnétique est proposé et validé par la simulation
Our purpose is to make the best use of magnetic materials in integrated inductors. Two targets are followed : DC-DC power conversion and microwave tunable inductors. A process for the fabrication of integrated toroidal inductors including electroplated copper winding and PVD Ni80Fe20 core is used for the fabrication of devices showing inductance of 500nH up to 10MHz with DC resistance of 95mΩ and quality factor of 20 at 2MHz. −30% saturation current is measured at 180mA. Several innovative designs improvements are proposed in order to increase compactness, quality factor and saturation current. LLG model is used in order to estimate the performances of open or closed microwave magnetic cores. A new concept of tunable inductor MEMS with piezoelectric actuation relying on the inverse magnetostriction of a magnetic core is proposed and validated by simulation

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Legoll, Frédéric. "Contributions à l'étude mathématique et numérique de quelques modèles en simulation multi-échelle des matériaux." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783334.

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Abstract:

La première partie du mémoire résume des travaux en simulation moléculaire. On s'intéresse à des systèmes de particules ponctuelles (représentant typiquement les noyaux des atomes d'un système moléculaire), qui interagissent via une énergie potentielle. Les degrés de liberté du système sont la position et l'impulsion de chaque particule. La complexité du problème vient du nombre de degrés de liberté en jeu, qui peut atteindre (et dépasser!) plusieurs centaines de milliers d'atomes pour les systèmes d'intérêt pratique.
Les questions étudiées portent sur l'échantillonnage de la mesure de Boltzmann-Gibbs (avec des résultats concernant la non-ergodicité de certains systèmes dynamiques proposés dans la littérature), et sur la construction de dynamiques effectives: supposant que le système suit une dynamique X_t régie par l'équation de Langevin amortie, et se donnant une variable scalaire macroscopique xi(X), lente en un certain sens, nous proposons une dynamique mono-dimensionnelle fermée qui approche xi(X_t), et dont la précision est estimée à l'aide de méthodes d'entropie relative.
Une autre partie du travail consiste à développer de nouveaux schémas numériques pour des problèmes Hamiltoniens hautement oscillants (souvent rencontrés en simulation moléculaire), en suivant une démarche d'homogénéisation en temps. Nous avons aussi proposé une adaptation au contexte Hamiltonien de l'algorithme pararéel, permettant d'obtenir la solution d'un problème d'évolution par des méthodes de calcul parallèle.

La seconde partie du mémoire présente des travaux sur la dérivation de modèles à l'échelle du continuum à partir de modèles discrets (à l'échelle atomistique), pour les solides, et sur le couplage de ces deux modèles, discret et continu. Une première approche consiste à poser le problème sous forme variationnelle (modélisation à température nulle). Nous nous sommes aussi intéressés au cas de systèmes à température finie, modélisés dans le cadre de la mécanique statistique. Dans certains cas, nous avons obtenu des modèles réduits, macroscopiques, où la température est un paramètre, en suivant des approches de type limite thermodynamique.

La troisième partie du mémoire s'intéresse à des questions d'homogénéisation stochastique, pour des équations aux dérivées partielles elliptiques linéaires. Les matériaux sont donc modélisés à l'échelle du continuum. Le constat qui motive notre travail est le fait que, même dans les cas les plus simples sur le plan théorique, les méthodes numériques à ce jour disponibles en homogénéisation stochastique conduisent à des calculs très lourds. Nous avons travaillé dans deux directions. La première consiste à réduire la variance des quantités aléatoires effectivement calculées, seules accessibles en pratique pour approcher la matrice homogénéisée. La seconde est d'étudier le cas de problèmes faiblement stochastiques, en partant du constat que les matériaux hétérogènes, rarement périodiques, ne sont pas pour autant systématiquement fortement aléatoires. Le cas d'un matériau aléatoire pour lequel cet aléa n'est qu'une petite perturbation autour d'un modèle périodique est donc intéressant, et peut se traiter avec un coût calcul beaucoup plus abordable.

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Wangermez, Maxence. "Méthode de couplage surfacique pour modèles non-compatibles de matériaux hétérogènes : approche micro-macro et implémentation non-intrusive." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASN001.

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Abstract:

Un des objectifs prioritaires des industries aéronautiques est la réduction de la masse des structures, tout en permettant l'amélioration de leurs performances. Ceci passe notamment par l'utilisation de matériaux composites et le recours croissant à la simulation numérique, permettant la minimisation du nombre d'essais physiques et l'optimisation des structures.L'enjeu de ces travaux est de pouvoir calculer précisément, sur des matériaux architecturés, l'influence de la microstructure, modélisée par exemple directement par tomographie, sur la tenue de pièces complètes. Pour prendre en compte à la fois l'ensemble de la pièce et les effets de son chargement, une approche global/local multiéchelle semble adaptée tant du point de vue des méthodes de calcul que des modèles matériaux utilisés.Pour répondre à cette problématique, une méthode de couplage entre des modèles qui décrivent une même structure, mais à des échelles différentes, a été développée. Elle repose sur une séparation micro-macro des quantités d’interface, dans la zone de raccord surfacique entre les deux modèles. Pour faciliter son utilisation dans les bureaux d’étude, une technique de résolution itérative non-intrusive est également présentée. Elle permet de mettre en œuvre la méthode de couplage proposée dans un environnement logiciel industriel qui utilise bien souvent des codes éléments finis commerciaux fermés. La méthode est systématiquement comparée à d'autres méthodes de couplage de la littérature et la qualité des solutions est quantifiée par comparaison à une solution de référence obtenue par un calcul direct à l'échelle fine.Les principaux résultats sont encourageants dans la mesure où ils montrent, dans des cas d'étude représentatifs bidimensionnels et tridimensionnels, sous des hypothèses d’élasticité linéaire, des solutions cohérentes avec les théories de l’homogénéisation au premier et second ordre. De fait, les solutions obtenues sont systématiquement de meilleure qualité avec la méthode proposée qu'avec les méthodes de la littérature, non-adaptées à des cas de couplage pour modèles non-compatibles.Finalement, les perspectives sont multiples en raison des différentes alternatives de la méthode qui, dans un contexte industriel, pourrait offrir un véritable outil d'analyse visant à introduire un modèle local décrit à l'échelle fine dans un modèle global macroscopique homogénéisé
One of the priority objectives of the aeronautics industry is to reduce the mass of structures while improving their performances. This involves the use of composite materials and the increasing use of digital simulation to optimize structures.The major challenge of this project is to be able to accurately calculate the local variations of the microstructure - for instance detected by tomography and directly modelled from tomogram - on the behavior of an architectured material part. In order to take into account the whole structure and its load effects, a multi-scale approach seems to be a natural choice. Indeed, the related models to the part and its microstructure might use different formalisms according to each scale.In this context, a coupling formulation was proposed in order to replace, in a non-intrusive way, a part of a homogenized macroscopic finite-element model by a local one described at a microscopic level. It is based on a micro-macro separation of interface quantities in the coupling area between the two models. To simplify its use in design offices, a non-intrusive iterative resolution procedure has also been proposed. It allows the implementation of the proposed coupling method in an industrial software environment that often uses closed commercial finite element codes. Different mechanical problems under linear elasticity assumption are proposed. The proposed method is systematically compared with other coupling methods of the literature and the quality of the solutions is quantified compared to a reference one obtained by direct numerical simulation at a fine scale.The main results are promising as they show, for representatives test cases under linear elasticity assumption in two and three-dimensions, solutions that are consistent with first- and second-order homogenization theories. The solutions obtained with the proposed method are systematically the best approximations of the reference solution whereas the methods of the literature are less accurate and shown to be unsuitable to couple non-compatible models.Finally, there are many perspectives due to the different alternatives of the method which could become, in an industrial context, a real analytic tool that aims to introduce a local model described at a fine scale, into a homogenized macroscopic global one

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Guidault, Pierre-Alain. "Une stratégie de calcul pour les structures fissurées : Analyse locale-globale et approche multiéchelle pour la fissuration." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00160509.

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Abstract:

Lors de la tolérance aux dommages en fatigue de structures aéronautiques, l'estimation des vitesses de propagation de fissures existantes permet d'évaluer la tenue résiduelle de la structure et de définir des intervalles d'inspection et de réparations éventuelles. Une analyse complète ne pouvant être menée sur un modèle éléments finis dit « boulon par boulon », des analyses détaillées sont réalisées dans les zones fissurées et incluses dans un modèle général grossier de l'avion. Dans ce travail, une stratégie de calcul multiéchelle répondant à la problématique d'analyse locale globale pour le suivi de fissure et permettant de lever les difficultés de maillage est proposée. Deux techniques sont mises en synergie : une approche multiéchelle basée sur une méthode de décomposition de domaine pour traiter efficacement la localisation des déformations dans la zone fissurée et une technique d'enrichissement local, la X-FEM, pour décrire la géométrie de la fissure indépendamment du maillage.

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Villeneuve, Joey. "Étude et analyse des effets d'une solution moussante sur le micro climat d'une serre, lorsqu'utilisée comme isolation et ombrage entre les matériaux de couvertures." Master's thesis, Université Laval, 2010. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22073.

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Abstract:

L'expérience réalisée de l'hiver 2003-2004 à l'été 2005 sur l'utilisation de mousse liquide comme matériau de couverture de serre a permis de démontrer l'efficacité de la technologie comme isolation thermique en hiver et comme écran solaire en période estivale. Deux expériences comparatives sur une période de deux ans ont été effectuées dans des serres de recherche. Une serre expérimentale (S.Exp.) équipée d'un système d'injection de mousse et une serre référence (S.Réf.), sur le campus de l'Université Laval à Québec ont servi aux expérimentations. Les résultats de cette étude démontrent qu'il est possible de réduire la consommation d'énergie de l'ordre de 40 % à 60 % en période hivernale et qu'il est possible de diminuer la pénétration d'énergie solaire de l'ordre de 10 % à 30 % en période estivale en plus de réduire la température de l'air de l'ordre de 4,0 °C. De plus, la mousse liquide réfléchissait une partie de l'éclairage artificiel et augmentait la lumière totale utile pour la croissance des plants de tomates.

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Dib, Dayana. "Analyse théorique et numérique de l'endommagement par micro-fissuration descomposites à matrice quasi-fragile." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PEST1099.

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Abstract:

Le problème initial traité dans cette thèse relève du cadre général de la modélisation des tunnels profonds. Pour cela, on a adopté l'approche basée sur la mécanique linéaire de la rupture. L'étude s'est appuyée sur le critère mixte de Leguillon. Suite à cette étude, on a pu tirer que ce n'est pas le critère mixte qui est insuffisant mais plutôt la façon d'aborder le problème. D'où le passage à la prise en compte de l'hétérogénéité du matériau constitutif et la possibilité d'amorçage d'une fissure sous une contrainte de compression. Une première approche a été entreprise par l'étude d'une bicouche périodique sous contrainte de compression verticale. La couche de grande raideur s'est apparue le siège d'une traction transversale. Effectivement la possibilité d'amorçage d'une fissure est tout à fait probable grâce toujours à la vérification des critères d'énergie et de contrainte. Une deuxième approche consistait à observer au plus près la microstructure du matériau ; on a considéré le problème d'une inclusion elliptique dans une matrice infinie. Par la méthode des variables complexes et la technique de la transformation conforme, on a analysé le champ de contrainte autour de l'inclusion et on a mis en évidence la présence d'une traction qui dépend fortement des paramètres choisis. Par la méthode des éléments finis étendus, on a calculé la variation de l'énergie potentielle mise en jeu par la création d'une fissure. Par une démarche semblable à l'approche précédente, à savoir la vérification des critères d'énergie et de contrainte, on a conclu à la possibilité d'amorçage d'une fissure. Mots clefs : mécanique linéaire de la rupture, critère mixte de Leguillon, énergie potentielle, taux de restitution d'énergie, méthode des éléments finis étendus, bicouche périodique, méthode des variables complexes
The initial problem treated in this thesis falls within the general framework of modeling deep tunnels. For this reason, the approach based on linear fracture mechanics was adopted. The study was based on the mixed criterion of Leguillon. Following This study, the mixed criterion was not insufficient but the way to approach the problem was. Where the transition to the consideration of the heterogeneity of the material component and the possibility of initing a crack under a compressive stress. A first approach was undertaken the study of periodic bilayer under the stress of vertical compression. The layer of the highest stiffness has appeared the seat of a transverse traction. Indeed the possibility to initiate a crack is quite likely always through the verification of the energy and the stress criteria. A second approach was to observe more closer the microstructure of the material; we have considered the problem of elliptic inclusion in an infinite matrix. By the method of complex variables and the technique of conformal mapping, we analyzed the stress field around the inclusion and were revealed the presence of a traction which depends strongly of the selected parameters. By the extended finite element method, we calculated the variation of the potential energy involved by creating a fracture. In a similar approach to the previous one, namely verification of the energy and the stress criteria, we concluded the possibility of initiating a crack. Keywords: linear fracture mechanics, mixed criterion of Leguillon, potential energy, energy release rate, extended finite element method, periodic bilayer, method of complex variables

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Zhang, Tao. "Imagerie multi-résolution par tomographie aux rayons X : application à la tomographie locale en science des matériaux." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00876871.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse étudie puis d'implémenter une méthode de reconstruction sur la tomographie aux rayons X qui permette de scanner des gros échantillons avec une bonne résolution qui permettrait de scanner l'intérieur d'un cylindre(tomographie locale) et caractériser des matériaux réels. Notre méthode peut être réalisé pour améliorer la quantitative et la qualitative d'image de fantôme. Dans cette thèse, cet méthode est utilisé sue les matériaux cellulaires. Nous avons réalisé des essais in situ en tomographie aux rayons X sur le mousse ERG et les sphères creuses. Un comparaison entre les résultats d'Élément Finis et des essais réels montre le mécanisme d'endommagement de ces matériaux.

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Dallongeville, Sophie. "Etude des protéines dans les échantillons du Patrimoine Culturel par spectrométrie Raman et analyse protéomique." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00689036.

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Abstract:

L'analyse d'échantillons du Patrimoine Culturel est primordiale pour des questions de compréhension de technique, de conservation et de restauration. Cependant, ces échantillons sont rares et précieux et l'analyse doit être effectuée sur une faible quantité de matière, ce qui nécessite le développement et l'optimisation de méthodes analytiques appropriées. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de développer des méthodes analytiques dans le but d'étudier les protéines dans des échantillons du Patrimoine Culturel. Les changements structuraux et les modifications chimiques des protéines des liants de peinture, provoqués par interaction avec les autres composés ou par le vieillissement ont été mis en évidence grâce à l'utilisation de la micro-spectrométrie Raman et de l'analyse protéomique. Les travaux ont ensuite ciblés un type de substance protéique abondamment utilisé en tant qu'adhésif et liant de peinture : la colle animale. Une méthodologie, basée sur l'analyse par spectrométrie de masse à haute résolution et permettant l'identification de l'espèce d'origine des colles animales est présentée. Elle a été appliquée avec succès sur un échantillon de dorure du 18ème siècle révélant ainsi la nature de la colle animale utilisée pour la préparation de la couche d'apprêt et pour la fixation des feuilles d'or. Enfin, une problématique liée à l'identification du contenu des amphores, qui est à l'heure actuelle un véritable challenge à cause des conditions de conservation des objets archéologiques, a été abordée. Le développement d'une méthode d'analyse protéomique permettant d'identifier les résidus de protéines piégés dans les tessons d'amphores archéologiques est exposée.

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Grossin, David. "Développement du procédé de chauffage micro-ondes en vue de l'élaboration de céramiques à propriétés électriques particulières." Phd thesis, Université de Caen, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00147635.

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Abstract:

Ce travail a été consacré au développement du procédé de chauffage micro-ondes en vue de l'élaboration de céramiques à propriétés électriques particulières. L'objectif, est de valoriser ce procédé de chauffage à travers l'élaboration de céramiques fonctionnelles. Le manuscrit présente des travaux pouvant être découpe en deux parties :
- Une première partie aborde l'élaboration par chauffage micro-ondes d'oxydes réfractaires dans une cavité résonante rectangulaire TE102. La synthèse par chauffage micro-ondes direct de la phase La0.8Sr0.2MnO3 (LSMO) envisagée initialement n'est pas satisfaisante, un chauffage indirect est alors mis en place. Ce nouveau procédé a permis de synthétiser et de fritter avec succès en mode statique et en continu de longs barreaux de LSMO sans altérer les propriétés remarquables du matériau à magnétorésistance colossale. L'utilisation de ce procédé pour fritter également un matériau isolant BaZrO3 a conduit à une réussite.
- Une seconde partie est consacrée à la texturation de YBa2Cu3OΔ par procédé micro-ondes de fusion de zone. L'objectif est d'améliorer les propriétés supraconductrices en contrôlant l'orientation cristallographique. Ainsi deux procédés ont été développés. Le premier qui consiste à substituer partiellement l'Yttrium par du Calcium a permis une réelle optimisation de l'orientation et ouvre de nouvelles perspectives. Le second combine la fusion de zone avec la croissance assistée par germe. Les échantillons élaborés par cette méthode possèdent des propriétés supraconductrices satisfaisantes. Ils ont été caractérisés par des méthodes d'analyses de texture comme : l'EBSD, DRX, neutron.

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Gomes, Perini Luis. "PGD au service de la corrélation volumique pour l'analyse du comportement des composites à l'échelle micro." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2522/.

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Abstract:

La mesure de champs de déplacement par corrélation d'images volumiques (CIV), en particulier dans sa déclinaison éléments finis (EF-CIV), représente aujourd'hui une voie séduisante pour l'amélioration du dialogue essai-calcul lors d'un projet mécanique. Associée à des méthodes d'imagerie 3D comme la micro-tomographie X, des champs de déplacement volumiques peuvent être obtenus in-situ à l'échelle des constituants élémentaires. Les deux défis principaux, à savoir la taille des problèmes à résoudre et les limitations technologiques font l'objet du contenu de ce travail. Dans une première partie, la méthode Proper Generalized Decomposition (PGD) est utilisée pour développer une nouvelle approche de la CIV (PGD-CIV), permettant la réduction du nombre de degrés de liberté et du temps de calcul. La deuxième partie consiste à utiliser l'algorithme PGD-CIV pour la mesure du champ de déplacement d'un composite en fibre de verre et résine epoxy soumis à la traction. Les images sont obtenues par micro-tomographie, permettant une résolution raffinée. Pour contourner le problème du manque de texture, un dopage de la résine avec un opacifiant est utilisé. En parallèle, le développement d'un nouveau dispositif expérimental a été initié afin de réaliser des essais in-situ. Ces travaux doivent permettre à terme une meilleure analyse du comportement mécanique 3D du composite à l'échelle des constituants
Measurements of displacement fields by digital volume correlation (DVC), in particular in its finite elements approach (FE-DVC), represents an attractive way for the improvement of the dialogue between tests-simulations during a mechanical design procedure. Associated with methods of 3D imaging as the micro-tomography, volumetric displacement fields can be obtained in-situ at the elementary constituent scale. The two main challenges, namely the size of the problems to be solved and the technological limitations are the subjects of this work. In the first part, the numerical method Proper Generalized Decomposition (PGD) is used to develop a new approach of DVC (PGD-DVC), allowing the reduction of the number of degrees of freedom and the computation time. The second part consists in using the algorithm PGD-DVC for the measure of the displacement field of a composite in fiberglass and epoxy resin under traction. The images are obtained by micro-tomography, allowing a refined resolution. To circumvent the problem of the lack of texture, a doping of the resin with opacifiers particles is used. Additionally, the development of a new experimental device was introduced to realize in-situ tests. In the long term, these works may allow for a better analysis of the 3D mechanical behavior of the composite at the scale of the constituents

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Wilfinger, Claudia-Antonella. "Fabrication of full soft diamond implants for functional rehabilitation." Electronic Thesis or Diss., Université Gustave Eiffel, 2023. http://www.theses.fr/2023UEFL2025.

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Abstract:

Le développement de nouvelles technologies biomédicales permet d'aider les personnes souffrant de la perte de fonctions motrices ou cognitives à récupérer partiellement de leur perte. L'étude des neurones a mis en évidence la nature électrique des signaux cérébraux, conduisant à la fabrication d'implants s'interfaçant avec eux. L'enregistrement et la stimulation de différentes parties du système nerveux central ont été rendus possibles grâce à des implants. Néanmoins, l'introduction d'un corps étranger dans le corps humain n'est pas sans conséquences. Les matériaux utilisés pour fabriquer les implants doivent être suffisamment rigides pour supporter les attaques du corps, mais ne doivent pas endommager les tissus environnants. Compte tenu de ces exigences, un matériau a récemment attiré l'attention : le diamant. Il peut être synthétisé en laboratoire et utilisé dans des processus microtechnologiques classiques pour fabriquer des dispositifs à base de diamant. Le diamant peut être un isolant électrique dans son état "naturel", c'est-à-dire un simple réseau de carbone, ou acquérir une conduction de type métallique s'il est suffisamment dopé au bore. L'excellente biocompatibilité du cristal le place comme un candidat sérieux en termes de matériau d'électrode. Ses propriétés chimiques, électrochimiques et mécaniques en font un matériau inerte, solide et fiable. Le travail de thèse s'est concentré sur le matériau diamant, afin de fabriquer un implant entièrement en diamant. Cela signifie que le diamant polycristallin intrinsèque sera utilisé comme couche de protection du dispositif, tandis que les sites des électrodes seront constitués de diamant conducteur dopé au bore (BDD). Le dispositif obtenu est conçu pour enregistrer les signaux du cerveau. Pour ce faire, la maîtrise de la structuration du diamant est primordiale pour pouvoir l’utiliser au sein de processus microtechnologiques. Il a été choisi de faire des croissances localisées du diamant, aussi bien intrinsèque que dopé, en utilisant du nitrure l’aluminium (AlN) en couche de masquage. Le taux de croissance, la composition chimique et l'analyse de l'état de surface ont confirmé la bonne manipulation du processus de diamant. Un autre point essentiel à prendre en compte lors de la fabrication des implants est le choix des matériaux qui transporteront les signaux électriques. Le développement de la couche conductrice a été réalisé en combinant le nitrure de titane (TiN) et le platine (Pt) pour tirer profit des deux matériaux. L'encapsulation du platine par le TiN a donné lieu à des pistes conductrices capables de supporter les conditions de croissance du diamant sans aucun dommage. Suite à la fabrication des implants diamant, une caractérisation doit être effectuée. Deux procédures d'analyse électrochimique ont donc été utilisées pour examiner les électrodes BDD et sonder le matériau : la voltampérométrie cyclique (CV) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Les tests ont confirmé la présence de BDD aux emplacements des électrodes, la bonne passivation du diamant intrinsèque et la faible impédance à 1 kHz, par rapport aux implants comportant des électrodes en BDD seul. Après s'être assuré du bon fonctionnement et de la fiabilité du dispositif, les implants ont été testés in vivo sur des rongeurs pour sonder leurs voies visuelles. Une craniotomie a été pratiquée sur des rats (à l’Institut de la Vision) et des souris (à l’EPFL) afin de placer les électrodes sur leur cortex visuel. Cette intervention chirurgicale a pour but de réaliser un enregistrement aigu des potentiels évoqués visuels (VEP), qui sont déclenchés par des stimulations visuelles. L'expérience a été un succès puisque les implants en diamant ont réussi à enregistrer des VEP dans différents contextes d'expérience, dans les deux laboratoires. Ces résultats préliminaires ouvrent la voie à la future génération d'implants neuronaux en diamant afin de garantir un dispositif chronique fiable et stable
The development of new biomedical technologies permits to help people suffering from the loss of motor or cognitive functions to partially recover from their loss. Neural study highlighted the electrical nature of brain signals, leading to the fabrication of implants interfacing with them. The recording and stimulation of different parts of the central nervous system were made possible through implants. Nevertheless, introducing a foreign object into the human body is not without consequences, as materials used to fabricate implants should be stiff enough to endure the body’s attacks but should not harm the surrounding tissues. Given these requirements, a material has recently gained attention: diamond. It can be synthetized in labs and used in conventional microtechnology processes to fabricate diamond-based devices. Diamond can either be an electrical insulator in its “natural” state, meaning a simple carbon lattice, or acquire a metallic-like conduction if doped enough with boron. The excellent biocompatibility of the carbonated crystal places it as a serious candidate in terms of electrode material. The chemical, electrochemical and mechanical properties, guarantee an inert, solid and reliable material. The PhD work was focused around diamond material, to fabricate a full-diamond implant. This means that intrinsic polycrystalline diamond was used as a protection layer of the device, while the electrodes sites were made of boron-doped conductive diamond (BDD). The obtained device was designed to record signals from the brain. To do this, the control of the structuring of diamond is essential to be able to use it within microtechnological processes. It was chosen to make localized growths of diamond, both intrinsic and doped, using aluminum nitride (AlN) as a masking layer. The growth rate, the chemical composition and the analysis of the surface condition confirmed the good handling of the diamond process. Another key point to consider when fabricating the implants is the choice of materials that will carry the electrical signals. The development of the conductive layer was done by combining titanium nitride (TiN) and platinum (Pt) to take advantage of both materials. The encapsulation of platinum by TiN resulted in conductive tracks capable of withstanding the growth conditions of diamond without any damage. Following the fabrication of the diamond implants, characterization must be performed. Two electrochemical analysis procedures were therefore used to examine the BDD electrodes and probe the material: cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The tests confirmed the presence of BDD at the electrode locations, good intrinsic diamond passivation, and low impedance at 1 kHz compared to implants with BDD-only electrodes. After ensuring proper functioning and reliability of the device, the implants were tested in vivo on rodents to probe their visual pathways. A craniotomy was performed on rats (at the Vision Institute) and mice (at EPFL) in order to place the electrodes on their visual cortex. The purpose of this surgical procedure is to make an acute recording of visual evoked potentials (VEPs), which are triggered by visual stimuli. The experiment was successful as the diamond implants were able to record VEPs in different experimental settings in both laboratories. These preliminary results pave the way for the future generation of diamond neural implants to ensure a reliable and stable chronic device

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Elias, Victory. "An approach based on the µ-vibration concept contributes to the characterization and objective analysis of physiological fluids." Electronic Thesis or Diss., Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2023. http://www.theses.fr/2023UPHF0044.

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Abstract:

Dans un monde en constante évolution technologique, les capteurs micro électromécaniques (MEMS) prennent une place prépondérante dans divers domaines tels que la biomédecine, l’industrie aérospatiale et les technologies de l’information et de la communication. Au cœur de cette révolution, les micro-poutres cantilever offrent une sensibilité exceptionnelle, permettant la détection de variations physiques infimes. Cette thèse se consacre à la conception d’une nouvelle architecture de capteurmicro-poutres cantilever, visant à optimiser leur sensibilité et à étendre leurs applications pratiques. Le travail entrepris s’est focalisé sur l’élaboration d’un modèle théorique et la validation expérimentale d’une structure cantilever plongée dans un fluide newtonien incompressible, caractérisée par des dimensions précises et une conception innovante. La partie numérique de l’étude a permis de tester la sensibilité de l’architecture proposée face à des charges externes, tandis que les expériences pratiques ont impliqué la fabrication et l’assemblage minutieux des composants du capteur, y compris l’intégration de matériaux piézoélectriques. L’innovation ne s’arrête pas là ; l’avenir envisagel’incorporation de revêtements biochimiques pour la détection spécifique et l’utilisation de techniques microfluidiques pour une analyse en temps réel, marquant ainsi un pas en avant significatif dans la recherche et le développement des MEMS. La quête de sensibilité accrue dans les capteurs MEMS cantilever nous a menés à la conception et à l’élaboration d’une structure optimisée, explorée à travers ce travail de thèse. L’intégration réussie de l’architecture exponentielle dans la micro-poutre cantilever et l’application de techniques de pointe en fabrication et en tests numériques représentent des avancées significatives dans la recherche en MEMS. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives fascinantes pour l’amélioration et l’application de ces capteurs dans des environnements complexes. Les futurs travaux, incluant l’application de revêtements biochimiques et le développement de chambres microfluidiques, promettent d’étendre encore davantage le champ d’application et d’efficacité de ces dispositifs sensibles.En résumé, cette thèse contribue à l’avancement de la science et de la technologie des capteurs MEMS, en proposant des solutions innovantes pour les défis actuels et futurs dans les domaines nécessitant une détection précise et une sensibilité accrue. Elle pose ainsi les bases pour les développements futurs qui bénéficieront sans aucun doute à de nombreuses disciplines scientifiques et applications industrielles
In a world of continuous technological evolution, micro-electromechanical system (MEMS) sensors are becoming increasingly prominent in various fields such as biomedicine, the aerospace industry,and information and communication technologies. At the heart of this revolution, cantilever microbeams provide exceptional sensitivity, allowing the detection of minute physical variations. This thesis is dedicated to the design of a new cantilever microbeam sensor architecture aimed at optimizing their sensitivity and expanding their practical applications. The work undertaken focused on developing a theoretical model and experimental validation of a cantilever structure immersed in an incompressible Newtonian fluid, characterized by precise dimensions and an innovative design. The numerical part of the study allowed for testing the sensitivity of the proposed architecture against external loads, while the practical experiments involved the meticulous fabrication and assembly of the sensor components, including the integration of piezoelectric materials. Innovation does not stop here; the future envisions the incorporation of biochemical coatings for specific detection and the use of microfluidic techniques for real-time analysis, thereby marking a significant step forward in MEMS research and development. The quest for increased sensitivity in cantilever MEMS sensors has led us to the design and creation of an optimized structure, explored through this thesis work. The successful integration of the exponential architecture into the cantilever microbeam and the application of cutting-edge techniques in fabrication and numerical testing represent significant advancements in MEMS research. The results obtained open exciting prospects for the improvement and application of these sensors in complex environments. Future work, including the applicationof biochemical coatings and the development of microfluidic chambers, promises to further extend the scope of application and effectiveness of these sensitive devices. In summary, this thesis contributes to the advancement of science and technology in MEMS sensors, proposing innovative solutions for current and future challenges in fields requiring precise detection and increased sensitivity. It thus lays the groundwork for future developments that will undoubtedly benefit many scientific disciplines and industrial applications

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Le, Thi Thu Huong. "Étude multi-échelle du comportement thermo-hydro-mécanique des matériaux cimentaires : approche morphologique pour la prise en compte de la mésostructure." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647896.

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Abstract:

L'étude du comportement du béton en température est un problème majeur qui vise in fine à évaluer le niveau de sécurité des structures sous des sollicitations thermiques sévères, lors d'incendies par exemple. Pour cela, de nombreux modèles sont développés dans un cadre de couplage thermo-hydro-mécanique (THM), pour prendre en compte les différents processus physico-chimiques et mécaniques mobilisés par ces sollicitations et conditionnant la stabilité du matériau béton.Cependant, ces modélisations ne prennent souvent pas en compte explicitement la nature hétérogène du matériau. En effet, le béton est un matériau constitué d'inclusions noyées dans une matrice cimentaire pouvant être schématisée comme un milieu poreux ouvert partiellement saturé en eau. Les inclusions sont caractérisées par leurs natures minéralogiques, leurs morphologies et leurs tailles classées en fuseaux granulaires. Cette hétérogénéité introduit une complexité supplémentaire : la nécessité de prendre en compte la microstructure pour quantifier l'effet de l'incompatibilité (thermique, hydrique et mécanique) inclusion-matrice sur le comportement THM du béton. Ce travail constitue une première avancée dans ce sens. A ce titre, une modélisation élément fini multi-échelle tridimensionnelle (3D) est développée permettant d'affecter des comportements spécifiques à la matrice et aux inclusions. Pour la matrice, siège des transports de masse dans son réseau poreux connecté, une approche thermo-hydrique à trois fluides (eau, vapeur et air sec) est adoptée et est couplée à une loi de comportement poro-mécanique endommageable. Les inclusions (granulats) sont considérées hydriquement inertes, une approche thermo-mécanique avec endommagement est alors retenue.Une analyse, par simulations numériques, des effets de la nature minéralogique des granulats (calcaires ou silico-calcaires) de leurs distributions et de leurs morphologies a été menée sur des configurations 2D et 3D. Les effets étudiés ont notamment concerné l'influence de ces paramètres sur les fluctuations locales des champs de température, de pression de gaz et d'endommagement au regard de la dispersion des mesures expérimentales. L'analyse est limitée à l'échelle mésoscopique, celle où les granulats de taille caractéristique supérieure à 5 mm sont considérés, le reste (stable et pâte de ciment) étant une matrice homogène. Enfin, cette analyse a mis en évidence le besoin de mettre en œuvre une approche expérimentale cohérente avec une analyse mutli-échelle, à la fois pour la caractérisation des propriétés (thermiques, hydriques et mécaniques) de chaque constituant et pour l'étude des évolutions des champs lors des changements d'échelles. Un protocole expérimental a été définit et des premiers résultats d'essais sont présentés et analysés au travers de résultats obtenus dans la partie modélisation

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Bounasser, Meriem. "Étude du comportement mécanique des renforts tressés pour les matériaux composites." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI004.

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Abstract:

L'utilisation des composites à renforts fibreux est en continuelle croissance dans plusieurs domaines, tels que les industries aérospatiales, les transports et le génie civil. Cela est dû principalement à leur excellent ratio légèreté/performances. Les structures tressées font partie des structures textiles utilisées comme renforts pour les composites. Leur procédé de fabrication permet la réalisation de formes complexes et de géométries très variées. Cependant, les nombreux paramètres présents tant au niveau des matières utilisées qu'au niveau des procédés de mise en œuvre impliquent la nécessité de bien maitriser la technologie du tressage afin d'optimiser les paramètres de fabrication et de prédire le comportement final de ces structures de renfort. Ce projet de recherche constitue une étude des paramètres de tressage et du comportement mécanique des structures tressées. Cette étude comporte une partie expérimentale et une partie numérique. Dans la partie expérimentale, plusieurs renforts tressés tubulaires en fibre de carbone sont fabriqués à l'aide d'une machine de tressage radiale 2D couplée à un robot six axes. Des composites à base de ces renforts sont ensuite élaborés par le procédé RTM. Plusieurs essais expérimentaux sont réalisés pour caractériser le comportement des renforts secs et leurs composites afin de pouvoir évaluer l'influence des paramètres géométriques, comme l'angle de tressage, le diamètre de la tresse et le type de la tresse (biaxiale ou triaxiale), sur les propriétés mécaniques des tresses tubulaires. Dans la partie numérique de l'étude, la microtomographie aux rayons X est utilisée pour obtenir le modèle géométrique des renforts tressés. Une analyse par élément finis à l'échelle mésoscopique est réalisée en utilisant une loi de comportement hypoélastique implémentée dans Abaqus/Explicit à l'aide d'une subroutine Vumat
The use of textile composites is increasing in several areas, such as aerospace industries, transportation, civil engineering and others, due to their high strength-weight ratio. Braided structures are one of the textile reinforcements used in different industrial applications for the cost effectiveness of their manufacturing technique, its versatility and the wide range of shapes it can offer. The special structures with the special functionalities needed in each composite application make the braiding a delicate process that needs to be studied in order to fulfill the demands of each specific sector. This PhD project aims to achieve a proper understanding of the process, the structures, the various parameters and the behavior of the final products. The study is conducted using the Herzog 2D braiding machine of Ifth, which, combined with a 6 axes robot, can prototype 3D structures by over-braiding complex shaped mandrels. Multiple carbon fiber braided samples are produced by varying the process parameters (Braid angle, Braid's diameter ...) and characterized in order to assess the influence of these parameters on the braid's geometry and its mechanical properties. To reach a better understanding of the materials' behavior and to avoid the time-consuming trial and error manufacturing and testing way, a modeling procedure is necessary to support the experimental work and optimize the design phase of the braids. Different models have been developed by researchers to predict the properties of braids at different scales of the structure (microscopic - mesoscopic - macroscopic). This work will be focused on the finite element analysis at the meso-scale, i.e. the braid unit cell scale, which considers the orientation of the yarns and the braid's architecture. This analysis is conducted using a hypo-elastic constitutive law which is implemented in user subroutine Vumat in Abaqus/Explicit. In this work, the geometric model is obtained using micro-computed tomography, which is a nondestructive scanning technique that allows detailed and precise analysis of the geometry of a textile reinforcement

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Chagnon, Lucie. "Formulation et caractérisation de revêtements polyuréthane hydrodiluables présentant des propriétés d'autoréparation." Thesis, Mulhouse, 2012. http://www.theses.fr/2012MULH8495.

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Abstract:

L’objectif de la thèse concerne la compréhension des mécanismes physico-chimiques qui gouvernent la résistance à l’abrasion/rayure, la protection de surface et la porosité de formulations polymères aqueuses déposées en films minces pour des applications « peintures industrielles ». Dans une première étape, l’ensemble des propriétés physiques et chimiques de deux formulations polymères aqueuses contenant des résines industrielles acryliques polyhydroxylées ont été déterminées. La deuxième étape a été, quant à elle, axée sur l’étude de l’impact des variations de la structure tridimensionnelle du réseau sur les propriétés de résistance à la rayure et d’autoréparation des films, en particulier par activation thermique
This thesis deals with the understanding of physical chemistry mecanisms who give to a material its abrasion / scratch resistance properties, surface protection and porosity of aqueous polymer formulations deposited in thin films for ‘industrial painting" applications. In a first step, all the physical and chemical properties of two aqueous polymer formulations containing polyhydroxy acrylic industrial resins were determined. The second step was, meanwhile, focused on the study of the impact of changes in the three-dimensional network structure on the properties of resistance to scratching and self-repairing films, particularly by thermal activation

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Dowek, Rébecca. "Les gaz de fission dans les combustibles REP irradiés : un état détaillé à fort taux de combustion." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://www.theses.fr/2021AIXM0248.

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Abstract:

Au cours de l'irradiation des pastilles de combustibles nucléaires, les réactions de fission entraînent une accumulation progressive de nouveaux atomes, dont certains sont gazeux. Ces gaz de fission, et les bulles qu'ils forment, contribuent significativement au comportement du combustible, en fonctionnement nominal comme en cas de fonctionnement incidentel/accidentel. Ce travail de thèse apporte une meilleure description de l’état des gaz de fission, à l’échelle micrométrique et à fort taux de combustion, grâce à de nouvelles campagnes expérimentales de caractérisation et des méthodologies, améliorées ou nouvelles, d’acquisition, de traitement et d’analyse des données qui en résultent. Ces campagnes ont été menées en laboratoire de haute activité, avec différents équipements de microanalyse. Deux types de combustibles ont été examinés, avec des tailles de grains initiaux différentes et des taux de combustion différents. L’étude a été menée selon trois axes : la morphologie des bulles, grâce à des examens 2D et 3D au MEB-FIB, les évolutions microstructurales, grâce à des cartographies EBSD, et la quantification des gaz afin d’estimer leur densité dans les bulles, en combinant microsonde, SIMS et MEB-FIB. Ces travaux ont permis d’établir de nouvelles méthodologies d’analyse des gaz de fission et de la microstructure. Les résultats ainsi obtenus ont mené à la conception d’une représentation synthétique de l’état des gaz, selon la position radiale, le taux de combustion et la microstructure initiale du combustible. Ce travail va permettre d’enrichir, d’alimenter et de valider les codes de calcul de modélisation du comportement du combustible UO2 à fort taux de combustion
During the irradiation of nuclear fuel pellets, fission reactions lead to a progressive accumulation of new atoms, some of which are gaseous. These fission gases, and the bubbles they form, contribute significantly to the fuel’s behavior, whether during operation in nominal conditions or in incidental or accidental cases. This Ph.D. work provides a better description of the fission gases’ state at a micrometer scale of high burn up PWR UO2 fuels, thanks to experimental characterization campaigns and improved or new methodologies for data acquisition, processing and analysis. These campaigns were carried out in a high activity laboratory (LECA-STAR), with different microanalysis devices. Two types of fuels were examined, with different initial grain sizes and different burn-ups. The study was conducted along three main axes: morphology of the bubbles, thanks to 2D and mainly 3D FIB-SEM examinations, the microstructural evolutions, thanks to EBSD characterizations, and the quantification of the gases in order to estimate the pressure of the fission gases in the bubbles, by combining microprobe analysis, SIMS and SEM-FIB measurements. This work has allowed to establish new methodologies for fission gas and microstructure analysis. The combination of the results obtained in these different areas has led to a synthetic representation of the gas state, as a function of the radial position, the burn-up, and the initial microstructure of the fuel. This work will allow to enrich, feed and validate the calculation codes for the modeling of the UO2 fuel behavior at high burn-up

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Maalouf, Azar. "Contribution à l'étude des procédés de réalisation de circuits intégrés optiques en matériaux polymères." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00456179.

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Abstract:

Au laboratoire, cette thèse fait suite à des modélisations sur des fonctions passives intégrées optiques à base de micro-résonateurs en anneaux. Pour les réaliser, une étude de toutes les étapes de réalisation de circuits en polymère a été effectuée. Les objectifs sont l'obtention de guides arêtes, ridge monomodes avec des performances acceptables et la miniaturisation de fonctions avec les matériaux et technologies envisageables au CCLO. Des points bloquants ont été identifiés au départ, tels que le manque d'adhérence entre matériaux, les incompatibilités technologiques et optiques entre polymères, les phénomènes liés au procédé occasionnant des pertes optiques excessives. Après un état de l'art sur les polymères pour guides d'ondes optiques, le manuscrit présente les travaux spécifiques sur le choix des matériaux et l'évaluation de l'adhérence de polymères amorphes sur les substrats envisagés, ainsi que la qualité et la reproductibilité des dépôts et leur gravure sèche par plasma. L'analyse de l'apparition de défauts de surface des films et " ridge " ainsi que les solutions trouvées pour les éliminer, sont plus particulièrement développés. L'adaptation de la photolithographie classique en UV proche est détaillée pour atteindre des tailles de motifs submicroniques. Les résultats des méthodes d'analyse entreprises pour discriminer les différents facteurs de pertes optiques en propagation sont discutés. Enfin, les réalisations de guides monomodes à base de polymères méthacryliques pour le coeur ainsi que les premières structures de filtres et multiplexeurs en micro-résonateurs intégrés en anneaux et à faible intervalle spectral libre (1-3nm) sont présentées et analysées.

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Zaidi, Syed Sajid Hussain. "Méthode d'apport d'énergie sélective et sans contact : applications aux micro-actionneurs bistables." Compiègne, 2011. http://www.theses.fr/2011COMP1946.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de développer une méthode d'apport d'énergie sélective et sans contact pour contrôler, indépendamment ou non, plusieurs micro-actionneurs bistables placés dans un espace défini. Pour atteindre cet objectif, l'utilisation de faisceaux laser et d'éléments actifs en AMF (Alliage à Mémoire de Forme) est proposée. Les faisceaux laser sont utilisés pour apporter l'énergie sur de longues distances et les éléments actifs en AMF sont utilisés pour actionner le système bistable (poutre flambée). Le contrôle sélectif de plusieurs micro-actionneurs est démontré par la réalisation de filtres optiques sélectifs en longueur d'onde directement déposés sur les éléments actifs en AMF associé à l'utilisation de faisceaux laser de différentes longueurs d'ondes. Par ailleurs, la stabilité de ce micro-actionneur bistable et la durée de basculement d'une position stable à l'autre sont étudiés. Enfin, pour optimiser les performances en fonctionnement statique et dynamique de ce type de micro-actionneur bistable, une analyse de robustesse est menée en utilisant un plan d'expériences factoriel. Pour toutes les configurations expérimentales possibles, le test de durée de vie du micro-actionneur est réalisé afin de déterminer la fatigue thermomécanique dans le micro-actionneur dans le cas d'un fonctionnement longue durée
The objective of this thesis is to develop a contactless and selective energy transfer method for a bistable micro-actuator as well as to independently control multiple micro-actuators place in a defined workspace. To attain this objective, laser beams and Shape Memory Alloy (SMA) are used. The laser beams are used to transfer the energy over long distances and the SMA active elements are the intermediate active element to actuate the bistable micro-actuator (curved-beam). The control strategy is achieved by depositing wavelength dependent optical filters directly onto the SMA active element and using the laser beams of different wavelengths. After that, the stability and the switching time of the bistable micro-actuator are studied. Finally, another goal which is attained in this thesis is the optimization of the proposed contactless bistable micro-actuator on the basis of the static and the dynamic performances. For this purpose, the robustness analysis is performed using the factorial experimental design. For all the possible experimental configurations, the long-life test of the micro-actuator is carried out to determine the thermo-mechanical fatigue within the micro-actuator due to the continuous functioning

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Valette, Stéphane. "Effets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004642.

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Abstract:

L'objet de ce travail de these est l'etude des effets thermiques dus a l'interaction laser-matiere dans le cas de materiaux metalliques irradies avec des impulsions femtosecondes. Deux approches sont developpees. La premiere utilise un traitement numerique a deux dimensions du Modele a Deux Temperatures (MDT). Apres definition d'une Zone Affectee Thermiquement (ZAT) sur la base d'arguments de physique des materiaux, l'etendue de celle-ci est estimee par simulation numerique dans la direction perpendiculaire au faisceau laser. La deuxieme approche est de type experimentale. Les techniques de microscopie electronique en transmission et a balayage sont utilisées pour mesurer l'evolution des microstructures en bordure de la zone irradiee. Les regimes femtoseconde et nanoseconde sont compares dans l'ensemble des resultats de ce travail.

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Portebois, Léo. "Développement de matériaux réfractaires pour applications turbines aéronautiques : étude des effets microstructuraux sur le comportement en oxydation des alliages composites Nbss-Nb5Si3 et optimisation des solutions de protection associées." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0153/document.

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Abstract:

Afin d’accroitre le rendement des turbomachines les motoristes aéronautiques visent à développer de nouveaux matériaux réfractaires permettant d’augmenter les températures de service des parties les plus chaudes. Les travaux présentés dans ce mémoire s’inscrivent dans ce contexte et ont pour cadre le projet européen FP7-HYSOP dans lequel les alliages Nbss-Nb5Si3 sont à l’étude. Alors que d’un point de vue mécanique leurs propriétés sont compatibles avec leur industrialisation, leur résistance à l’oxydation dès les températures intermédiaires (800°C) constitue l’obstacle majeur à leur application. Deux voies sont suivies dans ce travail pour améliorer ce comportement. La première vise à évaluer l’effet d’un affinement de microstructure en synthétisant l’alliage Nbss-Nb5Si3 soit par la voie fusion, soit par métallurgie des poudres. Il a été montré que les microstructures les plus fines permettent de diminuer les cinétiques d’oxydations à 1100°C, et de s’affranchir des phénomènes d’oxydation catastrophique dont souffrent les alliages à microstructure grossière à 815°C. Des modèles diffusionnels gouvernant l’oxydation de ces matériaux ont pu être proposés. La seconde partie se focalise sur le développement de revêtements à base de siliciures, par la technique de cémentation activée en caisse, dont le caractère protecteur est assuré principalement par la formation d’une couche de silice (SiO2). Une série de tests d’oxydation/corrosion, représentative des conditions extrêmes régnant en sortie de chambre de combustion (isotherme ou cyclique, sous air, air + H2O, mélange silicaté CMAS), a permis d’évaluer et de hiérarchiser les performances des différents systèmes revêtus
Progress in the field of gas-Turbine engines for aircrafts is controlled by the availability of new structural materials able to withstand higher temperatures than nickel based superalloys. The present PhD work was conducted in this context, within the framework of the European FP7-HYSOP project, in which Nbss-Nb5Si3 alloys are studied. From a mechanical point of view, the physicochemical properties (room temperature fracture toughness and creep rate) are compatible with the targeted temperature (1300°C). However, starting from the intermediate temperatures (800°C), the oxidation resistance of those alloys is the major obstacle to their use. In this work, two ways are investigated to improve this behavior: The first one aims at studying the effect of a refinement of microstructure synthesizing the Nbss-Nb5Si3 alloy both by fusion method and powder metallurgy route. It was shown that refining the microstructure led to decrease the oxidation kinetics at 1100°C and suppressed the catastrophic breakaway oxidation (pesting) typical of the Nb-Si alloys with coarse microstructure at 815°C. Furthermore, diffusion models were proposed to describe oxidation kinetics both at 815°C and 1100°C. The second part of this study is devoted to the development of silica forming protective coatings. Diffusion silicide coatings were manufactured by the halide activated pack-Cementation method. The various conditions of oxidation/corrosion tests (isothermal or cyclic, in air, air containing water vapor, CMAS silicate melt) allowed assessing and ranking the performance of coated systems

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Vandenbussche, Cédric. "Stabilité des strucutres en géotechnique : approche micro-macro et charges limites." Chambéry, 2006. http://www.theses.fr/2006CHAMS042.

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Abstract:

Cette thèse consiste en l'étude de l'influence de la porosité sur le comportement plastique des matériaux type sol poreux et surtout sur la présence de points anguleux sur leur tracé de critère. Le matériau étudié, rigide parfaitement plastique, présente des cavités cylindriques ou sphériques disposées aléatoirement. Il sera appelé dans la suite « Coulomb poreux », la matrice répondant au critère de Coulomb. Nous adopterons pour l'étudier le modèle proposé par Gurson. Comme il l'avait fait dans son travail de 77, nous utiliserons les deux approches de l'analyse limite pour en déduire le critère de plasticité du matériau étudié. L'équivalence entre le matériau réel et homogénéisé est obtenue par la méthode des moyennes selon la technique de Kerner, Hashin-Rosen ou Hashin en élasticité. Pour chaque approche, le problème d'optimisation résultant est non linéaire. Plusieurs méthodes sont alors exposées. La technique de linéarisation classique, Piece-Wiese Linearization, et celle proposée récemment par Ben-Tal et Nemirovski aboutissent toutes deux à un problème d'optimisation linéaire. Récemment sont apparus des codes d'optimisation conique du second ordre tels que Mosek. Une grande part de cette thèse à consisté à mettre les problèmes d'analyse limite relatifs au matériau de Coulomb sous forme d'optimisation conique, en déformation plane, en déformation plane généralisée et en symétrie de révolution. Les applications ont consisté à déterminer le critère de plasticité du matériau de « Coulomb poreux » dans le cas des cavités cylindriques et sphériques. Les résultats obtenus sont enfin comparés à différents critères analytiques tels que Drucker-Prager, Cam Clay et Jeong et Pan
This thesis consists on a study of the influence of the porosity on the plastic behavior of porous soil materials and on the presence of angular points on the layout those criterions. The studied material, rigid perfectly plastic, present cylindrical or spherical cavities randomly. It will be called in the continuation "porous Coulomb", the matrix answering the criterion of Coulomb. We will adopt to study it the model suggested by Gurson, As had done it Gurson in its work of '77, we will use the two approach of limit analysis to deduce the criterion from it from plasticity of studied material. The equivalence between real and homogenized material is obtained by the method of the averages according to the technique of type Kerner, Hashin-Rosen or Hashin in elasticity. For each approaches, the resulting problem of optimization is nonlinear. Several methods are exposed. Traditional technique of linearization, Piece- Wiese Linearization, and that proposed recently by Ben-Tal and Nemirovski lead both to a problem of linear optimization. Recently still appeared codes of conical optimization of the second order such Mosek. A great part of this thesis thus consisted in putting the limiting analysis problems relating to material of Coulomb in the form of conical optimization, in plane strain, in generalized plane strain, and in symmetry of revolution. The applications consist in determining the criterion of plasticity of material of "porous Coulomb" in the case of cylindrical or spherical cavities. The results obtained are finally compared with various analytical criteria such as Drucker-Prager, Cam Clay and Jeong and Pan

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Legeay, Gérard. "Couches minces amorphes d'ITO : caractérisation, structure, évolution et fonctionnalisation sous rayonnements UV." Phd thesis, Université Rennes 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00567155.

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Abstract:

L'oxyde d'indium, transparent dans le domaine du visible, peut devenir conducteur électrique par création de lacunes d'oxygène et/ou par dopage à l'étain (ITO). Déposé en couches minces par pulvérisation cathodique RF à température ambiante, il est compatible avec des supports organiques souples. Dans une première partie, nous décrivons les méthodes de caractérisation mises en place. Nous précisons et discutons les propriétés structurales, électriques et optiques de nos couches optimisées amorphes. Leurs performances sont comparables à celles des meilleures couches polycristallines d'ITO, classiquement obtenues à température élevée. Nous examinons ensuite l'interaction de ces couches avec les rayonnements UV. Le faisceau d'un laser à excimères permet d'y transférer la géométrie désirée par ablation, sans recours à une photolithographie standard. Le recuit et la cristallisation par laser, à plus faibles fluences, sont comparés à un recuit standard au four. Nous mettons enfin en évidence le rôle du rayonnement UV dans le contrôle des réactions de surface, principalement avec l'eau. Nous présentons l'action des très faibles fluences UV sur les caractéristiques électriques des couches d'ITO.

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Grossin, David. "Développement du procédé de chauffage micro-ondes en vue de l’élaboration de céramiques à propriétés électriques particulières." Caen, 2006. https://theses.hal.science/tel-00147635/.

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Abstract:

Ce travail a été consacré au développement du procédé de chauffage micro-ondes en vue de l’élaboration de céramiques à propriétés électriques particulières. L’objectif, est de valoriser ce procédé de chauffage à travers l’élaboration de céramiques fonctionnelles. Le manuscrit présente des travaux pouvant être découpe en deux parties. Une première partie aborde l’élaboration par chauffage micro-ondes d’oxydes réfractaires dans une cavité résonante rectangulaire TE102. La synthèse par chauffage micro-ondes direct de la phase La0. 8Sr0. 2MnO3 (LSMO) envisagée initialement n’est pas satisfaisante, un chauffage indirect est alors mis en place. Ce nouveau procédé a permis de synthétiser et de fritter avec succès en mode statique et en continu de longs barreaux de LSMO sans altérer les propriétés remarquables du matériau à magnétorésistance colossale. L’utilisation de ce procédé pour fritter également un matériau isolant BaZrO3 a conduit à une réussite. Une seconde partie est consacrée à la texturation de YBa2Cu3O par procédé micro-ondes de fusion de zone. L’objectif est d’améliorer les propriétés supraconductrices en contrôlant l’orientation cristallographique. Ainsi deux procédés ont été développés. Le premier qui consiste à substituer partiellement l’Yttrium par du Calcium a permis une réelle optimisation de l’orientation et ouvre de nouvelles perspectives. Le second combine la fusion de zone avec la croissance assistée par germe. Les échantillons élaborés par cette méthode possèdent des propriétés supraconductrices satisfaisantes. Ils ont été caractérisés par des méthodes d’analyses de texture comme : l’EBSD, DRX, neutron
This work is devoted to the development of microwave heating process with the view of elaborating ceramics with particular electric properties. The aim is to valorize this heating process through the synthesis of functional ceramics. The manuscript presents interesting results which can be separated in two parts. Firstly, we studied the microwaves heating of refractory oxides in a resonant rectangular cavity TE102. Initially the synthesis by direct microwave heating of La0. 8Sr0. 2MnO3 (LSMO) was selected but the obtained results were not satisfying and the direct heating was modified by an indirect one. This new process allowed the successful synthesis and sintering of long LSMO bars in both static and continuous mode without deteriorating the high colossal magneto-resistance properties of this material. This process was also employed with success for the insulator BaZrO3 sintering. Secondly, we studied the texturation of YBa2Cu3O prepared by the microwaves floating zone process. The objective was to improve the superconducting properties by controlling the crystallographic orientation. For that, two processes were developed. The first method consisted to substitute partially the calcium in the yttrium site, which allowed an effective optimization of the orientation and opened new perspectives for improving the processing and properties of superconducting materials. The second method combines the floating zone with the top seeding method. Samples obtained by this method showed satisfactory superconducting properties. The texture was analysed and studied by EBSD, XRD, and neutron diffraction

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Ben, Ahmed Karim. "Etude de l'encrassement biologique de matériaux cimentaires en eau de rivière : analyse de l'influence des paramètres de surface des pâtes cimentaires." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD027/document.

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Abstract:

Les aspects biologiques ne sont généralement pas considérés lors de la conception des ouvrages de génie civil, malgré que la biocolonisation puisse affecter leur durabilité. Cette thèse s’intéresse à l’encrassement biologique des matériaux cimentaires en eau de rivière. Un essai de biocolonisation phototrophe accélérée, simulant les conditions en rivière a été mis au point et validé. Il a permis l’étude de pâtes cimentaires de différentes formulations. La colonisation a été évaluée par le taux de recouvrement de la surface, estimé par une méthode proposée d’analyse d’images. Une étude de l’influence de la rugosité sur la bioréceptivité du matériau a été réalisée à travers plusieurs paramètres de différentes natures et la densité de pics (paramètre d’espacement) a montré l’influence la plus déterminante. Un modèle a été proposé pour expliquer cette influence et a donné des résultats satisfaisants. Les influences de la porosité et du pH semblent être limitées dans les conditions de l’essai. Enfin, la micro-indentation a été adaptée pour l’évaluation mécanique de la détérioration des pâtes cimentaires sur de faibles épaisseurs. Cette technique pourra être utilisée pour évaluer la biodétérioration
The biological aspects are generally not considered in the design of civil engineering works, although the biocolonisation may affect their durability. This thesis focuses on biofouling of cementitious materials in river water. A laboratory accelerated test of phototrophic biocolonisation, simulating the river conditions, was developed and validated. It allowed the study of cement pastes of different formulations. Colonization was assessed by the recovery rate of the surface, estimated by a proposed method of image analysis. A study of the roughness influence on the bioreceptivity of the material was conducted through several roughness parameters of different natures, and the peaks density (a spacing parameter) showed the most decisive influence. A model was proposed to explain this influence and gave satisfactory results. The influences of porosity and pH appeared to be limited in the test conditions. Finally, micro-indentation was adapted to the mechanical evaluation of the deterioration of thin layers of cement pastes. This technique may be used to evaluate the biodeterioration

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Shen, Wanqing. "Modélisations micro-macro du comportement mécanique des matériaux poreux ductiles : application à l'argilite du Callovo-Oxfordien." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10144/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur des modélisations, par techniques d’homogénéisation, de la plasticité des matériaux poreux ductiles. Différentes classes de milieux poreux (avec ou sans compressibilité plastique de la matrice) sont considérées. Pour une matrice de von Mises, nous avons obtenu une expression du critère macroscopique de plasticité des milieux contenant des cavités sphéroïdales aléatoirement orientées. Une extension du critère de Gurson est proposée pour des matériaux dont la matrice est plastiquement compressible et obéit à un critère elliptique. Les résultats obtenus sont appliqués et illustrés dans le cas des milieux à double porosité. Un accent particulier a été ensuite mis sur les géomatériaux poreux. L’argilite du Callovo Oxfordien, géomatériau auquel on s’est intéressé, est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice élastoplastique poreuse et d’inclusions élastiques. La transition micro-méso aboutissant à la loi de la matrice argileuse est réalisée pour une phase solide de type Drucker-Prager, à écoulement associé ou non, et pour des cavités sphériques. Tandis que le passage méso-macro s’inscrit dans une démarche d'homogénéisation incrémentale de Hill. Les capacités prédictives du modèle basé sur une phase solide à loi d’écoulement non associée ont été démontrées à travers une large validation expérimentale. Enfin, par souci de simplification du modèle micro-macro proposé pour l’argilite, une version simplifiée du modèle est proposée en s’appuyant sur l’hypothèse d'inclusions rigides. L'introduction d'une règle d'écoulement macroscopique non associée a conduit à des prédictions d’excellente qualité pour l’argilite
This work focused on the plasticity modeling of ductile porous materials. Different classes of porous media (with or without plastic compressibility of the matrix) are considered. Concerning the case of incompressible matrix obeying to the von Mises criterion, by using limit analysis combined with homogenization techniques, we obtained, a closed form expression of the macroscopic yield function for materials containing randomly oriented spheroidal cavities. An extension of the Gurson criterion is proposed for materials whose matrix is plastically compressible and obeys to an elliptic criterion. The obtained results are applied and illustrated in the case of double porous media. Then, an emphasis is put on porous geomaterials. The Callovo Oxfordian argilite, a geomaterial which is of a primary interest in this study, is modeled as a heterogeneous medium made, at the mesoscale, of a porous elastoplastic matrix and elastic inclusions. The micro-meso transition leading to the constitutive law of the clay matrix is performed for an associated or a non-associated Drucker-Prager solid phase and spherical cavities. The meso-macro transition is performed by means of a Hill incremental homogenization method. The predictive capabilities of the micro-macro model based on a non-associated solid phase have been demonstrated via a wide experimental validation. Finally, a simplified version of the micro-macro model is formulated by assuming rigid inclusions. The introduction of a macroscopic non-associated flow rule allows to obtain excellent predictions for the argillite

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Löw, Peter. "Thermométrie submicrométrique par fluorescence : caractérisation de micro et nanostructures en milieux sec et liquide." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/303/.

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Abstract:

Ce travail concerne le développement et l'optimisation de la thermométrie par fluorescence en milieu sec et liquide pour caractériser thermiquement des fils de dimensions submicrométriques dont l'échauffement est obtenu par effet Joule. En utilisant des simulations en éléments finis, les paramètres des fils sont étudiés afin d'optimiser leur comportement thermique. Un fort confinement spatial de la température autour des fils en nickel sur un substrat de silicium est observé grâce à des mesures en fluorescence. Concernant le temps de réponse, des constantes de temps thermiques en dessous de la milliseconde sont obtenues expérimentalement. Les résultats présentés dans cette thèse sont d'un grand intérêt pour le développement de nouveaux outils pour la détection, la reconnaissance et l'étude fondamentale des molécules (dépliement et repliement de protéines et d'ADN par exemple) sous modulation thermique rapide
This thesis presents the development of an improved fluorescent thermometry approach for the thermal characterization of Joule-heated submicrometer wires in dry and liquid conditions. The design parameters of the wire systems are studied by the use of finite element modeling (FEM) in order to optimize their thermal behavior. A high spatial confinement of the temperature changes is experimentally demonstrated when using a nickel submicrometer wire on a silicon substrate as a heat source. The thermal time constants of the wire systems are shown to lie below one millisecond. The results of this thesis are of great interest in the development of new tools for the sensing, recognition and fundamental studies of molecules (for instance the folding of proteins and DNA) based on fast temperature modulation

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De, Andrade Vincent. "De l'imagerie chimique à la micro-cartographie pression-température-déformation : évolution minéralogique et transport de matière dans des systèmes en déséquilibre thermomécanique : applications aux métapélites et aux matériaux de stockage de déchets radioactifs." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10023.

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Abstract:

Les roches métamorphiques ou les matériaux industriels voient leur composition minéralogique évoluer lorsqu'ils sont soumis à des déséquilibres thermomécaniques, c'est-à-dire à une évolution spatiale ou temporelle de la pression et de la température, ou des déséquilibres chimiques comme des variations des conditions redox, du pH. . . Par exemple, à basse température, les roches sous l'influence des processus métamorphiques ne se rééquilibrent que partiellement, sauvegardant ainsi des équilibres thermodynamiques de manière locale et augmentant leurs hétérogénéités chimiques spatiales. La compréhension de tels systèmes en évolution P-T et le déchiffrage des modalités de leur évolution minéralogique impliquent de reconnaître et de caractériser la taille de ces « paléo équilibres » locaux, et donc d'avoir une information chimique spatiale au moins en 2 dimensions. Afin d'obtenir cette information, des images microsondes de fluorescence X ont été utilisées. Pour accroître leur potentiel et les employer à des fins thermobarométriques, des scripts informatiques ont alors été développés sous Matlab. Ils permettent de quantifier ces images semi-quantitatives mais également de les coupler avec la technique thermodynamique des multi-équilibres afin de produire des cartes de P-T de formation des minéraux. Comme le montrent les premières applications réalisées sur deux métapélites provenant de la ceinture schiste bleu de Sambagawa au Japon et de la zone éclogitique préservée de la chaîne Calédonienne au Spitzberg, les cartes chimiques quantitatives sont très riches d'enseignement sur l'histoire métamorphique d'une roche. De ces cartes chimiques ont été dérivées des cartes de P-T-temps-redox-déformation d'échantillons, permettant de caractériser les conditions P-T de formation des minéraux et donc le chemin P-T de l'échantillon, l'état d'oxydation du fer dans la phase chlorite, de souligner la relation entre déformation et cristallisation, de proposer une chronologie relative de cristallisation des minéraux et des déformations. La carte de la teneur en Fe3+ dans les chlorites calculée par la thermodynamique a également été validée grâce à une cartographie µ-XANES au seuil K du fer mesurée à l'ESRF (ID24) avec une méthode innovante. La dernière application concerne une étude expérimentale de matériaux argileux, principaux constituants d'un modèle analogique d'un type de site de stockage de déchets nucléaires. Les images chimiques ont permis de caractériser en 2 dimensions l'évolution minéralogique des argiles vers des pôles riches en fer. Elles ont également été utilisées comme données de base pour la réalisation d'un modèle numérique 2D par éléments finis visant à estimer le coefficient de diffusion du fer dans les argiles à basse température, donnée importante pour modéliser la déstabilisation au cours du temps d'un site de stockage de déchets radioactifs
The mineralogical composition of metamorphic rocks or industrial materials evolves when they are submitted to thermomechanical disequilibria, i. E. A spatial or temporal pressure and temperature evolution, or chemical disequilibria as variations in redox conditions, pH. . . For example, during low temperature metamorphic processes, rocks reequilibrate only partially, and thus record localy thermodynamic equilibria increasing so the spatial chemical heterogeneities. Understanding the P-T evolution of such systems and deciphering modalities of their mineralogical transformation imply to recognize and charaterize the size of these local “paleoequilibria”, and so to have a spatial chemical information at least in 2 dimensions. In order to get this information, microprobe X-ray fluorescence maps have been used. Computer codes have been developped with Matlab to quantify these maps in view of thermobarometric estimations. In this way, P-T maps of mineral crystallisation were produced using the multi-equilibria thermodynamic technique. Applications on two metapelites from the Sambagawa blue-schist belt (Japan) and from the Caledonian eclogitic zone in Spitsbergen, show that quantitative chemical maps are a powerfull tool to retrieve the metamorphic history of rocks. From these chemical maps have been derived maps of P-T-time-redox-deformation that allow to characterize P-T conditions of minerals formation, and so, the P-T path of the sample, the oxidation state of iron in the chlorite phase. As a result, we underline the relation between deformation and cristallisation, and propose a relative chronology of minerals cristallisation and deformations. The Fe3+ content map in chlorite calculated by thermodynamic has also been validated by a µ-XANES mapping at the iron K-edge measured at the ESRF (ID24) using an innovative method. Another application relates to an experimental study of clay materials, main components of an analogical model of a nuclear waste storage site. Chemical maps allowed to charaterize the 2D mineralogical evolution of clays toward iron rich end-members. They have also been used as input data in a 2D finit element numerical model aiming to estimate the iron diffusion coefficient in clays at low temperatures, important parameter to modelize the destabilization of nuclear waste storage sites in the course of time

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Belhenini, Soufyane. "Etude de structures de composants micro-électroniques innovants (3D) : caractérisation, modélisation et fiabilité des démonstrateurs 3D sous sollicitations mécaniques et thermomécaniques." Thesis, Tours, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUR4029/document.

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Abstract:

Cette étude constitue une contribution dans un grand projet européen dénommé : 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). La fiabilité mécanique et thermomécanique des composants 3D a été étudiée par des essais normalisés et des simulations numériques. L’essai de chute et le cyclage thermique ont été sélectionnés pour la présente étude. Des analyses de défaillance sont menées pour compléter les approches expérimentales. Les propriétés mécaniques des éléments constituant les composants ont fait l’objet d’une compagne de caractérisation complétée par des recherches bibliographiques. Les simulations numériques, dynamiques transitoires pour l’essai de chute et thermomécanique pour l’essai de cyclage thermique, ont été réalisées pour une estimation numérique de la tenue mécanique des composants. Les modèles numériques sont utilisés pour optimiser le design des composants et prédire les durées de vie en utilisant un modèle de fatigue
This work establishes a contribution in an important European project mentioned 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). The mechanical and thermomechanical reliability of 3D microelectronic components are studied by employing standardized tests and numerical modeling. The board level drop test and thermal cycling reliability tests are selected for this study. Failures analysis has been used to complete the experimental study. The mechanical properties of elements constituting the microelectronic components were characterized using DMA, tensile test and nanoindentation. Bibliographical researches have been done in order to complete the materials properties data. Numerical simulations using submodeling technique were carried out using a transient dynamic model to simulate the drop test and a thermomechanical model for the thermal cycling test. Numerical results were employing in the design optimization of 3D components and the life prediction using a fatigue model

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Nguyen, Thi Thu Nga. "Approches multi-échelles pour des maçonneries viscoélastiques." Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2077/document.

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Abstract:

Les structures maçonnées sont largement connues en génie civil comme constituant d’une partie des bâtiments, mais également en tant que garnissages réfractaires dans des structures utilisées à hautes températures, par exemple en sidérurgie. Malheureusement, les outils actuels ne sont pas suffisamment puissants pour prédire le comportement de ces structures avec l’apparition de fissures et pour tenir compte du comportement non linéaire d’un des deux constituants (le mortier par exemple). Ce travail de thèse contribue à la modélisation multi-échelles des maçonneries classiques et des garnissages réfractaires avec un faible coût numérique grâce à la technique d’homogénéisation périodique. Les techniques de modélisation et de simulation du comportement des maçonneries sont présentées et développées. L’influence des lois d’interface entre briques et mortier, des paramètres géométriques et matériels, ainsi que de la densité des fissures sur le comportement effectif des maçonneries est étudié. Trois approches (une extension analytique de Cecchi et Tralli, une approche numérique et un modèle micromécanique) sont proposées pour la détermination du comportement effectif d’une cellule périodique dans le cas de maçonneries avec mortier viscoélastique microfissuré et briques saines élastiques ou rigides. Les résultats des calculs sur deux exemples de maçonneries (1D et 2D) ont confirmé que l’approche multi-échelle est une solution appropriée avec une grande capacité à exprimer le comportement des maçonneries viscoélastiques microfissurées. Ce travail, limité au cas sans propagation de fissures, peut être étendu aux mortiers à comportement viscoplastique
Masonry structures are widely used in civil engineering as part of buildings or in refractory linings of structures working at high temperatures, like in steel industry. Unfortunately, the present tools are not powerful enough to predict the behavior of these structures at their micro-cracked state and/or if one of their constituents behaves nonlinearly (e.g. the mortar). This research contributes to the multi-level modeling of classical masonries and refractory linings with a low numerical cost using basically the periodic homogenization technique. Modeling and simulation techniques of masonry behavior are presented and developped. The influence of interface law between bricks and mortar, of geometrical and material parameters, and of crack density on the effective masonry behavior is studied. Three approaches (analytical extension of Cecchi and Tralli, numerical approach and micromechanical modeling) were proposed to determine the effective behavior of a periodic masonry cell with micro-cracked viscoelastic mortar and safe elastic or rigid bricks. The results obtained on two examples of masonry (1D and 2D) confirmed that the multi-scale approach is a suitable solution with a great ability to model the effective behavior of microcracked viscoelastic masonry. This work, actually limited to the case without crack propagation, could be extended to mortars with viscoplastic behavior

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Pastre, Aymeric. "Élaboration d’électrodes à base de films d’or nanoporeux et conception de micro-supercondensateurs intégrés." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10187/document.

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Abstract:

Le travail de thèse a pour objectif la conception de micro-supercondensateurs tout-solide à base d’or nanoporeux, intégrés sur substrat de silicium. Dans un premier temps nous avons développé un procédé de formation de films d’or par réduction chimique auto-catalytique. Afin d’augmenter l’adhérence du film d’or sur le substrat de silicium, une couche d’accroche originale a été élaborée par procédé sol-gel. Il s’agit d’un film mince d’oxyde de zirconium (ZrO2) dopé par des nanoparticules d’or. La porosité de ces films d’or a été contrôlée par une méthode de templating à partir de microsphères de polystyrène (Ø ≈ 20 nm). Les films d’or nanoporeux peuvent atteindre 1,2 µm d’épaisseur en l’absence de délamination. La porosité est totalement interconnectée et la taille des pores (20 nm) a été choisie afin d’être compatible avec l’électrolyte utilisé. Le procédé fait uniquement intervenir des méthodes chimiques en solution et est totalement compatible avec les procédés classiques de micro-fabrication. Les films d’or nanoporeux constituant le matériau d’électrodes du micro-supercondensateur, ont été structurés par photolithographie sous la forme de peignes interdigités. L’imprégnation d’un électrolyte polymère gélifié (PVA / KOH) a permis de finaliser la fabrication du micro-supercondensateur tout-solide. Les caractérisations électrochimiques montrent que le micro-dispositif atteint une capacité surfacique de 240 µF/cm² à 20 mV/s, et peut endurer plus de 8000 cycles en ne perdant que 5% de sa capacité initiale. Ces performances sont comparables à celles des micro-supercondensateurs intégrés tout-solide reportées dans la littérature
The thesis work aims at the design of nanoporous gold-based all-solid state micro-supercapacitors, integrated on a silicon substrate. In a first step, we have developed a process for the formation of gold films by auto-catalytic chemical reduction. In order to enhance the adhesion of the gold film to the silicon substrate, an original seed layer was produced by a sol-gel process. It consists in a thin film of zirconium oxide (ZrO2) doped with gold nanoparticles. The porosity of these gold films was controlled by a templating method using polystyrene microspheres (Ø ≈ 20 nm). Nanoporous gold films can reach a 1.2 μm thickness in the absence of delamination. The porosity is completely interconnected and the pore size (20 nm) was chosen in order to be compatible with the used electrolyte. The method only involves wet chemistry processes and is fully compatible with conventional micro-manufacturing processes. The nanoporous gold films constituting the electrode material of the micro-supercapacitor have been structured by photolithography in the form of interdigitated combs. The impregnation of a gelled polymer electrolyte (PVA / KOH) made it possible to finalize the manufacture of the all-solid state micro-supercapacitor. Electrochemical characterizations show that the micro-device reaches a surface capacitance of 240 μF/cm² at 20 mV/s, and can endure more than 8000 cycles, while losing only 5% of its initial capacitance. These performances are comparable to those of the all-solid state integrated micro-supercapacitors reported in the literature

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Gbetchi, Kokouvi. "Multi-scale modeling of thermo-mechanical dynamic damage in quasi-brittle materials." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0049.

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Abstract:

Sous l’effet des impacts mécaniques, les structures constituées de matériaux fragiles peuvent être exposés à la rupture dynamique. La modélisation appropriée des mécanismes de rupture à différentes échelles d’observation et la prédiction de l’endommagement thermomécanique dans ces matériaux sont essentielles pour la conception de structures fiables. Des observations expérimentales sur la rupture dynamique des matériaux fragiles montrent des effets de refroidissement et d’échauffement importants à proximité d’une pointe de fissure. La modélisation du couplage thermomécanique lors de la rupture fragile a été entreprise, en général, sans tenir compte des aspects microstructuraux. L’objectif de cette thèse est de développer une procédure pour obtenir des lois d’endommagement thermomécaniques dans lesquelles l’évolution de l’endommagement est déduite à partir de la propagation des microfissures et des effets thermiques associés à l’échelle petite du matériau. Nous utilisons la méthode d’homogénéisation asymptotique pour obtenir la réponse macroscopique thermomécanique et d’endommagement du solide. Pour la propagation des microfissures, en mode I ou II, un critère de type Griffith est adopté. Des sources de chaleur sont considérés aux pointes des microfissures en mouvement, en lien avec l’énergie dissipée pendant la propagation. Nous considérons aussi des sources de chaleur représentant la dissipation par frottement sur les lèvres des microfissures qui se propagent en mode de cisaillement. Grâce à une analyse énergétique combinée avec la méthode d’homogénéisation nous obtenons des lois d’endommagement macroscopiques. Dans le système thermoélastique et d’endommagement ainsi obtenu, on identifie de forts couplages entre les champs mécaniques et thermiques. Le calcul des coefficients effectifs nous a permis d’étudier la réponse locale prédite par les nouveaux modèles. Cette réponse montre des effets de vitesse de déformation, de taille de la microstructure, de dégradation des propriétés thermoélastiques et des évolutions thermiques spécifiques engendrées par la microfissuration et le frottement à l’échelle petite du matériau. Dans l’équation macroscopique de la température, on retrouve des termes sources de chaleur distribuées en lien avec les dissipations d’endommagement et de frottement. L’implémentation de modèles d’endommagement dans un logiciel d’éléments finis nous a permis d’effectuer des simulations numériques à l’échelle des structures. Nous avons reproduit numériquement certains tests expérimentaux publiés dans la littérature concernant la rupture rapide d’échantillons de PMMA sous sollicitation d’impact. Les résultats des simulations obtenus sont en bon accord avec les observations expérimentales
Under impact mechanical loadings, structural components made of brittle materials may be exposed to dynamic failure. The appropriate modeling of the failure mechanisms at different scales of observation and the prediction of the corresponding thermomechanical damage evolution in such materials is essential for structural reliability predictions. Experimental observations on dynamic failure in brittle materials report important cooling and heating effects in the vicinity of the crack tip. Theoretical modeling of the thermo-mechanical coupling during fracture have been generally undertaken without accounting for microstructural aspects. The objective of the present thesis is to develop a procedure to obtain macroscopic thermo-mechanical damage laws in which the damage evolution is deduced from the propagation of microcracks and the associated small-scale thermal effects in the material. We use the asymptotic homogenization method to obtain the macroscopic thermo-mechanical and damage response of the solid. A Griffith type criterion is assumed for microcracks propagating in modes I or II. Heat sources at the tips of microcracks are considered as a consequence of the energy dissipated during propagation. Frictional heating effects are also considered on the lips of microcracks evolving in the shear mode. An energy approach is developed in combination with the homogenization procedure to obtain macroscopic damage laws. The resulting thermoelastic and damage system involves strong couplings between mechanical and thermal fields. Computation of the effective coefficients allowed us to study the local response predicted by the new models. The macroscopic response exhibits strain-rate sensitivity, microstructural size effects, degradation of thermoelastic properties and specific thermal evolutions due to microcracking and frictional effects at the small scale. Distributed heat sources are present in the macroscopic temperature equation linked to damage and frictional dissipations. The implementation of the proposed damage models in a FEM software allowed us to perform numerical simulations at the structural level. We reproduced numerically experimental tests reported in the literature concerning the rapid failure of PMMA samples impact. The results obtained in the simulations are in good agreement with the experimental observations

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Aneflous, Latifa. "Systèmes nano- et micro-structurés à base de dioxyde de cérium et de sesquixyde de néodyme : propriétés électriques et catalytiques des solutions solides Ce1-xNdxO2-delta." Toulon, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUL0004.

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Le dioxyde de cérium est utilisé comme capteur de gaz. Deux sytèmes à base d'oxydes de Ce(+IV) et de Nd(+III) sont étudiés : un sytème multiphasé et nanostructuré, obtenu par chimie douce, à basse température à partir d'oxalates et d'acétates ; une céramique à granulométrie micrométrique, obtenue après frittage des poudres nanostructrées, à 1600°C. Les structures sont élucidées par DRX. La morphologie est caractérisée par MET couplée à l'EDAX. Les propriétés électriques en fonction de la composition dans le domaine de température 40-700°C sont mesurées par SIE. Au dessus de 400°C, les contributions des grains, des joints de grains et des électrodes sont séparées. L'exposant n du modèle CPE est lié à la microstructure. La conductivité atteint un palier à 10% en néodyme. Les propriétés catalytiques sont étudiées pour des mélanges air-méthane par spectroscopie IRTF. Les mesures de conversion du méthane montrent que des catalyseurs sont très actifs à 350°C
THe dioxide of cerium is used as gas sensor. Twos systems based on oxides of Ce(+IV) and of Nd(+III) are studied : a multiphase and nonostructured system, obtained by soft chemistry, at low temperature, starting from oxalates and of acetates ; a ceramics with micrometric granulometry, obtained after sintering of the nanostructured powders, to 1600°C. The structures are elucidated by DRX. Morphology is chacterized by MET coupled with the EDAX. The electric properties according to the composition in the temperature range 40-700°C are measured by SIE. With the top of 400°C, the contributions of the bulks grain boundaries and electodes are separate. Eponent n of model CPE is related to the microstructure. Conductivity reaches a maximum with neodymium 10%. The catalytic properties are studied for air-methane mixtures by spectroscopy IRTF. Measurements of conversion of methane show that these catalysts are very active at 350°C

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Violeau, David. "Une stratégie de calcul pour l'analyse à l'échelle "micro" des endommagements jusqu'à rupture des composites stratifiés." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00254379.

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Abstract:

Les mécanismes de dégradation des composites stratifiés sont aujourd'hui très bien connus mais la simulation jusqu'à rupture reste un challenge majeur. Un nouveau modèle de calcul microscopique hybride a récemment été proposé et permet de prendre en compte tous les modes de dégradations des stratifiés. Le modèle microscopique est hybride et couple à la fois des mécanismes discrets et continus. Celui-ci s'appuie sur l'introduction de surfaces de rupture minimales conférant ainsi au modèle un aspect discret. Un milieu continu endommageable est introduit pour modéliser les dégradations continues à l'échelle du pli. Très simple d'interprétation et reposant sur peu de quantités matériaux à identifier, le modèle n'est viable que s'il est associé à des moyens de calcul performants. Une stratégie multiéchelle avec homogénéisation en espace développée depuis plusieurs années est ici étendue pour traiter des problèmes complexes tridimensionnels et incluant de nombreuses surfaces de contact. Des développements spécifiques associés à la réduction du coût de calcul (taille du problème à résoudre et temps de résolution) ont été menés sur des exemples simples bidimensionnels. Le calcul du critère permettant la propagation des fissures a nécessité également des simplifications importantes. Ces différents points ont été mis en œuvre dans un code de calcul complet écrit en langage C++ dans la plateforme du LMT permettant de traiter des problèmes complexes non-linéaires bidimensionnels ou tridimensionnels et pouvant inclure les effets de l'environnement. Des exemples simples sont réalisés et permettent de simuler des scénarios de dégradation complexes.

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Zhao, Lunyang. "Contribution à la modélisation micro-mécanique de l’endommagement et du comportement plastique des géomatériaux." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I013/document.

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Abstract:

L’endommagement induit par micro-fissuration et la déformation plastique sont deux principaux mécanismes de dissipation des matériaux rocheux. Ils sont liés à la modification de micro-structure et influencés par les compositions minéralogiques. Dans cette étude, nous présentons quelques nouvelles contributions à la modélisation micro-mécanique de l’endommagement et du comportement plastique. La première partie est consacrée à la détermination du comportement élastique-plastique d’une classe de matériaux quasi-ductiles, composés d’une matrice plastique dépendant de la contrainte moyenne dans laquelle sont distribués des inclusions et des pores. Nous proposons un nouveau modèle micro-mécanique basé sur une approche variationnelle incrémentale. Comme différence majeure par rapport à la plupart des modèles en champs moyens, le champ local de déformation plastique non-uniforme est pris en compte. Par ailleurs, une loi d’écoulement plastique non-associée est utilisée pour la matrice solide afin de mieux décrire la transition de la compressibilité à la dilatance volumique de ces matériaux. Le modèle variationnel incrémental est formulé à l’aide de la théorie de bi-potentiel. La performance du modèle est vérifiée à travers des comparaisons avec des solutions numériques de références issues des calculs directs par éléments finis. Le modèle proposé est ensuite utilisé à des matériaux argileux et poreux pour illustrer son efficacité. Dans la deuxième partie, nous abordons la modélisation micro-mécanique de l’endommagement induit des matériaux fragiles caractérisés par une matrice solide élastique contenant une distribution aléatoire de micro-fissures. L’accent est mis sur des micro-fissures avec frottement fermées sous contraintes de compression. Le modèle est formulé à l’aide d’une technique d’homogénéisation linéaire et en proposant une loi de glissement frottant à l’échelle locale. Le modèle proposé est d’abord validé par rapport à des essais en laboratoire en supposant une distribution diffuse de micro-fissures. Ensuite, nous proposons une extension du modèle en considérant la transition de l’endommagement diffus à la fissuration localisée. Celle-ci est décrite comme une conséquence de la coalescence de micro-fissures. Après la localisation, la dissipation est entièrement pilotée par la fissure localisée. Un modèle de glissement avec frottement est alors développé pour la fissure localisée d’une manière consistante avec le modèle d’endommagement diffus. Le modèle complet décrivant la transition de l’endommagement diffus à la fissuration localisée est validé par rapport à des données expérimentales
Damage due to micro-cracking and plastic deformation are two main dissipation processes in most rock-like materials. They are related to the evolution of micro-structure and influenced by mineralogical compositions. In this study, we present some new contributions on the micro-mechanical modeling of damage and plastic behavior of rock-like materials based on linear and non-linear homogenization techniques. The first part is devoted to the estimation of macroscopic plastic behavior of a class of quasi-ductile materials, composed of a pressure-dependent plastic solid matrix in which various inclusions and (or) pores are embedded. We propose a new incremental variational model. Unlike most mean-field methods previously developed, the non-uniform local strain field in the solid matrix is taken into account. Moreover, in order to take into account the transition from volumetric compressibility to dilatancy of those materials, a non-associated plastic flow rule is adopted. The incremental variational model is formulated by using a bi-potential theory for the determination of the incremental potential of plastic matrix. The accuracy of the proposed model is assessed by a series of comparisons with reference solutions obtained from full-field finite element simulations. The proposed model is then applied to several rock-like materials with rigid inclusions or pores. In the second part, we focus on the modeling of induced damage in brittle materials which are represented by an elastic solid matrix weakened by randomly distributed microcracks. The emphasis is put on the case of closed cracks under a large range of compressive stress. The damage evolution is due to the initiation and propagation of micro-cracks while the plastic deformation is directly related to the frictional sliding along micro-cracks. The two dissipation processes are physically coupled. A specific friction model is formulated. The efficiency of the proposed model is verified against experimental data on typical granites. Furthermore, the model is extended to study the transition from diffuse damage to localized cracking. The localized cracking is considered as a consequence of coalescence of diffuse micro-cracks. After the onset of a localized crack, the energy dissipation of material is entirely driven by the frictional sliding and propagation of the localized crack. And a specific frictional damage model is developed for the localized crack in consistence with the diffuse damage model. The proposed model is also verified against laboratory tests

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Dabo, Mouhamadou. "Analyse du comportement mécanique des mousses polymères : apport de la tomographie X et de la simulation numérique." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE041/document.

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Abstract:

Les matériaux polymères à structures cellulaires allient des propriétés mécaniques, thermiques, chimiques et optiques intéressantes aux regards des contraintes d’allègement des systèmes et des structures. Toutefois, pour diversifier leurs applications et les rendre toujours plus performants dans les domaines de la santé, du transport ou encore du bâtiment, une étude fine des relations qui lient les procédés de fabrication à la microstructure générée et aux propriétés qui en découlent, doit être menée. Ces propriétés mécaniques dépendent étroitement des propriétés de la matière dont les mousses sont faites mais aussi de la morphologie de leurs microstructures (orientation, distribution et taille des pores, épaisseur des parois). Il est donc crucial de pouvoir quantifier et mesurer ces paramètres pour tendre vers une compréhension fine des propriétés mécaniques et définir des modèles capables de relier le comportement macroscopique du matériau cellulaire vis-à-vis de son « équivalent » massif et de la microstructure. En collaboration étroite avec la direction recherche et développement de l’entreprise INTEREP, leader européen du caoutchouc cellulaire étanche, une caractérisation expérimentale du comportement mécanique de mousses de différentes natures polymériques et de différentes topologies à d’abord été effectuée. Ensuite un ensemble de modélisations géométriques a été développé à partir d’observations microstructurales de vraies mousses en micro-tomographie RX et à partir de microstructures générées virtuellement par le biais d’une description physique du processus de fabrication de mousses polymères. Finalement, une simulation numérique éléments finis en 2D et en 3D de ces microstructures couplées à la caractérisation expérimentale du matériau massif des parois a permis de reproduire et d’étudier finement les mécanismes de déformations observés expérimentalement sur des mousses polymères et d’affiner les lois de comportement empiriques avec la prise en compte d’un paramètre supplémentaire caractéristique de la statistique de distribution des cellules dans l’espace, c'est-à-dire de leurs localisations et de leur distribution de taille et de forme
Polymer foams materials combine mechanical, thermal, chemical and optical interesting properties going with light weighting structures problems. However, to diversify their applications and make them even more efficient in health field, transportation or building, a fine study of the relationships between manufacturing processes to generated microstructures and resulting properties must be conducted. These mechanical properties are highly depending on the properties of material with which foams are made but also on the morphology of their microstructures (orientation, distribution and pore size, wall thickness). Thus it is crucial to quantify and measure these parameters to strive for a detailed understanding of the mechanical properties and define models capable of linking global behavior of cellular materials to bulk materials and microstructures. Working closely with research and development division of INTEREP, European leader in waterproof cellular rubber, an experimental characterization of the mechanical behavior of polymer foams of different natures and different topologies has been performed first. Then geometrical modeling was developed from micro structural observations of real foams in x-ray micro-tomography and from virtually generated microstructures through a physical description of polymer foams manufacturing process. Finally finite element simulation in 2D and 3D of these microstructures were coupled with the experimental characterization of bulk material allowing thus to reproduce and finely study deformation mechanisms experimentally observed on polymer foams and refine empirical behavior laws by taking into account additional characteristic parameter of cells statistical distribution in space like their location and their size distribution and shape

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Lao, Jonathan. "Caractérisation par micro-faisceau d'ions des réactions physico-chimiques induites in vitro par des verres bioactifs nanostructurés élaborés par la méthode sol-gel." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718177.

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Abstract:

Les verres bioactifs permettent de combler les défauts osseux lors d'applications cliniques. Nous avons élaboré par sol-gel plusieurs verres bioactifs, parmi lesquels des verres dopés en Sr. La bioactivité des verres est avérée : au contact d'un milieu biologique, une couche Ca-P se forme rapidement en surface de nos matériaux. La caractérisation de l'interface verre/ milieu biologique par faisceau d'ions démontre que le verre binaire est le plus rapide en ce qui concerne la dissolution de la matrice et l'apparition de la couche Ca-P. Pour les verres contenant du P, ces phénomènes sont retardés, mais la couche Ca-P-Mg se développe vite en une couche apatitique. Pour les verres dopées en Sr, la couche Ca-P-Mg se forme sur une profondeur réduite. Néanmoins elle évolue plus vite en apatite. De plus la présence de Sr à l'interface verre/ liquide et dans le milieu biologique pourrait résulter, grâce aux effets bénéfiques du Sr sur l'activité cellulaire, en une bioactivité améliorée in vivo

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Lao, Jonathan. "Caractérisation par micro-faisceau d'ions des réactions physico-chimiques induites in vitro par des verres bioactifs nanostructurés élaborés par la méthode sol-gel." Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2007. http://www.theses.fr/2007CLF21763.

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Abstract:

Les verres bioactifs permettent de combler les défauts osseux lors d'applications cliniques. Nous avons élaboré par sol-gel plusieurs verres bioactifs, parmi lesquels des verres dopés en Sr. La bioactivité des verres est avérée : au contact d'un milieu biologique, une couche Ca-P se forme rapidement en surface de nos matériaux. La caractérisation de l'interface verre/ milieu biologique par faisceau d'ions démontre que le verre binaire est le plus rapide en ce qui concerne la dissolution de la matrice et l'apparition de la couche Ca-P. Pour les verres contenant du P, ces phénomènes sont retardés, mais la couche Ca-P-Mg se développe vite en une couche apatitique. Pour les verres dopées en Sr, la couche Ca-P-Mg se forme sur une profondeur réduite. Néanmoins elle évolue plus vite en apatite. De plus la présence de Sr à l'interface verre/ liquide et dans le milieu biologique pourrait résulter, grâce aux effets bénéfiques du Sr sur l'activité cellulaire, en une bioactivité améliorée in vivo

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Vouaillat, Guillaume. "Analyse de la fatigue de contact d'engrenages aéronautiques." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI035.

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Le micro-écaillage est une défaillance en fatigue de contact qui intervient sur les composants de transmissions mécaniques tels que les roulements et les engrenages. Le plus souvent, il est le résultat d’un manque de lubrification ou d’un écart avec les spécifications d’état de surfaces. La conséquence est alors l’apparition de sur-contraintes dans le matériau qui évoluent vers des arrachements microscopiques de matière. Ces derniers sont appelés micro-écailles et peuvent éventuellement amener à des dysfonctionnements de la transmission dans laquelle les pièces impactées sont en jeu. La littérature a alors mené de nombreuses études à ce sujet mais manque de travaux liant dans la même analyse, la représentation de l’état de surface à l’origine de la défaillance d’une part et la simulation d’un état microstructural du matériau sollicité qui rentre en compte dans les mécanismes de création de la fatigue de contact, d’autre part. Les travaux de cette thèse présentent donc d’abord, un modèle regroupant ces deux caractéristiques, construit à partir des outils et théories de la littérature. Une étude paramétrique est alors conduite et permet d’estimer l’influence de plusieurs paramètres de contact (glissement, frottement, pressions, rugosité) sur les résultats de trois critères en fatigue de contact. La mise en place d’un critère complémentaire est alors nécessaire pour apporter des précisions là où les premiers critères semblent insuffisants. A partir de l’étude des contraintes de cisaillement au niveau des joints de grains du matériau, la prise en compte de l’historique complet de la sollicitation est possible. Elle permet notamment de proposer une durée de vie avant initiation des microfissures et d’identifier dans le cas du glissement, des cycles locaux complémentaires de sollicitation. Ces derniers résultent des passages répétés des pics rugueux en surface du matériau. Finalement, une comparaison avec une application expérimentale sur composant denture d’engrenages apporte des éléments d’identification des zones à risque vis-à-vis du micro-écaillage dans les applications concernées
Gears and rolling elements that are parts of transmissions are sometimes subjected to rolling contact fatigue failures as micro-pitting. It usually results from a lubrication loss or an uncontrolled surface finishing. First layers of the material are consequently overstressed. Microscopic material wrenching then occurs and is called micro-pitting. Such transmission parts failures may potentially lead to the whole system dysfunction. Several studies have already been performed in the literature concerning this topic. However, few of them take into account both surface roughness and material microstructure analyses which impact rolling contact fatigue mechanisms. Thus, a model with those characteristics is developed from literature theories and tools and presented in this thesis. A parametrical study is then conducted so as to estimate the influence of specific contact parameters (among sliding, friction, pressure and roughness) on three fatigue criteria results. However the use of an additional criterion is necessary in order to give more accurate conclusions. Intergranular shear stresses are subsequently studied and make the analysis of the complete stress history possible. Moreover, a life expectancy to micro-cracks nucleation is computed. An identification of sliding-linked local shear stress oscillations which result from successive rough peaks passing over the material surface is also made. Finally, numerical results are compared to an experimental investigation conducted on FZG-type gears. The most at risk areas regarding micropitting in the relevant applications are thus identified among the addendum, the dedendum and the pitch

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Barbière, Romain. "Comportement en fatigue et optimisation de l’interface d’un composite tissé chanvre/époxy : effet de l’humidité Influence of moisture and drying on fatigue damage mechanisms in a woven hemp/epoxy composite : acoustic emission and micro-CT analysis." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2020. http://www.theses.fr/2020ESMA0016.

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Abstract:

Les composites à renfort d’origine végétale constituent une alternative écologique aux matériaux composites traditionnels tels que les composites à fibres de verre. Cependant, les renforts d’origine végétale sont fortement hydrophiles par rapport à la matrice polymère. Il est donc nécessaire d’étudier l’influence de l’eau sur le comportement mécanique de ces éco-matériaux.Dans ce travail, trois conditionnements ont été mis en place. Le conditionnement Ambiant correspond à l’étude du composite en environnement ambiant : stockage et essais à l’ambiante. Le conditionnement Eau permet d’étudier les échantillons dans des conditions extrêmes d’humidité : les éprouvettes sont saturées en eau puis testées dans une enceinte saturée en humidité. Le conditionnement Séché a pour objectif d’étudier le rôle de la désorption sur les propriétés mécaniques du composite. Des éprouvettes de composite tissé chanvre/époxy de deux orientations, [(0/90)]7 et [(±45)]7, ont été testées en traction et en fatigue suivant les trois conditionnements. Des analyses in situ par émission acoustique et post-mortem par MEB et microtomographie ont été réalisées.Les essais de fatigue ont permis d’établir les courbes de Wöhler pour les deux orientations et les trois conditionnements. Un modèle phénoménologique a été utilisé pour modéliser la durée de vie du composite dans toutes les configurations. Les comparaisons montrent que le conditionnement Eau a une sensibilité à la fatigue plus faible que les conditionnements Ambiant et Séché. La classification des évènements acoustiques a permis d’identifier trois classes correspondant chacune à un type d’endommagement (endommagement matriciel, endommagement interfacial et rupture de fibres). Pour les deux orientations, les résultats ont montré que la proportion en nombre et la cinétique d’apparition de chaque type d’endommagement dépendent du niveau de contrainte maximale appliquée et du type de conditionnement, les endommagements matriciels et interfaciaux étant toujours largement majoritaires. L’analyse microtomographique a montré que les endommagements sont différents selon l’orientation. Cependant, pour chaque orientation, on retrouve le même type d’endommagement pour les trois conditionnements, à différents stades de développement : plus avancé pour le conditionnement Eau, intermédiaire pour le Séché et le moins développé pour l’Ambiant.Pour analyser l’adhésion à l’interface fil/matrice, des tests de fragmentation ont été réalisés sur des éprouvettes monofilamentaires chanvre/époxy. Un moule spécifique a été conçu et développé pour réaliser ces éprouvettes par coulée. Un suivi par émission acoustique couplé à des observations en lumière polarisée a permis de mieux comprendre le phénomène de fragmentation dans ce type d’éprouvettes. Les valeurs de la contrainte maximale de cisaillement à l’interface fil/matrice (IFSS) ont été calculées et les longueurs de décohésion interfaciale ont été mesurées. Les résultats montrent que l’interface fil/matrice est affaiblie après séchage, avec une diminution de l’IFSS de 33%. Pour améliorer l’adhésion à l’interface, un traitement au peroxyde d’hydrogène et un traitement par plasma froid ont été appliqués au renfort de chanvre. Les tests de fragmentation montrent que l’IFSS est presque deux fois plus élevée avec le traitement au peroxyde et trois fois plus avec le plasma, par rapport aux éprouvettes non traitées. Un changement d’échelle a ensuite été effectué en appliquant le traitement au peroxyde d’hydrogène sur le tissu de chanvre. Le comportement en traction et en fatigue des composites chanvre/époxy élaborés avec ce tissu traité a été étudié. Les résultats obtenus à cette échelle ne sont pas satisfaisants. Le traitement par plasma reste donc la voie la plus prometteuse, mais appliquer cette technique à l’échelle d’un tissu est complexe et nécessite de mettre au point un nouveau réacteur
Plant fibre composites are an environmentally friendly alternative to traditional composite materials such as fibreglass composites. However, plant fibres are highly hydrophilic in comparison with the polymer matrix. It is therefore necessary to study the influence of moisture on the mechanical behaviour of these eco-materials.In this work, three conditionings were applied. “Ambient” samples were stored and tested in ambient environment. “Wet” samples were immersed in water until saturation and tested in a climatic chamber at RH97. The objective of the “Wet/Dry” conditioning was to study the role of desorption on the mechanical properties of the composite. Woven hemp/epoxy composite samples with two orientations, [(0/90)]7 and [(± 45)]7, were tested in tension and fatigue according to the three conditionings. In situ analyses by acoustic emission and post-mortem analyses by SEM and micro-CT were carried out.Fatigue tests allowed to determine the Wöhler curves for the two orientations and the three conditionings. A phenomenological model was used to simulate the fatigue life of the composite in all configurations. The comparisons showed that the Wet samples exhibit a lower tensile strength than the Ambient specimens and a lower fatigue sensitivity, while the behaviour of the Wet/dry samples is similar to the Wet conditioning one concerning the tensile strength and similar to the Ambient one concerning the fatigue sensitivity. The classification of acoustic events allowed the identification of three clusters, each cluster corresponding to a type of damage (matrix damage, interfacial damage and fibre breakage). For the two orientations, the results showed that the proportion in number and the kinetics of development of each type of damage depend on the level of the maximum applied stress and on the conditioning. Matrix and interfacial damages are largely the most numerous acoustic events for all the configurations. Micro-CT analysis showed that the damage is different depending on the orientation. However, for each orientation, the same type of damage is observed for the three conditionings, at different stages of development: more advanced for the Wet conditioning, intermediate for the Wet/Dry one and the least developed for the Ambient one.The analysis of the yarn/matrix interface adhesion was performed through fragmentation tests realised on monofilament hemp/epoxy specimens. A specific mould was designed and developed to produce these specimens by casting. Acoustic emission monitoring and observations in polarized light allowed a better understanding of the fragmentation phenomenon in this type of material. The Interfacial Shear Strength (IFSS) values were calculated and the interfacial debonding lengths were measured. The results show that the yarn/matrix interface is weakened after drying, with a decrease in IFSS of 33%. To improve adhesion at the interface, treatments with hydrogen peroxide and non-thermal plasma were applied to the hemp yarns. Fragmentation tests showed that IFSS is almost twice as high with the peroxide treatment and three times higher with plasma, compared to untreated specimens. An upscale was made by applying the hydrogen peroxide treatment to the hemp fabric. The tensile and fatigue behaviour of hemp/epoxy composites produced with this treated fabric was studied. The results obtained at this scale are disappointing. Therefore, the non-thermal plasma treatment remains the most promising solution, but applying this technique at the fabric scale is complex and requires the development of a new reactor

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Liu, Xiongjie. "Développement de la caractérisation du comportement local à haute température des alliages métalliques par micro indentation." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2326/document.

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Abstract:

Au cours des deux dernières décennies, l'essai d'indentation à haute température a été développé progressivement afin de satisfaire aux exigences industrielles de plus en plus importantes. Pour garantir un bon niveau de précision des mesures, il faut résoudre les problèmes notamment associés à la température élevée tels que le choix du matériau de la pointe, la stabilité thermique du système, la conception du chauffage, etc. Cette thèse s'inscrit dans la problématique du développement de la méthodologie de l'essai d'indentation à haute température pour caractériser les matériaux métalliques. Une attention particulière a été accordée à la recherche des matériaux candidats pour la pointe et à la détermination des plages de forces et de pénétrations utilisées au bon fonctionnement d'un indenteur. Les analyses éléments finis nous aident d'étudier l'influence de défauts tels que la présence d'un revêtement mince et celle d'un défaut d'alignement entre l'axe d'indentation et la surface d'échantillon. Pour trouver un bon matériau de pointe, il est nécessaire de tester la stabilité géométrique et chimique de différents matériaux candidats pouvant remplacer le diamant à haute température. La collaboration avec la société suisse Anton Paar, qui se spécialise dans la fabrication des machines de mesure pour la caractérisation mécanique d'une grande variété de matériaux, permet de développer un nouvel équipement de micro- et nano-indentation à haute température. En utilisant le nouvel dispositif, nous avons pu réaliser des essais d'indentation pour caractériser des propriétés mécaniques de différents matériaux et vérifier la stabilité thermique de cet instrument
Over the past two decades, the high-temperature indentation experiment has been developed gradually to meet increasingly high industrial demand. ln order to guarantee a good level of accuracy of the measurements, it is necessary to solve the problems associated with high temperature, such as the choice of the indenter material, the thermal stability of the system, heating design, etc. This thesis aims to develop the methodology of the high-temperature indentation experiment to characterize metallic materials. Particular attention has been given to the search for candidate materials for the tip and to the determination of the force and penetration ranges used for the correct operation of an indenter. The finite element analysis helps us to study the influence of defects such as the presence of a thin film and that of a misalignment between the indentation axis and the sample surface. To find a better indenter material, it is necessary to test the geometric and chemical stability of different candidate materials that can replace the diamond at elevated temperature. The collaboration with the Swiss company Anton Paar, which specializes in the manufacture of measuring machines for the mechanical characterization of a wide variety of materials, enables the development of new high-temperature micro- and nano-indentation equipment. By using the new device, we were able to carry out the indentation tests to characterize the mechanical properties of different materials and to check the thermal stability of this new instrument

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De, Melo Loseille Olivier. "Prévision de la durée de vie des composites à matrice céramique auto cicatrisante, en fatigue statique, à haute température (= 800°C)." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR12010/document.

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Abstract:

La rupture différée d’un composite SiC/SiC a été étudiée en fatigue statique, sous air, aux températures intermédiaires (500°C-800°C). Les résultats expérimentaux (durée de vie, loi de comportement en traction, déformation) et les fractographies ont permis d’identifier les modes de rupture de fibre qui interviennent dans la rupture différée. Un modèle mécanique probabiliste multiéchelle a été développé pour simuler le comportement en fatigue et prévoir la durée de vie. La microstructure est décrite par des distributions statistiques identifiées à partir des résultats de l’étude fractographique. Des diagrammes d’endurance du composite en fatigue ont été calculés pour prévoir la durée de vie. Ces derniers confirment que la tenue du composite est dictée par les fils. La modélisation montre que la microstructure joue un rôle déterminant sur la durée de vie et sa variabilité. Des relations microstructures-propriétés sont établies. Le lien entre contrainte résiduelle et durée de vie est également examiné. Une approche fiabiliste sur les échantillons à information faible est menée à l’aide de l’inférence bayésienne. Les résultats concordent avec l’approche mécanique
Delayed failure of SiC/SiC woven composite is studied under static fatigue, in air, for intermediate temperatures (500°C – 800°C). Experimental results and fractographic examination are used to identify damage mechanisms. A multi-scale probabilistic facture based model is proposed to simulate damage kinetics in longitudinal tows. Microstructure is described with appropriate statistical distributions identified on fractographic investigations. Simulations demonstrate a significant effect of the microstructure on the lifetime of the tows. Microstructure – properties relations are established

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Ben, Hafsia Khaoula. "Identification des micro-mécanismes de déformation du PET amorphe et semi-cristallin in situ au cours d’un essai mécanique." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0081/document.

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Abstract:

Selon leur formulation et leur mise en forme et grâce à leur complexité microstructurale induite, les polymères thermoplastiques bénéficient d’une grande diversité de propriétés thermomécaniques. Cependant, l’évolution de la microstructure de ces matériaux au cours de leur utilisation reste difficile à identifier. Afin de mieux comprendre les modifications microstructurales ayant lieu au cours de sollicitations thermomécaniques, différentes techniques non destructives de caractérisation en temps réel et in situ ont été développées. Dans ce contexte, un Poly (Ethylène Téréphtalate) (PET) amorphe et semi-cristallin a été étudié afin de mettre en évidence l’effet de la microstructure sur les propriétés macroscopiques du matériau. Pour ce faire, plusieurs couplages de techniques expérimentales de caractérisation ont été mis en œuvre tels que la spectroscopie Raman et la diffraction/diffusion des rayons X couplées au système de VidéoTraction™ ou la spectroscopie Raman couplée à la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) pour une caractérisation des micromécanismes de déformation et du comportement thermique du matériau respectivement. Le suivi de différentes bandes vibrationnelles judicieusement identifiées a permis d’établir un nouveau critère robuste et capable de mesurer avec exactitude le taux de cristallinité du matériau ou de remonter aux températures caractéristiques de sa morphologie (Tg, Tc, Tcc, Tf) grâce aux informations extraites d’un spectre Raman. De plus, un système de caractérisation relaxationnelle par un couplage de la spectroscopie diélectrique dynamique avec un essai de traction a été utilisé afin de mettre en évidence l’effet de la mobilité moléculaire sur la déformation élasto-visco-plastique du PET. D’un point de vue mécanique, les principaux micromécanismes de déformation ont été étudiés en temps réel pendant un essai de traction à différentes températures et vitesses de déformation vraies constantes : l’orientation macromoléculaire, l’endommagement volumique, le développement de mésophase et la cristallisation induite sous contrainte, ont été observés et quantifiés in situ en utilisant les couplages précédents au synchrotron Petra III de Hambourg et au synchrotron Elettra de Trieste. En parallèle, une étude de la mobilité moléculaire (paramètre déterminant à la prédominance de tel ou tel micromécanisme de déformation) a été menée via des analyses relaxationnelles réalisées au cours de la déformation du matériau. En complément, des expériences en temps réel, des études post mortem par les techniques précédemment citées et par radiographie X, microscopie électronique à balayage et tomographie X ont été réalisées afin d’apprécier l’influence de la relaxation mécanique du PET
According to their formulations and forming processes and thanks to the complexity of their induced microstructure, thermoplastic polymers show a wide range of thermomechanical properties. However, the identification of the evolution of the microstructure of these materials during their use remains difficult. To better understand the microstructural changes occurring during thermomechanical loadings, various in situ and non-destructive techniques of characterization have been used. In this context, a Poly (Ethylene Terephthalate) (PET) amorphous and semi-crystalline was studied in order to highlight the effect of the microstructure on the macroscopic properties of the material. This way, different coupling systems combining several experimental characterization techniques have been implemented such as Raman spectroscopy and X-rays diffraction/scattering coupled to the VidéoTraction™ system or Raman spectroscopy coupled with differential scanning calorimetry (DSC) for the characterization of the deformation micro-mechanisms and the thermal behavior of the material respectively. Monitoring specific vibrational bands thoroughly identified allowed the establishment of a new robust criterion which enables to accurately measure the crystallinity ratio of the material and the identification of the characteristic temperatures of its morphology (Tg, Tc, Tcc, Tm). In addition, a relaxational characterization system by coupling dynamic dielectric spectroscopy to a tensile test has been used in order to highlight the effect of molecular mobility on the elasto-visco-plastic deformation of PET. From a mechanical point of view, the main deformation micro-mechanisms have been studied in real time during a tensile test at different temperatures and constant true strain rates: macromolecular orientation, volume damage, development of mesophase and strain induced crystallization were observed and quantified in situ using the coupled characterization technics presented previously at Petra III (Hambourg) and Elettra (Trieste) synchrotrons. In parallel, a study of the molecular mobility (a determining parameter for the predominance of one deformation micromechanism to another) was conducted via relaxational analysis performed during the deformation of the material. In addition to in situ experiments, post mortem analysis by the previously mentioned technics and by X radiography, scanning electron microscopy and X tomography were performed to assess the influence of the mechanical relaxation of the polymer

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Tibouda, Abdelaadim. "Analyse physique des sauces de couchage à base de micronanocellulose fibrillée." Thèse, 2020. http://depot-e.uqtr.ca/id/eprint/9550/1/eprint9550.pdf.

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Dissertations / Theses on the topic 'Micro-Analyse des matériaux'

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