Dissertations / Theses on the topic 'Modules d'élasticité'

Cette thèse, menée dans le cadre d'une Convention Industrielle de Formation par la Recherche (CIFRE) avec l'entreprise MENARD, est consacrée à l'étude de la durabilité d'un procédé particulier de renforcement de sol appelé Colonnes à Module Contrôlé (CMC). Cette application consiste en la mise en place d'un réseau d'inclusions verticales semi-rigides dans un sol afin d'améliorer les caractéristiques globales du terrain avant construction. Ces travaux font suite aux travaux de thèse de François Duplan (2011-2014) sur le développement de nouveaux composites cimentaires destinés à cette application. Dans ce but, il avait optimisé des compositions de mortiers incorporant des granulats spéciaux tels que des billes d'argile expansée ou des granulats en caoutchouc issus du broyage de pneus usagés. Les effets de l'introduction de ces granulats dans les composites ont été analysés aussi bien à l'état frais qu'à l'état durci et complètent les précédentes analyses de F. Duplan, notamment en termes d'indicateur de durabilité (perméabilité aux gaz, diffusion aux ions chlorures) et de comportement mécanique à long terme (retrait et fluage). A l'issue d'une analyse environnementale de l'application, trois mécanismes potentiels de dégradation ont été sélectionnés pour des investigations sur la durabilité des CMC : l'attaque acide, l'attaque sulfatique externe et la dégradation par cristallisation de sels. La réalisation d'essais accélérés en laboratoire a permis de mettre en évidence la pertinence du ciment CEM III/C, utilisé actuellement par MENARD, dans la majorité des cas. La faible teneur en C3A de ce liant permet en effet de limiter la production d'éléments expansifs dans le cas d'une attaque sulfatique externe et sa proportion limitée en hydrates du clinker (en particulier en portlandite) ainsi que le faible rapport C/S des C-S-H assurent une meilleure tenue aux attaques acides. La dégradation par remontée capillaire et cristallisation de sels dépendant avant tout des caractéristiques du réseau poreux et des conditions d'évaporation et beaucoup moins du type de ciment, l'utilisation du ciment CEM III/C présente moins d'intérêt. L'incorporation de granulats en caoutchouc ou de billes d'argile expansée dans les composites ne modifie qu'à la marge leur tenue aux mécanismes de dégradations testés. La majorité des phénomènes de dégradation de l'application étant liée à la pénétration d'agents agressifs au cœur des composites cimentaires, la prédiction des propriétés diffusives du matériau est essentielle dans l'estimation des risques encourus par l'application. Un nouveau modèle prédictif est proposé et comporte deux échelles d'homogénéisation : la première au niveau de la pâte de ciment et la deuxième au niveau du mortier. Les résultats obtenus par ce modèle sont fidèles aux résultats expérimentaux avec des erreurs relatives inférieures à 15%. L'estimation du coefficient de diffusion est globalement plus précise pour les composites incorporant des billes d'argile expansée que pour ceux incorporant des granulats en caoutchouc, une conséquence de la forme sphérique de ces billes mieux en accord avec les hypothèses du modèle mis en œuvre
This CIFRE PhD-thesis carried out within the framework of Convention Industrielle de Formation par la REcherche (CIFRE) with the company MENARD, focuses on the durability of a specific soil-reinforcement system called Controlled Modulus Columns (CMC) which consists in a network of semi-rigid vertical inclusions cast into the ground in order to enhance its global characteristics before building. This study comes after the PhD work conducted by François Duplan (2011-2014) on the design of new cementitious composites intended for the CMC application and incorporating innovative aggregates like expanded clay grains or rubber aggregates obtained by grinding end-of-life tyres. The effects of addition of such aggregates into the composites have been studied both at fresh and hardened states and complete Duplan previous findings in particular with regards durability indicators (gas permeability, chloride diffusion) and mechanical long-term behaviour (creep and shrinkage). Three potential degradation mechanisms have been selected for the CMC system after an environmental analysis: acid attack, external sulphate attack and salt crystallisation. Laboratory accelerated tests highlighted that CEM III/C cement, actually used by MENARD, is suitable in most of the cases. The low C3A content of this binder reduces the production of expansive products in the case of external sulphate attack and its limited clinker hydrates proportions (in particular in portlandite), along with the low C/S ratio of the C-S-H enhance the resistance to acid attack. Salt crystallisation through capillary rise primarily depends on the porous network characteristics and less on the cement ones, meaning that CEM III/C cement is less relevant in that specific case. Based on the tested degradation mechanisms, incorporating rubber aggregates or expended clay ones into the cementitious composites does not significantly affect their durability. Most of the application degradation phenomenon being linked to the ingress of aggressive agents into the composites; the prediction of their diffusive properties is crucial to assess the risks involved for the application. A new predictive model is proposed with a dual homogenisation process: the first one at the cement paste level and the second one on the mortar level. Predicted results are in agreement with ones from experimental tests with a relative error less than 15%. Diffusion coefficient estimates are globally better for composites that contain expended clay aggregates than those incorporating rubber aggregates due to spherical shape of the first in accordance with the model hypotheses

Cette thèse, réalisée dans le cadre d'une convention CIFRE (société Ménard), s'inscrit dans la problématique du renforcement de sols par inclusion de renforts (Colonnes à Module Contrôlé ou CMC) selon un procédé qui consiste à réaliser ces colonnes de renforcement par injection d'un matériau cimentaire via une tarière creuse. Le matériau cimentaire utilisé doit respecter un cahier des charges spécifique concernant des propriétés à l'état frais (affaissement) et à l'état durci (résistance en compression et module d'élasticité). Le premier objectif de cette thèse était de formuler des matériaux cimentaires destinés au procédé CMC, présentant des propriétés respectant le cahier des charges tout en étant optimisées par rapport à l'application visée. Une attention particulière a été portée sur la rigidité du matériau, ainsi que sur l'amélioration de son comportement mécanique lorsqu'il était renforcé par des fibres. Des matériaux à base de granulats caoutchouc ou d'argile expansée ont ainsi été développés et caractérisés. Le deuxième objectif de la thèse était d'étudier la pertinence des codes règlementaires étant donné que les formules fournies actuellement par ces codes n'étaient pas utilisables dans le domaine de résistance mécanique des matériaux cimentaires développés dans cette thèse. Si certaines lois peuvent être extrapolées sans problème, d'autres ne s'avèrent pas suffisamment précises ou sécuritaires pour que leur extrapolation soit possible. Le troisième objectif de la thèse était de prédire les propriétés élastiques des matériaux développés grâce à un modèle micromécanique adapté aux besoins spécifiques de ce type d'application (CMC). Le modèle développé permet de remplacer avantageusement les formules règlementaires empiriques défaillantes pour la prédiction des propriétés élastiques (notamment le module d'élasticité)
This PhD was realized thanks to a CIFRE partnership between the company Menard and the university of Toulouse. The purpose of this PhD was to develop and study new cement-based materials destined for the CMC (controlled modulus columns) technique. This technique belongs to a wider family of ground improvement processes called rigid (or semi-rigid) inclusions, which are soil-stiffening techniques. Those cement-based materials shall respect the company specifications regarding fresh and hardened state properties. The first goal was to design mixtures compositions which properties at fresh and hardened state respect the company specifications and are optimized for the application which they are destined for. A specific attention was given to the rigidity of the material, and its brittleness when it is reinforced by fibers. Mortars incorporating expanded clay aggregates, rubber aggregates and metallic fibers were developed. The second goal was to study the efficiency of regulatory building codes formulas with the developed mortars, since most of the developed mortars do not meet with the application scopes of the building codes. A few formulas turned out to be as efficient with the developed mortars as with regular structural concrete, while others turned out to be imprecise and unfavourable to security. The third goal was to predict the elastic properties of the linear elastic properties of the developed mortars thanks to a micromechanical model adapted to the specific needs of those specific materials. This model shall replace the empirical formulas advantageously for predicting the modulus of elasticity of the developed cement-based composites

Ce projet de thèse est motivé par la forte demande industrielle d’un procédé non destructif, sans contact, avec un accès unilatéral aux échantillons caractérisés et relativement simple de mise en œuvre, permettant de quantifier les caractéristiques mécaniques de matériaux, notamment composites (matériaux fibreux, assemblages collés) et, si possible, leur épaisseur. Le travail mené a conduit à la conception et l'élaboration d’une paire de transducteurs ultrasonores à couplage air, dédiés à la génération et la détection simultanées d'ondes guidées le long de plaques composites. La dépendance du nombre d'onde des modes guidés aux modules d’élasticité du matériau constituant en tout ou en partie le guide, ainsi qu’à l'épaisseur de celui-ci, est tout d’abord étudiée à l'aide d'un modèle permettant de prédire la sensibilité des nombres d'onde des modes de Lamb aux caractéristiques du matériau. Cela a permis de définir les modes cibles les plus porteurs d’information sur les propriétés recherchées i.e. rigidité et/ou épaisseur, la masse volumique étant systématiquement supposée connue dans l'approche choisie. Cette connaissance, associée à une campagne de simulations numériques qui imitent le procédé expérimental, a servi de base pour concevoir les transducteurs ultrasonores les plus adaptés pour la génération et la détection des modes en question. Plus précisément, la forme, la dimension et l'ouverture angulaire optimales des transducteurs ont été ainsi définies. Les transducteurs ont alors été fabriqués et caractérisés (mesure de leur bande passante en fréquence et de leur spectre angulaire). Leur première utilisation a été faite pour générer et détecter simultanément cinq modes de Lamb le long d’une plaque en plexiglas (isotrope et de propriétés connues). Les signaux ultrasonores mesurés ont été traités pour extraire les nombres d'onde des modes propagés, dans une plage de fréquence de quelques centaines de kHz. Ces données expérimentales ont ensuite été utilisées pour résoudre un problème inverse visant à déterminer les modules d’élasticité et l'épaisseur de la plaque. Plusieurs algorithmes d'optimisation ont été testés et le plus performant (rapide et robuste vis-à-vis des valeurs initiales choisies) a été sélectionné. Les modules de rigidité et l’épaisseur de la plaque en Plexiglas ont été retrouvés avec succès. Ensuite, le procédé a été testé avec deux assemblages composites : un matériau constitué de couches faites de fibres de carbone et matrice époxy, puis un assemblage aluminium-colle-aluminium. Dans le premier cas, six modules d’élasticité ont été évalués à partir des mesures de trois ou quatre modes guidés propagés dans deux directions de propagation. Pour le second assemblage, le module d’Young et le coefficient de Poisson de la colle ainsi que l'épaisseur du joint collé ont été estimés, en supposant connues les caractéristiques des deux substrats en aluminium. L’ensemble des valeurs optimisées a été validé par des mesures faites avec des procédés existants et éprouvés, mais opérant en immersion et en transmission
This thesis project is motivated by a strong industrial demand for a non-destructive, contact-less process, with single-sided access to samples and relatively easy to implement, to quantify elastic moduli and thickness of materials, particularly of composites (fibrous materials, bonded assemblies). The work carried out led to the design and development of a pair of air-coupled ultrasonic transducers, dedicated to the simultaneous generation and detection of guided waves along composite plates. The dependence of the wavenumber of guided modes on the elastic moduli of the material constituting all or part of the guide, as well as on its thickness, was first studied using a model that predicts the sensitivity of Lamb wave mode wavenumbers to the material's properties. This allowed for the identification of the target modes that carry the most information about the desired properties, i.e., stiffness and/or thickness, with the density being systematically assumed to be known in the chosen approach. This knowledge, combined with a series of numerical simulations mimicking the experimental process, served as a basis for designing the most suitable ultrasonic transducers for the generation and detection of the relevant modes. More specifically, the optimal shape, size, and angular aperture of the transducers were thus defined. The transducers were then manufactured and characterized (measuring their frequency bandwidth and angular spectrum). Their first use involved simultaneously generating and detecting five Lamb modes along a Plexiglas plate (isotropic with known properties). The measured ultrasonic signals were processed to extract the wavenumbers of the propagated modes within a frequency range of a few hundred kHz. These experimental data were then used to solve an inverse problem aimed at determining the elastic moduli and thickness of the plate. Several optimization algorithms were tested, and the most efficient one (fast and robust with respect to the initial values chosen) was selected. The stiffness moduli and thickness of the Plexiglas plate were successfully recovered. Next, the process was tested for two composite assemblies: a stratified plate made up of unidirectional carbon epoxy and an aluminum/adhesive/aluminum tri-layer assembly. In the first case, six elastic moduli were evaluated from measurements of three or four Lamb modes propagating along two directions. For the second assembly, the Young's modulus and Poisson's ratio as well as the thickness of the adhesive were estimated, assuming the characteristics of both aluminum substrates were known. All the optimized values have been validated by characterization made with existing, robust processes, but operating in immersion and requiring through-transmission

Ces dernières années, l'élastographie ultrasonore et IRM s'est développée afin de caractériser les propriétés viscoélastiques des tissus mous. Ces nouvelles méthodes d'imagerie sont particulièrement prometteuses pour caractériser des pathologies comme les carcinomes dans le sein qui présentent une élasticité plus importante que les tissus environnants. Dans la première partie du manuscrit, une présentation des milieux viscoélastiques permet de décrire les comportements mécaniques observés lorsqu'ui tel milieu est sollicité par une onde élastique. Différents modèles de propagation d'ondes de cisaillement sont analysés afin d'arrêter un choix quant au modèle utilisé pour estimer les propriétés mécaniques des tissus biologiques par élastographie IRM. Dans la seconde partie, les différentes méthodes d'élastographie par imagerie ultrasonore sont présentées avant d'introduire quelques bases de l'imagerii par résonance magnétique nécessaires à la compréhension de l'élastographie IRM. Deux approches de programmation du codage des déplacements son comparées théoriquement et expérimentalement de manière à optimiser la qualité de l'estimation des propriétés mécaniques. Enfin la troisième partie aborde les difficultés de mise en œuvre de ces deux techniques d'acquisition pour certains organes du corps humain comme la carotide ou le cœur, et propose une nouvelle approche de l'élastographie IRM pour pallier ces problèmes. Les bases théoriques de cette méthode sont présentées et comparées aux techniques conventionnelles d'élastographie IRM. Des expériences dans un gel permettent alors de confirmer les observations théoriques réalisées. Enfin, cette technique d'acquisition est adaptée aux contraintes de l'élastographie du cœur et le suivi des propriétés mécaniques in vivo du cœur durant le cycle cardiaque sont présentés sous forme d'élastogrammes
Ultrasound and MRI elastography has developped rapidly these past days in order to estimate the viscoelastic properties of soft tissues. This new diagnostic tool is particularly adapted to characterize pathologies such as breast carcinoma because of its higher elasticity than the surrounding tissue. In the first part of the manuscript, viscoelastic media are presented in order to describe their mechanical behaviors while an elastic wave is generated. Several rheological models are introduced and analyzed to find the more adapted description of the mechanical properties of soft tissues estimated out of MR-Elastography acquisitions. The second part presents the different techniques of ultrasound elastography and the basis of the Magnetic Resonance Imaging in order to better understand the objectives of MR-Elastography. Two MR-Elastography sequences are theoretically and experimentally analyzed in order to optimize the quality of mechanical properties estimation. The third part enlightens the difficulties to adapt current MR-Elastography sequences to short T2* tissues such as the carotid or the heart. Thus, a new sequence is introduced: the DENSE-MRE sequence. This new MRI sequence is theoretically and experimentally compared to conventional MR-Elastography sequences. And this new sequence is is used in vivo to estimate elastograms of heart during the heart cycle

La recherche concerne la formulation et la caractérisation d'un béton à hautes performances (BHP) à partir des ressources disponibles localement. Une résistance caractéristique en compression supérieure à 1 00 MPa est visée. Dans l'étude de formulation, deux points ont été principalement abordés : la nécessité de matériaux ultrafins et la nature des adjuvants. Les investigations menées (analyse granulométrie laser, rhéologie, calorimétrie, mesure des retraits, Analyse Thermique Différentielle (ATD), porosimétrie au mercure, observation au Microscope Electronique à Balayage (MEB) et essai de perméabilité à l'eau) ont permis de montrer que les propriétés des BHP variaient d'une ultrafine à l'autre et que ces différences étaient essentiellement liées à leurs propriétés physico-chirniques. La loi de comportement des BHP en compression pure a été établie expérimentalement , puis modélisée. Le module d'élasticité a été modélisé en considérant le BHP comme un matériau diphasique (mortier et gros granulat). L'apport des fibres (acier ou polyvinylalcool) a été quantifié. La durabilité des BHP a été étudiée dans un milieu très agressif : une solution de 20% de sulfate d'ammonium. Aucune dégradation importante n'est intervenue après plusieurs cycles de corrosion
This research deals with the design and the characterization of a high performance concrete (HPC) from locally available resources. A characteristic compressive strength of 100 MPa is the main requirement. The design of concrete was mainly focused on two points: are the ultrafine materials necessary and which superplasticizer has to be used? The investigations done (laser grain size distribution, workability test, shrinkage test, Differential Thermal Analysis (DT A), water permeability) have allowed to show that the HPC properties depend primarily on the physicochernical properties of the ultra-fine particles. The compressive behaviour of high performance concrete was experirnentally assessed and then modeled. The Young modulus has been modeled considering the HPC as a two phases material (motar and coarse aggregate). The influence of fibers (steel or PVA) has been studied. The durability of such concrete was investigated in a very aggressive environment: a 20% ammonium sulfate solution. Not any sign of important degradation was observed after several cycles in the sulfate solution

La morphogenèse dans le vivant est contrôlée par un ensemble complexe de processus, parmi lesquels la physique joue un rôle essentiel. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressé aux processus mécaniques d'auto-organisation qui guident la morphogenèse gastrovasculaire de la méduse Aurélia aurita. Le système gastrovasculaire de cette méduse est constitué d'un réseau branché de canaux, dont le rôle est de distribuer les nutriments et l'oxygène dans son ombrelle, et dont l'organisation est relativement simple. Nous avons observé la croissance de ce réseau de canaux et étudié la structure et les propriétés mécaniques des tissus qui les entourent. Les canaux grandissent dans un mince feuillet cellulaire plat, l'endoderme, et sont entourés par de la matrice extracellulaire. Ces différents tissus sont comprimés périodiquement par des contractions musculaires. Des expériences de macro- et microrhéologie ont montré que la matrice apparait comme un gel viscoélastique mou, dont la structure et les propriétés mécaniques évoluent au cours du développement de la méduse. Cette évolution peut être mise en rapport avec les contraintes physiques particulières subies par la matrice lors des contractions musculaires. Par ailleurs, nous avons montré par microscopie optique et électronique que les canaux croissent localement par accumulation, empilement et différenciation des cellules de l'endoderme en cellules de canal. Des simulations numériques et des résultats expérimentaux suggèrent que ce processus est induit par une accumulation locale des contraintes de compression dans l'endoderme, à l'extrémité des canaux en croissance, à chaque contraction musculaire de la méduse
Morphogenesis of living Systems is controlled by a complex of processes in which also physics plays an essential role. In this PhD thesis, we have investigated mechanical self-organized processes involved in gastrovascular morphogenesis of the jellyfish Aurelia aurita. The gastrovascular System of this jellyfish is a branched network of canals, which role is to distribute nutrients and oxygen in its umbrella. The organization of this network is relatively simple. We have observed the growth of this canal network and studied the structure and mechanical properties of the surrounding tissues. Canals grow in a flat and thin cellular sheet, the endoderm, and are surrounded by the extracellular matrix. These different tissues are periodically compressed by muscular contractions. Macro- and microrheology experiments have shown that the extracellular matrix behaves as a soft viscoelastic gel, which structure and mechanical properties evolve during jellyfish development. These changes can be put in connection with physical constraints exerted in the extracellular matrix by muscular contractions. Besides, we have shown by optic and electronic microscopy that canals grow locally by accumulation, stacking and differentiation of endodermal cells into canal cells. Numerical simulations and experimental results suggest that this process is induced by compressive constraints, which are locally enhanced in the endoderm, at the tip of a growing canal, during each muscular contraction of the jellyfish

La prévision du retour élastique des tôles après emboutissage est un problème important pour la maîtrise des procédés de fabrication. Cette importance s'accroît de plus en plus avec l'emploi d'aciers à haute limite d'élasticité ou d'alliages d'aluminium. … Dans le but de connaître précisément la géométrie des emboutis après retour élastique, nous avons développé, dans ce mémoire, une théorie mécanique qui est exploitée actuellement dans un logiciel appelé PUAGE, utilisé par le constructeur automobile RENAULT. PLIAGE est un logiciel semi- analytique qui ne fait pas appel à une formulation par éléments finis. De ce fait, les temps de calcul sont très courts, sans nuire à la qualité des résultats fournis. Le principe de calcul est le suivant : l'emboutissage est simulé géométriquement pour connaître les zones de la pièce qui ont subi le même trajet de déformation. Ces zones de même histoire sont décomposées en fibres suivant leur épaisseur. Les calculs des états de contraintes en fm de formage et résiduelles se font pour chacune de ces zones en résolvant les équations de plasticité de Prandtl et Reuss associées à un modèle d'écrouissage cinématique non linéaire proposé par Lemaître et Chaboche. Le calcul prend en compte la variation du module de Young en fonction de la déformation plastique équivalente pour une meilleure approche de la réalité physique. Une fois que l'état de contraintes final est déterminé, le rayon résiduel qui caractérise le retour élastique de la zone est calculé. Le profil complet, après retour élastique, est construit en faisant tangenter entre eux les arcs de cercles dont les rayons sont les rayons résiduels des différentes zones de même histoire de déformation. Cette théorie mécanique par le biais du logiciel PLIAGE a été validée expérimentalement sur des emboutis industriels ainsi que sur des emboutis en Oméga produits au cours d'expérimentations de laboratoire. PLIAGE est interfacé avec le logiciel de C. A. O. EUCLIDIS et est utilisé parle service méthode emboutissage de RENAULT
The prediction of the sheet metal's springback after deep drawing is an important issue to solve for the control of manufacturing processes. Nowadays, the importance of this problem increases because of the use of steel sheeting with high yield stress and also aluminium alloys. A mechanical theory have been developed and is implemented in a software called PLIAGE in order to predict the final shape of the drawing. This software is used now by the French car manufacturer RENAULT. LIAGE is a semi analytical software and does not use the F. E. M. Formulation. So, the computation time is very short but it is not prejudicial to the quality of the results. The principle of calculations is the following one: first, the forming process is simulated geometrically in order to find the areas of the drawing which have experienced the same strain path. The steel sheet may be considered as being composed of fibres in accordance with its thic kness. Stresses at the end of deep drawing and the residual stresses are computed for each identical strain history area by solving the Prandtl and Reuss plasticity equations associated with a non linear kinematic hardening model proposed by Lemaître and Chaboche. The calculations take into account the evolution of the Young's modulus versus plastic strain because of the importance of this parameter for springback computation. After the final stress state is entirely computed, the residual radius of the identical history strain area is calculated to determine springback. The complete shape, after springback, is rebuilt with the residual radius of each area. This theory implemented in the software PLIAGE was proved and validated by industrial and laboratory experiments. PLIAGE is interfaced with the CAD software EUCLID IS and is used by the Metal Forming Process Departrnent of RENAULT

Le premier objectif de ces travaux de thèse était de déterminer si la force produite par un muscle peut être estimée par son module d'élasticité de cisaillement. Le deuxième objectif était d'utiliser cette technique pour mieux comprendre les stratégies de répartition des forces entre les muscles au cours de contractions isométriques mono-segmentaires. Le module d'élasticité de cisaillement a été mesuré par la technique d'élastographie Supersonic Shear imaging (SSI). Nos travaux montrent qu'il existe une relation linéaire entre le module d'élasticité d'un muscle et la force qu'il produit, et que cette relation n'est pas altérée par la fatigue neuromusculaire. Ainsi, le module d'élasticité de cisaillement peut être considéré comme un index de la force musculaire lors de contractions isométriques, qu'elles induisent ou non de la fatigue musculaire. Nous avons ensuite utilisé cette technique pour décrire les stratégies de répartition des forces entre les muscles fléchisseurs du coude lors d'une contraction isométrique. Les résultats ont fait apparaître une stratégie de compensation entre le brachialis et le biceps brachii avec l'augmentation de la force produite. Nous avons également décrit les stratégies de répartition des forces au cours d'extensions isométriques de la jambe menées jusqu'à épuisement. Nos résultats soulignent une variabilité interindividuelle importante des stratégies de compensation observées au cours de cette contraction fatigante, et ce malgré une localisation similaire de la fatigue (vastus lateralis). Ces travaux ont conduit à proposer une technique expérimentale fiable destimation d'un index de la force musculaire offrant des perspectives intéressantes pour l'étude des coordinations musculaires. Des études complémentaires devront permettre d'étendre ces travaux à des contractions dynamiques.

Ce travail consiste à mettre en place une méthode simple pour la formulation d’un BAP contenant des fillers calcaires et sans agent de viscosité. La démarche adoptée repose sur une approche double : expérimentale et théorique (optimisation du squelette granulaire). Les dosages en eau et en superplastifiant ont été déterminés en réalisant des essais empiriques sur la pâte en utilisant le mini cône et le cône de Marsh. L’influence de la finesse des fillers calcaires sur les caractéristiques rhéologiques et sur les propriétés mécaniques des BAP a été appréhendée. Trois fillers calcaires ont été introduits dans la composition des BAP notés "MFS", "LFE" et "MFO". Ils se différencient par leur surface de Blaine "SB". On montre qu’en augmentant la finesse des fillers calcaires la demande en superplastifiant de la pâte ainsi que sa compacité augmentent alors que sa fluidité diminue. Les fillers calcaires utilisés dans le cadre de ce travail jouent le rôle d’un agent de viscosité. La durabilité des BAP vis-à-vis de la diffusion de gaz (CO2) et des liquides est améliorée par l’introduction dans la composition des fillers calcaires avec une surface de Blaine élevée. Une nette augmentation de la résistance à la compression est, également, observée particulièrement au jeune âge. La relation établie entre le module d’élasticité et la contrainte à la compression des BAP est indépendante de la finesse des fillers et est très proche de celle préconisée par l’ACI 318-89. Cependant, une question reste souvent posée : en résistance mécanique, le béton autoplaçant contenant des fibres végétales est-il aussi résistant que le béton autoplaçant témoin? Un des objectifs de ce travail de recherche a été de donner une réponse claire à cette question. Un programme expérimental a été conduit afin d’étudier l’influence de l’introduction de fibres végétales courtes issues du recyclage de papier sur les propriétés du BAP. Quatre types de fibres végétales ont été testées, notées FbA, FbB, FbC, FbD. Elles se différencient par leurs caractéristiques géométriques et par le taux de cellulose qu’elles contiennent. L’introduction des fibres végétales courtes dans le BAP témoin formulé avec un dosage en liant constant conduit à une augmentation significative de la demande en eau et en superplastifiant de la pâte, une diminution de la masse volumique du béton, une augmentation de la perméabilité qui sera à l’origine d’une baisse de sa durabilité et une diminution des résistances mécaniques
The research presented in this thesis develops a simple method for the formulation of self-compacting reference concrete containing limestone fillers and no added viscosity agent. The approach is dual: both experimental and theoretical (granular optimization) were conducted. The water and superplasticizer were determined through mini cone and Marsh cone tests conducted on the SCC paste. Effects of limestone filler fineness on rheological and mechanical properties of the SCC have been noteworthy. Three calcareous fillers have been introduced into the SCC paste, respectively noted "MFS", "LFE" and "MFO". The fillers had different Blaine Specific areas ‘SB’. The results demonstrated that increasing the calcareous fillers’ fineness amplified the demand for superplasticizer as well as increased its compactness and fluidity. Furthermore, it has been shown that the fillers with high ‘SB’ improved SCC durability relative to gas (CO2) and liquid diffusion; the concrete compressive strength was improved mainly at early curing ages. Also, the relationship between the elastic modulus and the SCC compressive strengths was independent of the fineness of the fillers and was very close to that recommended by ACI318-89. Is vegetable-fiber reinforced SCC mechanical strength as resistant as unreinforced SCC ? The main objective of this research was to answer this question. An experimental program was designed to study the influence of the introduction of short vegetable fibers issued from paper pulp recycling on the SCC’s properties. Four types of vegetable fibers have been studied, noted FBA, FBB, FBC and FBD. They differ in their geometric characteristics and their cellulose concentrations. The introduction of the short vegetal fibers in the formulated reference SCC with constant binder dosages led to a significant increase in the paste’s demand for water and superplasticizer, a decrease in concrete density, and an augmentation in permeability which reduced its mechanical strength and durability

Les objectifs visés dans ce travail sont de: i) Concevoir et fabriquer des bétons à très haute résistance, ayant une résistance en compression simple comprise entre 60 et 120 MPa, En effet, on dispose de très peu de données scientifiques sur les caractéristiques des bétons à très haute résistance dans cette plage de résistance. ii) Échantillonner ces différents bétons pour déterminer: 1) leur résistance en compression simple (f’c) à ld, *7d, 28d, 91d et1 an;2) leur module d'élasticité;3) leur résistance en flexion (f’r à 7d, 28d et 91 d. iii) Essayer d'établir des corrélations entre:1) la résistance en compression simple et le module d'élasticité;2) la résistance en compression simple et la résistance en flexion (module de rupture);3) la résistance en compression simple et le coefficient de Poisson. iv) Étudier la microstructure des bétons à très haute résistance. * Id = 1 jour

Les fentes et les deformations dues a la liberation des contraintes de croissance limitent l'utilisation des eucalyptus sous forme de bois d'uvre. Suivant la direction longitudinale des fibres, ces contraintes resultent du blocage des deformations de maturation dans l'arbre en croissance. Leur intensite depend donc du module d'elasticite longitudinal du bois vert et de la deformation longitudinale de maturation mesurable a la surface des arbres sur pied. L'etude des variations de ces deux parametres montre notamment que: - les deformations de maturation dependent du genotype, et diminuent au dela d'un seuil d'age correspondant a un stade perte de vitalite, - le module d'elasticite et la densite varient avec l'etat de juvenilite primaire (hauteur dans le tronc) et secondaire (distance a la moelle) du bois. Un modele de distribution des contraintes de croissance est alors developpe ; il prend en compte les variations radiales du module d'elasticite longitudinal et generalise les formulations usuelles (modele de kubler) qui presupposent que la qualite du bois est homogene sur la section. Une validation du modele est entreprise a travers des essais de sciage en quartiers de billons d'eucalyptus. Les deformations des quartiers (courbures) mesurees directement sont comparees aux deformations modelisees a partir des distributions de contraintes

Les fentes et les deformations dues a la liberation des contraintes de croissance limitent l'utilisation des eucalyptus sous forme de bois d'uvre. Suivant la direction longitudinale des fibres, ces contraintes resultent du blocage des deformations de maturation dans l'arbre en croissance. Leur intensite depend donc du module d'elasticite longitudinal du bois vert et de la deformation longitudinale de maturation mesurable a la surface des arbres sur pied. L'etude des variations de ces deux parametres montre notamment que: - les deformations de maturation dependent du genotype, et diminuent au dela d'un seuil d'age correspondant a un stade perte de vitalite, - le module d'elasticite et la densite varient avec l'etat de juvenilite primaire (hauteur dans le tronc) et secondaire (distance a la moelle) du bois. Un modele de distribution des contraintes de croissance est alors developpe ; il prend en compte les variations radiales du module d'elasticite longitudinal et generalise les formulations usuelles (modele de kubler) qui presupposent que la qualite du bois est homogene sur la section. Une validation du modele est entreprise a travers des essais de sciage en quartiers de billons d'eucalyptus. Les deformations des quartiers (courbures) mesurees directement sont comparees aux deformations modelisees a partir des distributions de contraintes

Les matériaux organiques comme le PCB et le "glob-top" sont de plus en plus utilisés dans les équipements spatiaux pour réduire le coût et le poids en replaçant les micros et les macros boitiers par des "packaging" quasi hermétiques. Les travaux développés dans ce rapport évaluent les contraintes thermomécaniques des "packaging" plastiques dans un environnement spatial. Dans ce contexte nous nous intéressons à l'étude des matériaux, de l'environnement des satellites et ses contraintes dans l'espace. L'outil numérique multi-physique, ANSYS permet de prédire le comportement des boitiers et de dégager de nouvelles règles de conception. Le premier cas d'application est celui du boitier d'un module d'amplificateur à faible bruit (LNA) avec des fils de "bonding" encapsulés dans de la résine. Nous avons ensuite étudié les composants Chip Scale Package (CSP) et les contraintes associées. La mise en place d'un banc de mesure thermomécanique nous a permis de mesurer la déflexion des matériaux assemblés à l'aide d'une caméra et un logiciel de pilotage assisté par ordinateur. Ces mesures permettent d'effectuer une validation croisée
Organics materials such as PCB and glob top are increasingly used in space equipment to reduce the cost and weight by replacing the micro and macros packaging with non-hermetic packaging. The work developed in this report deals with the thermo-mechanical stresses of packaging plastics in a space environment. In this context we interested on th study of materials, satellite environment and its associated stress. The multi-physics numerical tool, ANSYS allows predict the behavior of plastic packaging and identify new design rules. We worked on various structures, studied the stress more complex structures such as an LNA module with bonding wire of encapsulated in resin, and CSP packaging components. Finally, we set up a thermo-mechanical bench measurement which is able to measure the deflection of assembled materials using a camera and control software. These measurements allow the cross-validation with the simulation results

Dans le biomédical, on apprécie certains alliages de titane pour leur biocompatibilié et leur faible module d'élasticité. En orthodontie, on recherche, en plus, une aptitude à la recouvrance de forme qui est très marquée dans les NiTi. Cependant, ces derniers alliages ont une ductilité réduite qui limite l'aptitude à la mise en forme et nécessite l'utilisation d'arcs préformés. L'alliage de titane métastable Bêta III, également utilisé en orthodontie, dans un état fortement écroui est un compromis acceptable entre ductilité, module d'élasticité apparent et recouvrance de forme. Ceci explique son succès depuis sa mise sur le marché dans les années 80. Par ailleurs, il ne contient pas de nickel et il est soudable. Son comportement pseudoélastique est le résultat d'un écrouissage induit par le procédé de mise en forme, ici le tréfilage. Dans ce travail nous avons étudié le rôle de la microstructure et des conditions de déformation sur l'effet pseudoélastique et recherché les moyens d'agir sur cette microstructure afin d'augmenter la déformation recouvrable et de diminuer le module apparent d'élasticité. L'étude a montré que la présence d'une deuxième phase a ou wisoth, résultant d'un traitement isotherme ou d'une vitesse de refroidissement insuffisante, dégrade toujours la ductilité et le comportement pseudoélastique de l'alliage. En revanche, pour un alliage trempé à partir d'une température supérieure au transus bêta, l'accroissement de la prédéformation plastique et de la taille moyenne de grains augmentent la déformation recouvrable et diminuent le module sécant en décharge de manière très sensible. En cumulant ces deux effets on obtient un comportement pseudoélastique plus marqué par rapport à l'état fortement écroui. L'amélioration des propriétés est attribuée à la réorientation des variants de la phase martensitique orthorhombique (a'') induite par la prédéformation. Toutefois, un grossissement du grain effectué à une température très supérieure au transus bêta induit une dégradation du comportement pseudoélastique. Cet effet est lié à une diminution de la concentration d'étain en surface et une oxydation de l'alliage qui limite la transformation de phase b ® a'' induite sous contrainte. De plus, la phase wath présente après trempe, ne semble pas avoir d'influence sur le comportement mécanique
Titanium alloys are generally used in aeronautics for their excellent specific strength. In biomedical engineering titanium alloys are appreciated for showing usually biocompatibility and often a weak modulus of elasticity. In orthodontics, moreover, one seeks for aptitude of shape recovering which is very marked in NiTi. However, these last alloys have a reduced ductility that limits the aptitude for working and requires the use of preformed arc. Metastable titanium Beta III, currently marketed in a strongly hardened state is an acceptable compromise between ductility, apparent elasticity modulus and aptitude of shape recovering. This explains its success since its marketing in the Eighties. In addition, it does not contain nickel and it is weldable. It owes its properties to its pseudoelasticity, which is seldom exploited apart from orthodontics. This pseudoelasticity is the result of a work hardening induced by the working process, here wiredrawing. In this work we studied the role of the microstructure on the pseudoelastic effect and sought the means of acting on this microstructure to improve the pseudoelastic effect. The elaboration of these alloys, in addition to the problems involved in titanium, is made difficult by the high melting point of molybdenum. This is why we chose to start from products in the form of wire - available on the market - and to ignore the composition parameter in our study. Thus the only remaining optimisation parameters are the phases involved, the size of grain and the work hardening of the alloy. The study showed that the increase in the grain size and the predeformation significantly improve the pseudoelastic effect, whereas the presence of a second phase reduces or even cancels this effect. Moreover the alloy maintains a good ductility which makes it well suited to working

Cette thèse étudie les ligaments du poignet et comporte trois parties. La première concerne la résistance ligamentaire. Le travail consiste en une mise en évidence, à l'aide d'une chaine de mesure, de la neutralisation permanente de poussées déstabilisatrices du carpe, grâce à de véritables "unités fonctionnelles" ligamentaires. Il en sera fait une étude de la dynamique et de la stabilité du carpe, après une confrontation avec une série de lésions expérimentales. La deuxième intéresse l'élasticité ligamentaire. La mesure du module d'élasticité (de Young) des ligaments et des tendons, donne une approche de cette caractéristique ligamentaire intervenant dans l'amortissement des mouvements du poignet. La troisième met en évidence un aspect de lames porte-vaisseaux des ligaments, grâce à un travail de dissection de vaisseaux injectés, avec un travail personnel de schématisation des vaisseaux du carpe dont les variations sont nombreuses. Cette relation ligaments-artères du carpe permet d'expliquer certaines lésions de nécrose osseuse avec des altérations ligamentaires, et ouvre la voie à des perspectives de greffons osseux pédicules.

Au cours de cette thèse ont été développées de nouvelles techniques de mesure des propriétés mécaniques par nanoindentation, adaptées à des conditions expérimentales difficiles : les très faibles enfoncements, les surfaces rugueuses, et la température. Une simulation numérique par éléments finis d'un échantillon de silice chauffé à 80°C, indenté par un diamant Berkovich dont la température initiale est de 25°C, dans de l'air à 60 °C, a mis en évidence la nécessité de chauffer l'indenteur. De plus, les essais expérimentaux à haute température effectués sur ce même échantillon ont permis de montrer que le signal de déplacement de l'indenteur est fortement perturbé par de faibles variations de température (<0,1°C), rendant le calcul des propriétés mécaniques imprécis avec la technique de mesure classiquement utilisée en nano-indentation. Une nouvelle technique, reposant sur la mesure de l'amplitude de la seconde harmonique du signal de déplacement, a été développée pendant cette thèse. Elle permet la détermination des propriétés mécaniques indépendamment de la mesure de l'enfoncement. Elle est donc adaptée pour des tests à haute température. Elle été expérimentée sur des matériaux homogènes (silice, PMMA), sur un matériau (monocristal de calcite) possédant une dureté plus élevée en surface (Indentation Size Effect), et sur des couches minces de PMMA déposées sur un substrat de silicium, à température ambiante. Les résultats ont montré que les propriétés mécaniques sont mesurées de façon plus précise aux faibles enfoncements. Les essais expérimentaux sur la calcite ont mis en évidence que l'Indentation Size Effect observé sur cet échantillon est mieux détecté avec la technique de la seconde harmonique. Elle permet aussi de calculer la pénétration de l'indenteur a posteriori. Une seconde technique de mesure des propriétés mécaniques, reposant sur le calcul de la dérivée de la hauteur de contact en fonction de la pénétration, a été développée. Elle permet une mesure des propriétés mécaniques des matériaux par nano-indentation plus précise que la méthode classique à température ambiante aux faibles pénétrations. Les mesures sont aussi améliorées sur les échantillons rugueux et pour les essais réalisés à haute température.

Avec l'intégration de circuits intégrés de plus en plus denses, le besoin d'outils de caractérisation adaptés à ces échelles se fait ressentir. Identifier et analyser les problèmes de fiabilité survenant dans ces structures à des dimensions inférieures à 100 nm demande la mise au point d'instruments innovants. Ce travail de thèse a consisté dans un premier temps à développer un appareil à champs proches sensible aux propriétés mécaniques de surface, et dans un second temps à analyser les résultats expérimentaux en s'appuyant sur des approches analytiques et/ou numériques. Désigné sous le nom de microscope à force atomique à résonance de contact (CR-AFM), cet appareil est sensible à la rigidité effective de films minces sur substrat, ce qui lui permet de cartographier la rigidité mécanique de films minces. Nous avons mené un important travail de développement instrumental afin d'obtenir des résultats expérimentaux répétables et fiables, condition indispensable à une analyse quantitative. Puis nous avons utilisé le CR-AFM sur divers échantillons : empilements modèles (films de silice sur silicium, avec épaisseurs variables de silice), films de silice avec porosité variable, structures damascènes d'interconnexion cuivre,... Des images traduisant les variations d'élasticité de surface ont ainsi pu être construites. Pour quantifier ces variations, nous avons analysé nos résultats à l'aide de différents modèles (approches analytiques et numériques). Des simulations par éléments finis ont été réalisées pour étayer ces résultats.

Ces travaux de thèse portent sur la mise au point d'une technique d'élastographie quantitative à haute résolution pour l'estimation des propriétés biomécaniques de la cornée et de la peau. Pour cela, nous avons implémenté la méthode Supersonic Shear wave Imaging (SSI) à des fréquences ultrasonores atteignant 20 MHz. L'élastographie SSI consiste à déterminer la rigidité d'un milieu à partir de la vitesse de propagation d'une onde de cisaillement dans ce milieu. La géométrie de la cornée et de la peau, qui sont des organes d'épaisseur submillimétrique, impose un guidage des ondes de cisaillement le long des interfaces de ces organes, engendrant des phénomènes dispersifs. Nous avons donc dans un premier temps développé un modèle permettant de calculer quantitativement le module d'Young à partir des courbes de dispersion de l'onde de cisaillement. Dans un second temps, nous avons mis en application l'élastographie SSI pour obtenir des cartographies des propriétés élastiques de cornées porcines ex vivo et in vivo et du derme humain in vivo. Le comportement élastique anisotrope et non-linéaire de ces deux tissus a ainsi pu être observé. Nous avons ensuite réalisé une étude préclinique en ophtalmologie, qui démontre la faisabilité d'utiliser l'élastographie SSI pour évaluer in vivo le durcissement cornéen induit par un traitement appelé " cross-linking de collagène cornéen ". Enfin, nous avons mené deux études cliniques en dermatologie. L'une a permis d'étudier les variations d'élasticité du derme au cours du vieillissement, l'autre concerne la caractérisation de lésions cutanées.

Cette thèse vise à approfondir la compréhension des relations entre le module d’élasticité d’un polypropylène isotactique (iPP) et sa microstructure à différentes échelles. Une approche expérimentale multi-échelle originale est développée, combinant essais d’indentation et microscopie à force atomique (AFM) pour la caractérisation du module d’élasticité et de la morphologie tridimensionnelle des sphérolites. Le travail s'articule autour de quatre axes : (i) la caractérisation de la morphologie sphérolitique par AFM, (ii) des essais d’indentation à diverses échelles en utilisant différentes techniques (AFM en mode mécanique, nanoindentation, et macro-indentation), (iii) la caractérisation du module d’élasticité au sein des sphérolite à travers des cartographies de module obtenue par nanoindentation et par AFM en mode mécanique, et (iv) l’évaluation d’un volume élémentaire représentatif (VER) mécanique à partir d’essais d’indentation sphérique.Un protocole original a permis de produire des échantillons massifs de iPP avec une surface plane, peu rugueuse et sans attaque chimique, conservant ainsi la microstructure tridimensionnelle de surface. Les résultats révèlent des éléments nouveaux sur la microstructure des sphérolites et la nanostructure lamellaire de la phase α. Outre les observations classiques (formes en gerbe ou rosette), une échelle intermédiaire est identifiée : les branches radiales des sphérolites, de taille micrométrique, constituées de lamelles cristallines orientées orthoradialement. Ces lamelles adoptent une organisation « lath-like » dans les branches et « cross-hatching » dans les zones de fermeture. La longue période (Lp) moyenne est mesurée localement par AFM, et est cohérente avec la littérature (SAXS).Les cartographies par nanoindentation ont montré un gradient décroissant du module du centre vers les bords des sphérolites. Les branches situées sur les axes principaux de croissance affichent les modules les plus élevés, tandis que les zones latérales montrent des valeurs plus faibles. Cette variation est attribuée à la densité, à l'organisation ou à l’orientation des lamelles. À l’échelle lamellaire, les cartographies obtenues par AFM en mode mécanique montrent des hétérogénéités significatives. Certaines branches affichent des modules élevés, probablement liés à la microstructure sous la surface. Une transition est observée, avec des valeurs plus faibles au centre et plus élevées en périphérie, marquant un changement de module avec la croissance radiale. Toutefois, aucune corrélation directe n'a été établie avec des paramètres géométriques comme la longue période Lp ou l'angle d’émergence des lamelles, suggérant que ces paramètres microstructuraux ne suffisent pas à eux seuls à capturer la complexité de la microstructure. Une étude d’indentation sphérique multi-échelle a permis d’explorer les effets d’échelle sur le module d’élasticité du iPP. Les résultats révèlent que les modules mesurés par AFM sont significativement plus élevés que ceux obtenus par nanoindentation et macro-indentation, ces dernières présentant des valeurs assez similaires. Plusieurs hypothèses sont proposées et discutées pour expliquer cette différence, notamment le volume sondé, la vitesse de sollicitation et le cadre d'analyse. L’échelle de transition vers un VER mécanique n’est pas précisément déterminée, mais les résultats suggèrent qu’elle se situe à l’échelle intra-sphérolitique, lorsque plusieurs branches sont sondées. Cette évaluation pourrait varier avec d'autres microstructures. Enfin, l’étude des transitions entre techniques d’indentation a montré que varier la taille des pointes offre un gain limité sur le volume sondé, révélant ainsi les limites des équipements actuels pour explorer pleinement ces transitions d’échelle
The aim of this thesis is to gain a deeper understanding of the relationships between the elastic modulus of isotactic polypropylene (iPP) and its microstructure at different scales. An original multi-scale experimental approach is developed, combining indentation tests and atomic force microscopy (AFM) to characterize the elastic modulus and three-dimensional morphology of spherulites. The work is structured around four axes: (i) characterization of spherulitic morphology by AFM, (ii) indentation tests at various scales using different techniques (AFM in mechanical mode, nanoindentation, and macro-indentation), (iii) characterization of elastic modulus within spherulites through modulus mappings obtained by nanoindentation and AFM in mechanical mode, and (iv) evaluation of a mechanical representative elementary volume (REV) from spherical indentation tests. An original protocol was used to produce bulk iPP samples with a flat, slightly rough surface and without chemical etching, thus preserving the three-dimensional surface microstructure. The results reveal new insights into the microstructure of spherulites and the lamellar nanostructure of the α-phase. In addition to the classic observations (sheaf or rosette shapes), an intermediate scale is identified: the micrometer-sized radial branches of spherulites, made up of orthoradially oriented crystalline lamellae. These lamellae adopt a “lath-like” organization in the branches and “cross-hatching” in the closure zones. The average long period (Lp) is measured locally and is consistent with the literature (SAXS).Nanoindentation mapping showed a decreasing modulus gradient from the center to the edges of the spherulites. Branches located on the main growth axes show the highest moduli, while lateral areas show lower values. This variation is attributed to the density, organization or orientation of the lamellae. At lamellar scale, AFM in mechanical mode mappings show significant heterogeneity. Some branches display high moduli, probably linked to the subsurface microstructure. A transition is observed, with lower values in the center and higher at the periphery, marking a change in modulus with radial growth. However, no direct correlation was established with geometric parameters such as the long period Lp or the lamella emergence angle, suggesting that these microstructural parameters alone are not sufficient to capture the complexity of the microstructure. A multi-scale spherical indentation study explored the effects of scale transition on the elastic modulus of iPP. The results reveal that the moduli measured by AFM are significantly higher than those obtained by nano-indentation and macro-indentation, the latter presenting fairly similar values. Several hypotheses were proposed and discussed to explain this difference, including the volume probed, the strain rate and the analysis framework. The scale transition to a mechanical REV is not precisely determined, but the results suggest that it lies at the intra-spherulitic scale, when several branches are probed. This assessment could vary with other microstructures. Finally, the scale transition study between indentation techniques showed that varying tip size offers limited gain in probed volume, revealing the limitations of current equipment to fully explore these scale transitions

Le tendon transmet les forces musculaires aux os et permet le mouvement. C'est un tissucomplexe et organisé, formé de cellules et d'une matrice extracellulaire (fibres collagènes,élastiques et substance fondamentale). Les fibres lui confèrent son élasticité et résistance et lasubstance fondamentale sa viscosité.La tendinopathie est souvent lié au sport, de morbidité élevée qui affecte laperformance des sportifs. Elle associe dégénérescence, douleur, rigidité et oedème local.L'imagerie quantifie et qualifie les changements morphologiques du tendon. L'homéostasietendineuse et sa physiopathologie restent peu connues, mais un changement des liaisons desfibrilles lors de la cicatrisation diminue sa résistance.L'objectif de l'étude est: mettre en place un modèle de tendinopathie chirurgicale chezla chèvre avec suivi clinique transposable (homme et cheval); développer un dispositifd'évaluation du comportement mécanique des tendons; et valider la chèvre comme modèleanimal pour l'étude de la tendinopathie. L'étude a été faite sur 84 jours avec un suivi cliniqueet échographique suivi d'un test de traction.La chèvre est un ongulé facile à héberger et manipuler. La technique chirurgicalepermet la résection de quelques fibres causant une lésion identifiable par échographie et dessymptômes cliniques. La grande variabilité du comportement mécanique ne se corrèle pas aupoids, morphologie des animaux ou section transversale du ses tendon, ce qui complique laréduction de l'effective. Notre modèle semble pouvoir être utilisé pour évaluer des traitementsde tendinopathies destinés à l'homme et/ou au cheval. Ce que n'exclue pas sondéveloppement pour renforcer sa pertinence

Dans la présente étude, la conductivité thermique et le module d'élasticité de revêtementsd’YPSZ élaborés par projection plasma ont été prédits par modélisations numériques 2D et3D de type différences finies et éléments finis.L'influence de la résolution d'image, de la taille et de la valeur du seuil sur les propriétésprédites du revêtement a été étudiée. En outre, les effets de la méthode numérique et du typede condition aux limites ont été étudiés. En particulier, la quantification de l'effet Knudsen(effet de raréfaction) sur le transfert de chaleur à travers une structure poreuse a été réaliséepar modélisation numérique en combinaison avec l'analyse d'image. Les conductivitéseffectives obtenues par modélisation 3D s'avèrent plus élevées que celles obtenues en 2D, etaussi en meilleur accord avec les résultats mesurés. Une corrélation 2D/3D a été trouvéepour la modélisation de la conductivité thermique : cette corrélation permet de prédire lesvaleurs 3D à partir des valeurs calculées en 2D
In the present study, the thermal conductivity and elastic modulus of thermal spray YPSZcoatings were predicted by 2D and 3D finite differences and finite elements numericalmodeling based on cross-sectional images.The influence of the image resolution, size and threshold on the predicted properties of thecoating was studied. Moreover, the effects of the numerical method and of the boundarycondition were investigated. In particular, the quantification of the Knudsen effect(rarefaction effect) on the heat transfer through a porous structure was realized by numericalmodeling in combination with image analysis. The predicted thermal conductivities obtainedby 3D modeling were found to be higher than those obtained by 2D modeling, and in betteragreement with the measured results. A 2D/3D correlation was sucessfully found for themodeling of thermal conductivity: this correlation allows predicting 3D computed valuesfrom 2D ones

Les mâchefers sont les résidus solides issus de la combustion des ordures ménagères dans des fours d’usine d’incinération. L’utilisation des mâchefers dans le domaine du Génie Civil est une voie de valorisation très intéressante car les quantités d’ordures ménagères sont de plus en plus importantes alors que les matériaux utilisés dans les travaux publics se raréfient. Les mâchefers ont été utilisés depuis des dizaines d’années dans le domaine du Génie Civil. Cependant, les caractéristiques mécaniques du matériau « mâchefer » ne sont pas très bien connues. Ce travail de thèse contribue à l’amélioration des connaissances des caractéristiques mécaniques des mâchefers.Après une caractérisation géotechniques (paramètres de nature, paramètres mécaniques, paramètres d’état), chimiques et environnementales, le potentiel d’utilisation de ces mâchefers est évalué selon la Circulaire du 9 mai 1994 et selon le Guide technique SETRA-LCPC 2000 « Réalisation des remblais et des couches de forme ».Dans la partie expérimentale, des essais oedométriques et triaxiaux sont effectués. En ce qui concerne des essais oedométriques, l’effet de l’énergie de compactage et de l’immersion des éprouvettes ainsi que l’effet de la vitesse de chargement de l’essai sont évalués. L’effet de la vitesse de chargement est également étudié par des séries d’essais triaxiaux. Grâce aux essais triaxiaux, les paramètres mécaniques comme le module d’Young, le coefficient de Poisson, l’angle caractéristique, l’angle de dilatance, la cohésion et l’angle de frottement ont été ainsi déterminés. Ces paramètres mécaniques propres au mâchefer étudié pourront être intégrés dans un schéma de dimensionnement spécifique aux structures de chaussées à base de mâchefers. Ces principaux paramètres permettent d’évaluer l’influence de la pression de confinement effective. Les évolutions du module de déformation selon la déformation axiale et de la variation du déviateur de pression selon la pression moyenne sont également étudiées. Un ensemble de points caractérisant l’état limite a été déterminé à partir des essais triaxiaux. Il caractérise la forme de la surface de charge de ce type de mâchefer.Enfin, les essais triaxiaux ont été simulés. Cette partie du travail contribue à la modélisation du comportement mécanique des mâchefers. Le modèle de Mohr-Coulomb et de Nova sont choisis pour caractériser l’évolution de matériau « mâchefer » sous l’effet d’actions mécaniques extérieures. Ce sont des exemples types de modèles de comportement des sols complètement identifiables uniquement sur des essais triaxiaux classiques. La simulation des essais triaxiaux est réalisée à l’aide du progiciel CESAR-LCPC. Les résultats de modélisations obtenues sont très prometteurs
Bottom ash is the solid residua coming from domestic waste combustion in the furnace of incineration factory. The utilization of bottom ash in the field of Civil Engineering is necessary because the municipal wastes are increasing causes many environmental problems while the materials of Civil Engineering dwindle. The bottom ash was used for a decade in the field of civil engineering; however the mechanical characteristics of material “bottom ash” are not very well known. This work of thesis contributes to improving knowledge of the mechanical characteristics of bottom ash. After the determination of the geotechnical characteristics (parameters of nature, mechanical parameters, parameters of state), chemical and environmental characteristics, the potential of use of these bottom ash is evaluated according to the « Circulaire de 9 Mai, 1994 » and according to the technical guide SETRA-LCPC 2000 « Réalisation des remblais et des couches de forme ».In the experimental part, the oedometric and triaxial tests are carried out. For oedometric tests, the effect of compaction energy and immersion of specimens as well as the effect of the loading rate of the test were evaluated. The effect of loading rate is also evaluated by some sets of triaxial tests. From the triaxial tests, the mechanical parameters such as the Young’s modulus, the Poisson‘s ratio, the characteristic angle, the dilatancy angle, the cohesion and the friction angle were determined. These mechanical properties are specific to the material and can be integrated in a diagram of dimensioning specific to the structures of roadways based on bottom ash. The studied principal parameters allow us to evaluate the influence of the effective confining pressure. The evolution of the deformation modulus versus to the axial deformation and finally, the variation of the deviator stress versus to the mean effective pressure were also analyzed. A set of points of the yielding state was determined from triaxial tests and it specifies significantly the shape of yielding surface of our bottom ash.Finally, the triaxial tests were simulated numerically. This part is a contribution to the modelling of the mechanical behaviour of bottom ash. The model of Mohr-Coulomb and Nova were chosen to characterize the evolution of the material “bottom ash” under the influence of external mechanical actions. These are typical examples of model soil completely identifiable only through traditional triaxial tests. The simulation of triaxial tests is carried out using the CESAR-LCPC software. The results are found to be promising

Le développement des micro- et nano- technologies est aujourd'hui dépendant de la connaissance du comportement mécanique des couches minces constitutives de ces dispositifs. La caractérisation expérimentale des matériaux est primordiale car les propriétés mécaniques se trouvent, à une telle échelle, fortement dépendantes de l'historique de la couche et de sa microstructure. D'autre part, la mise en œuvre de ces couches minces est multiple. Cette thèse présente une approche transversale, s'articulant autour de techniques de nanoindentation, pour caractériser des couches déposées sur substrat, et de traction uniaxiale applicable à des couches minces autoportantes d'épaisseur submicronique. Elle s'appuie notamment sur un concept de platine de microtraction nomade qui a été amélioré et évalué à l'aide d'une mise en œuvre sur des éprouvettes en aluminium pulvérisé d'épaisseur variant entre 700nm et1,5/lm et des éprouvettes d'or électrolytique de 4/lm d'épaisseur
The development of micro- and nano- technologies is strongly correlated with the knowledge of the mechanical behavior of constitutive thin coatings. Experimental characterization is mandatory insofar as mechanical properties, at such a scale, are dependent of micro structural features and its history. Moreover, there are numerous implementations of thin coatings. This the sis reports a transversal approach, based on nanoindentation setup, in order to address the characterization of coatings deposited on substrate, and on uni axial tensile tests for freestanding specimens with a thickness less than the micrometer. Particularly, it lies on an itinerant microtensile apparatus, improved and evaluated during this work through campaigns performed on sputtering aluminium with thicknesses down to 700nm and 4/lm thick electroplated gold

Le développement des micro- et nano- technologies est aujourd'hui dépendant de la connaissance du comportement mécanique des couches minces constitutives de ces dispositifs. La caractérisation expérimentale des matériaux est primordiale car les propriétés mécaniques se trouvent, à une telle échelle, fortement dépendantes de l'historique de la couche et de sa microstructure. D'autre part, la mise en œuvre de ces couches minces est multiple. Cette thèse présente une approche transversale, s'articulant autour de techniques de nanoindentation, pour caractériser des couches déposées sur substrat, et de traction uniaxiale applicable à des couches minces autoportantes d'épaisseur submicronique. Elle s'appuie notamment sur un concept de platine de microtraction nomade qui a été amélioré et évalué à l'aide d'une mise en œuvre sur des éprouvettes en aluminium pulvérisé d'épaisseur variant entre 700nm et 1,5µm et des éprouvettes d'or électrolytique de 4µm d'épaisseur.

Les fonctions vasculaires sont régulées par diverses stimulations biochimiques ou mécaniques qui activent les différentes cellules composant les vaisseaux sanguins.Les réponses cellulaires qui en résultent peuvent impliquer une réorganisation du cytosquelette, des changements morphologiques, l'expression de protéines membranaires ou la libération de nombreux médiateurs. Tous ces événements sont susceptibles d'influencer les propriétés mécaniques des cellules. Ainsi, le but de la présente étude est de déterminer l'impact de l'activation de certains récepteurs au niveau des propriétés mécaniques des cellules, des modifications qui pourraient avoir de fortes implications au niveau vasculaire. Pour ce faire, nous avons utilisé deux approches expérimentales permettant d'évaluer des changements morphologiques et mécaniques de très faible amplitude : la microscopie à force atomique (AFM) et la résonance des plasmons de surface (SPR). Nous avons ainsi étudié les effets de l'activation des récepteurs de l'angiotensine II, la thrombine et la bradykinine sur la morphologie et les propriétés mécaniques de modèles cellulaires importants dans l'étude des fonctions vasculaires. Nous avons observé que l'activation du récepteur AT[indice inférieur 1] pour l'angiotensine II induit une réponse mécanique transitoire qui se traduit par une contraction du corps cellulaire, une augmentation du module d'élasticité de la cellule et une diminution de l'intégrité de l'épithélium. Quant à l'activation du récepteur PAR-1 pour la thrombine et du récepteur B[indice inférieur 2] pour la bradykinine, celle-ci provoque aussi une modification de la rigidité des cellules, mais de façon soutenue dans le temps. Ces deux agonistes augmentent aussi l'interaction entre la membrane et le cytosquelette, un phénomène observé par l'augmentation des forces requises pour l'étirement de la membrane cellulaire. Ainsi, la présente étude montre qu'une cellule peut subir des modifications importantes au niveau de ses propriétés mécaniques suivant son activation par différents agonistes, ce qui peut avoir des conséquences directes sur certaines fonctions physiologiques dépendantes des propriétés mécaniques des vaisseaux. En effet, ces changements observés au niveau de la cellule pourraient, entre autres, contribuer au contrôle du diamètre et de la compliance des capillaires, à l'adhésion des cellules inflammatoires ainsi que modifier la perception de stimuli mécaniques par les cellules endothéliales.

Pour une structure réparée par la technique de rechargement mince adhérent à base cimentaire, le décollement de l'interface support-rechargement est la principale cause limitant la durabilité de l'application. Pour améliorer cette durabilité, il est nécessaire de contrer la cause qui est à l'origine de ce décollement : la fissuration de la couche de réparation. Dans ce but, l'utilisation d'un composite cimentaire possédant la capacité de supporter des déformations importantes avant localisation de la fissure est, potentiellement, une solution. L'objectif de cette thèse est de la valider. Pour répondre à l'objectif de l'étude, les matériaux étudiés sont des mortiers incorporant de granulats à faible rigidité et renforcés par des fibres. Les granulats utilisés sont en caoutchouc issu du broyage de pneus usagés, une contribution à la valorisation de ce sous-produit industriel. S'agissant du renforcement, des fibres métalliques adhérentes et inoxydable ont été retenues. Elles sont les plus efficaces pour contrôler la fissuration et peuvent être utilisées y compris dans les milieux les plus agressifs. Une bonne synergie entre les granulats caoutchouc et les fibres est bien démontrée : la capacité de déformation avant localisation de la macro-fissuration est nettement plus élevée et la capacité portante post-pic attendue du renfort par des fibres n'est pas remise en cause en présence de granulats caoutchouc. Ces matériaux sont ensuite utilisés comme matériaux de rechargement. Des essais de flexion trois points monotones ou de fatigue ont été effectués sur des éprouvettes composites support-rechargement. Ils ont permis d'étudier la réponse structurale de ces composites, en particulier le comportement de l'interface (force d'initiation et cinétique du décollement). En parallèle un travail de modélisation par éléments finis, basé sur un modèle déjà développé et validé sur des granulats minéraux au LMDC, est réalisé. Il s'agit de la simulation numérique du comportement mécanique des structures composites support-rechargement sous sollicitations monotones ou de fatigue. .
Substrate-overlay composites should work monolithically. For this reason, the durability of a cement-based repair relies also on the durability of its bond with the substrate. To improve the durability of repair, it is necessary to prevent the original cause of debonding: cracks through the depth of the overlay. For this the use of a cement composite having an improved strain capacity should be considered as a suitable solution. The aim of this work is to validate this hypothesis. As repair materials, cement-based mortars incorporating low aggregate stiffness and with fibre reinforcement were used. Rubber aggregates obtained from grinding end of life tyres were used thus contributing to the recovery of an industrial byproduct. Stainless and high bond steel fibres were also used. They are effective to restrain the cracking and can be used in aggressive environment. A good synergy between rubber aggregates and fibres reinforcement is demonstrated: rubber aggregates improve the strain capacity of the composite before the macro-cracking localisation and residual post-peak strength due to the fibre reinforcement is not affected. Monotoneous and fatigue bending tests were carried out on specimens repaired by using these mortars. These tests allow the structural response, in particular the interface debonding, to be analysed (the load corresponding to the debonding initiation and debonding propagation). In parallel, a numerical modelling based on finite element method was conducted to simulate the mechanical response of the tested specimens. Comparison between experimental and numerical results shows the relevance of the numerical modeling which is suitable tool that highlights the effect of the restrained length change of the repair material at the interface on the debonding mechanisms. As ultimate findings, this study shows that a positive synergetic effect from rubber aggregate and fibre reinforcement contributes to enhance the durability of bonded cement-based overlays

Dans la présente étude, la conductivité thermique et le module d'élasticité de revêtementsd'YPSZ élaborés par projection plasma ont été prédits par modélisations numériques 2D et3D de type différences finies et éléments finis.L'influence de la résolution d'image, de la taille et de la valeur du seuil sur les propriétésprédites du revêtement a été étudiée. En outre, les effets de la méthode numérique et du typede condition aux limites ont été étudiés. En particulier, la quantification de l'effet Knudsen(effet de raréfaction) sur le transfert de chaleur à travers une structure poreuse a été réaliséepar modélisation numérique en combinaison avec l'analyse d'image. Les conductivitéseffectives obtenues par modélisation 3D s'avèrent plus élevées que celles obtenues en 2D, etaussi en meilleur accord avec les résultats mesurés. Une corrélation 2D/3D a été trouvéepour la modélisation de la conductivité thermique : cette corrélation permet de prédire lesvaleurs 3D à partir des valeurs calculées en 2D.

L'émission d'ultrasons focalisés à forte puissance peut être utilisée pour réaliser l'ablation non-invasive de zones pathogènes, de type cancéreuses par exemple. On distingue deux régimes d'ablations : ablation thermique appelée HIFU (" High Intensity Focused Ultrasound ") et ablation mécanique appelée histotripsie utilisant des ondes de chocs focalisées. Au cours de ma thèse, nous avons développé des méthodes de suivi ultrasonore en temps réel à partir d'une technique d'élastographie quantitative (Supersonic Shear wave Imaging). Nous montrerons que des mesures précises des changements d'élasticité au cours des traitements fournissent un suivi et un guidage avec une robustesse aux mouvements du patient. En effet, l'élastographie nous a permis d'une part de cartographier la température et d'autre part de suivre la formation de lésion en temps réel qu'elle soit de type thermique (HIFU) ou mécanique (histotripsie). Nous aborderons aussi une technique d'inversion totale du front d'onde appliquée à SSI qui améliore la sensibilité à la perte d'information due au bruit et à l'hypoéchogénicité existante dans certaines lésions. Enfin, nous présenterons un nouveau concept de cavité à retournement temporel " réglable " pour l'émission d'impulsions de très fortes pressions à partir d'un nombre limité de transducteurs. Notre prototype a permis de générer des ondes de chocs focalisées au sein d'une étendue considérable et de multiplier par 17 la pression d'une sonde d'imagerie conventionnelle. Ainsi, à partir d'électroniques basse-puissance à faible coût, ce dispositif thérapeutique pourrait avoir de nombreuses applications thérapeutiques limitées actuellement par des contraintes géométriques.

Les mâchefers sont les résidus solides issus de la combustion des ordures ménagères dans des fours d’usine d’incinération. L’utilisation des mâchefers dans le domaine du Génie Civil est une voie de valorisation très intéressante car les quantités d’ordures ménagères sont de plus en plus importantes alors que les matériaux utilisés dans les travaux publics se raréfient. Les mâchefers ont été utilisés depuis des dizaines d’années dans le domaine du Génie Civil. Cependant, les caractéristiques mécaniques du matériau « mâchefer » ne sont pas très bien connues. Ce travail de thèse contribue à l’amélioration des connaissances des caractéristiques mécaniques des mâchefers.Après une caractérisation géotechniques (paramètres de nature, paramètres mécaniques, paramètres d’état), chimiques et environnementales, le potentiel d’utilisation de ces mâchefers est évalué selon la Circulaire du 9 mai 1994 et selon le Guide technique SETRA-LCPC 2000 « Réalisation des remblais et des couches de forme ».Dans la partie expérimentale, des essais oedométriques et triaxiaux sont effectués. En ce qui concerne des essais oedométriques, l’effet de l’énergie de compactage et de l’immersion des éprouvettes ainsi que l’effet de la vitesse de chargement de l’essai sont évalués. L’effet de la vitesse de chargement est également étudié par des séries d’essais triaxiaux. Grâce aux essais triaxiaux, les paramètres mécaniques comme le module d’Young, le coefficient de Poisson, l’angle caractéristique, l’angle de dilatance, la cohésion et l’angle de frottement ont été ainsi déterminés. Ces paramètres mécaniques propres au mâchefer étudié pourront être intégrés dans un schéma de dimensionnement spécifique aux structures de chaussées à base de mâchefers. Ces principaux paramètres permettent d’évaluer l’influence de la pression de confinement effective. Les évolutions du module de déformation selon la déformation axiale et de la variation du déviateur de pression selon la pression moyenne sont également étudiées. Un ensemble de points caractérisant l’état limite a été déterminé à partir des essais triaxiaux. Il caractérise la forme de la surface de charge de ce type de mâchefer.Enfin, les essais triaxiaux ont été simulés. Cette partie du travail contribue à la modélisation du comportement mécanique des mâchefers. Le modèle de Mohr-Coulomb et de Nova sont choisis pour caractériser l’évolution de matériau « mâchefer » sous l’effet d’actions mécaniques extérieures. Ce sont des exemples types de modèles de comportement des sols complètement identifiables uniquement sur des essais triaxiaux classiques. La simulation des essais triaxiaux est réalisée à l’aide du progiciel CESAR-LCPC. Les résultats de modélisations obtenues sont très prometteurs
Bottom ash is the solid residua coming from domestic waste combustion in the furnace of incineration factory. The utilization of bottom ash in the field of Civil Engineering is necessary because the municipal wastes are increasing causes many environmental problems while the materials of Civil Engineering dwindle. The bottom ash was used for a decade in the field of civil engineering; however the mechanical characteristics of material “bottom ash” are not very well known. This work of thesis contributes to improving knowledge of the mechanical characteristics of bottom ash. After the determination of the geotechnical characteristics (parameters of nature, mechanical parameters, parameters of state), chemical and environmental characteristics, the potential of use of these bottom ash is evaluated according to the « Circulaire de 9 Mai, 1994 » and according to the technical guide SETRA-LCPC 2000 « Réalisation des remblais et des couches de forme ».In the experimental part, the oedometric and triaxial tests are carried out. For oedometric tests, the effect of compaction energy and immersion of specimens as well as the effect of the loading rate of the test were evaluated. The effect of loading rate is also evaluated by some sets of triaxial tests. From the triaxial tests, the mechanical parameters such as the Young’s modulus, the Poisson‘s ratio, the characteristic angle, the dilatancy angle, the cohesion and the friction angle were determined. These mechanical properties are specific to the material and can be integrated in a diagram of dimensioning specific to the structures of roadways based on bottom ash. The studied principal parameters allow us to evaluate the influence of the effective confining pressure. The evolution of the deformation modulus versus to the axial deformation and finally, the variation of the deviator stress versus to the mean effective pressure were also analyzed. A set of points of the yielding state was determined from triaxial tests and it specifies significantly the shape of yielding surface of our bottom ash.Finally, the triaxial tests were simulated numerically. This part is a contribution to the modelling of the mechanical behaviour of bottom ash. The model of Mohr-Coulomb and Nova were chosen to characterize the evolution of the material “bottom ash” under the influence of external mechanical actions. These are typical examples of model soil completely identifiable only through traditional triaxial tests. The simulation of triaxial tests is carried out using the CESAR-LCPC software. The results are found to be promising