Dissertations / Theses: 'Propriétés à rupture'

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Osmani, Hocine. "Rupture des composites céramique-céramique à fibres." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0059.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude des propriétés mécaniques des matériaux composites à fibres courtes : mullite (Nextel)-silice, SiC (Nicalon)-silice, Alumine (FP)-alumine, SiC (Whiskers tateho)-SiAIYON ; un composite unidirectionnel 1D :SiC (Nicalon)-mullite ; un composite bidirectionnel (tissus 2D) et des composites tri directionnels 3D : SiC (Nicalon)-silice, mullite (Nextel)-silice et carbone-carbone. Tous ces matériaux ont été élaborés par la société Aérospatiale, établissement d'Aquitaine. L'étude porte sur la caractérisation mécanique à température ambiante et à chaud (1200 °C). Les courbes R sont déterminées dans l'hypothèse d'un comportement non-linéaire non-élastique. Différentes méthodes de détermination de ces courbes sont décrites. Elles sont basées sur des mesures des compliances et d'aires sous la courbes effort-flèche. Une deuxième analyse est faite sous l'hypothèse d'un comportement des matériaux élastiques non-linéaire (KR) Les résultats présentés sont discutées en relation avec les mécanismes mis en jeu qui sont proposés à partir de l'observation des faciès de rupture. Une classification des mécanismes de rupture et des faciès qui en résultent est proposée. Les résultats montrent que le concept des courbes R et celui de KR sont des outils de compréhension et de comparaison de comportement des différents matériaux testés et permettent de dégager un ensemble de conclusions qui sont utiles pour l'optimisation des paramètres d'élaboration.

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Henry, Ronan. "Caractérisation locale des propriétés à la rupture du combustible nucléaire irradié." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI031.

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Abstract:

Le combustible nucléaire UO2 des réacteurs à eau pressurisée (REP) est une céramique frittée sous forme de pastilles. Il est le siège de la réaction de fission nucléaire et subit d’importantes modifications microstructurales quand il est irradié en réacteur. En situation nominale, incidentelle ou accidentelle de fonctionnement, des fissures sont générées et divisent la pastille. Les outils de simulation du comportement du combustible en réacteur nécessitent comme données d’entrée certaines propriétés du matériau. Afin de modéliser la fissuration du combustible dans le domaine fragile, les propriétés à rupture et leur évolution avec l’irradiation ont besoin d’être connues. Cependant, à cause de l’état de fissuration du combustible irradié, il est impossible d’y fabriquer des éprouvettes conventionnelles macroscopiques de test mécanique et donc de déterminer ces données. L’objectif de ce travail de thèse a consisté à développer des méthodes de mesure des propriétés fragiles du combustible irradié à température ambiante. Pour cela, des essais à l’échelle microscopique ont été mis au point afin de sonder le matériau à l'intérieur des fragments de combustible. Deux types d’essais ont été étudiés. D’une part, l’indentation, qui consiste à faire une empreinte à l’aide d’une pointe pyramidale sur la surface polie de l’échantillon. Selon la charge appliquée, des fissures se forment autour des marques d’indentation, permettant de remonter à une mesure locale de la ténacité du matériau. D’autre part, un essai conventionnel de flexion d’éprouvettes a été transposé à l’échelle microscopique. Il permet de déterminer une ténacité ou une contrainte à rupture locale. Pour réaliser ces micro-éprouvettes, un microscope à faisceau ionique focalisé (FIB) est utilisé, tandis qu’un nano-indenteur permet de les fléchir jusqu’à rupture. Afin de mettre au point et d’optimiser les protocoles de mesures, un matériau modèle a d’abord été utilisé : la zircone cubique ZrO2. Cette céramique a des propriétés cristallographiques et mécaniques très proches de celles de l’UO2, et permet, dans les phases de mise au point, de s’affranchir des difficultés de mise en œuvre liées à l’environnement nucléaire. Ensuite, les méthodes de mesure ont été appliquées à un combustible vierge puis à un combustible irradié en REP. Ces travaux ont permis de mettre en avant la complémentarité des deux méthodes étudiées. L’indentation est une technique rapide et pratique, qui permet la réalisation de nombreux essais et à différentes positions radiales dans les pastilles de combustible irradié. La flexion de micro-éprouvettes est plus longue à mettre en œuvre, mais est plus proche des tests mécaniques classiques. Elle permet de mesurer les propriétés à rupture manquantes et recherchées sur le combustible irradié, mais aussi d’évaluer la résistance de plans cristallographiques spécifiques et de joints de grains, qui jusqu’à maintenant étaient inaccessibles sur le combustible
The nuclear fuel UO2 of Pressurized Water Reactor (PWR) is a refractory ceramic sintered into pellets. During service, the heat produced by the nuclear reaction is transferred to the coolant by thermal conduction, leading to a significant difference of temperature between the pellet center, around 1000°C, and the pellet rim, around 500°C. At the first power rise, this gradient generates systematically large cracks which divide pellets into a few pieces. Moreover, during power transients, additional cracking is generated at the pellet rim and for simulated accidental situations, important rises of temperature lead to a complete fracturing of the fuel. Numerical simulations of the nuclear fuel behavior under irradiation needs specific properties of the material. To model the brittle cracking of the fuel in PWRs, it is necessary to experimentally measure its fracture properties and their evolution with irradiation. Nevertheless, because of pellet cracking, it is impossible to manufacture macroscopic specimens on irradiated fuel. The goal of this PhD work was to develop methods of fracture properties measurement adapted to the irradiated nuclear fuel at a room temperature. To this end, micromechanical tests has been set up to make measurements into the pieces of the cracked fuel. Two kind of tests has been studied. The first method is the nano-indentation, which has already been studied before, and were completed in this work. This method consist to make a print with a pyramidal tip on the polish surface of a sample. Depending on the load applied, cracks appear around the indentation print and the fracture toughness can be evaluated. The second method is a conventional bending test adapted to the microscopic scale. It allows the measurement of fracture toughness when the specimen is notched, and fracture stress measurement when there is no notch. To prepare such micro-specimens, a focalized ion beam (FIB) is used and a nano-indenter is employed to bend them up to fracture. To set up and validate measurements of the two methods, a model material was first used: the cubic zirconia ZrO2. The ceramic material has crystallographic and mechanical properties close to the UO2 fuel, and is not, during setting up steps, submitted to constraints linked to the nuclear environment. Then, the measurements methods has been applied to both fresh and irradiated in PWR nuclear fuel. This work showed the complementarity between the two studied methods. Indentation is a very convenient and versatile technique, which allows a large number of tests at different radial positions of irradiated fuel pellets. Micro-cantilever bending is longer to set up and use and needs several laboratory equipment, but is closer to conventional mechanical tests. It also gives needed results about fracture stress on irradiated fuels, and allows an evaluation of the resistance of specific crystallographic planes or grain boundaries, which were not accessible before on the nuclear fuel

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Vlieghe, Mélody. "Agrégation et rupture de flocs sous contraintes turbulentes : dynamique des propriétés morphologiques." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/12114/1/vlieghe.pdf.

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Abstract:

L'objectif de la thèse est d'étudier l'évolution de la morphologie de flocs soumis à des conditions hydrodynamiques turbulentes. A cet effet, des expériences de floculation par neutralisation de charge en présence de sels sont mises en œuvre, dans deux géométries de réacteurs, sous différentes conditions hydrodynamiques. Dans un premier temps, des expériences de floculation sont réalisées sous conditions hydrodynamiques fixées. D'une part, un suivi en ligne de la floculation de microsphères de latex en jar test est effectué par granulométrie à diffraction laser. Plus le taux de cisaillement moyen G caractéristique de l'hydrodynamique globale du réacteur est élevé, plus la cinétique de floculation est rapide ; la distribution de diamètres équivalents demeure alors monomodale et présente une autosimilarité. L'évolution de la dimension fractale Df représentative de l'ensemble de la population montre une compaction des agrégats au cours du temps, d'autant plus marquée que G est élevé. D'autre part, la caractérisation de nombreuses propriétés morphologiques de flocs de bentonite formés dans un réacteur de Taylor-Couette est effectuée par analyse d'images (méthode in situ non intrusive). Un grand nombre d'images sont acquises, permettant de déterminer avec précision l'évolution temporelle des distributions des propriétés morphologiques ainsi que de leurs moments. Bien que les caractéristiques de taille et de forme soient liées, leur dépendance à l'hydrodynamique n'est pas la même. Des flocs produits dans des conditions hydrodynamiques différentes, et dont les distributions de tailles sont similaires, présentent des formes différentes. Le rayon de giration des flocs est corrélé à la micro-échelle de Kolmogorov tandis que leur circularité semble corrélée à la vitesse de rotation du cylindre interne. Dans un second temps, un séquençage des conditions hydrodynamiques consistant en deux cycles de rupture-refloculation est effectué après une première étape de floculation dans le réacteur de Taylor-Couette. L'irréversibilité après rupture est montrée. La refloculation produit des flocs de tailles plus réduites et de formes plus régulières et l'état stationnaire est atteint plus rapidement, sans phase de restructuration significative, contrairement à ce qui est observé après la première étape de croissance. Si la contrainte appliquée lors de la rupture est suffisamment élevée, le second cycle a peu d'influence sur la population de flocs. En revanche si la contrainte de rupture est moins importante, chacun des deux cycles forme des flocs plus compacts et plus lisses, mais aussi plus petits. L'étape de rupture produit des floculi qui deviennent alors les briques élémentaires pour l'étape de refloculation suivante. La taille des flocs obtenus lors de ces étapes de refloculation est limitée par l'hydrodynamique, mais leur structure est déterminée par la taille et la structure des floculi. Enfin, la problématique de la modélisation de la floculation par Bilan de Population (BP) est abordée. Une équation de BP tenant compte de la dimension fractale est formulée pour modéliser les expériences de floculation de latex en jar test. Les seuls paramètres variables du modèle sont les valeurs expérimentales de G et Df. Basée sur la méthode de la quadrature des moments (QMOM), la résolution du BP permet de décrire convenablement l'évolution des six premiers moments de la distribution de tailles expérimentale et de certains diamètres caractéristiques, aux différentes conditions hydrodynamiques mises en œuvre.

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Ben, Ayad Mohamed. "Étude expérimentale des propriétés mécaniques (rupture) et électrique de systèmes de percolation." Nice, 1988. http://www.theses.fr/1988NICE4226.

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Abstract:

Étude experimentale de la diminution de la force de rupture de feuilles métalliques minces sous traction en fonction du nombre de fissures pour une distribution aléatoire sur réseau ou pour une distribution aléatoire en position et en direction. Comparaison avec la théorie. Étude de la conductance électrique pour les deux types de distribution. Analyse du flambage pour une feuille mince contenant une fissure centrale. Étude du module de rigidité d'un réseau triangulaire de liens plastiques en fonction de la concentration de liens ôtés

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Guyon, Gilles. "Prévisions de la rupture différée du Pin maritime." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10556.

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Abstract:

Le comportement mecanique differe du pin maritime a ete etudie selon trois approches: etude de la propagation d'une fissure (theorie de schapery); endommagement (modele de barrett et foschi); essais de rupture differee en flexion quatre points. Deux groupes d'essai ont ete realises: determination de quelques complaisances viscoelastiques pour deux teneurs en eau en traction sous charge constante; etude du comportement a moyen terme en flexion circulaire sous charge constante dans les directions de chargement, radiale et tangentielle. La mecanique de rupture permet d'etablir des courbes previsionnelles de duree de vie pour les modes rl et tl. La decroissance de la duree de vie avec l'augmentation de la teneur en eau a ete mise en evidence. Dans les essais de flexion, la configuration tangielle assure une plus grande longevite

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Caumes, Philippe. "Rupture d'un matériau anisotrope en conditions polymodales (le bois)." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10559.

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Abstract:

On a choisi l'approximation du materiau homogene, elastique, lineaire, orthotrope pour l'etude de la propagation de fissure dans le pin maritime, sous sollicitation mixte. L'eprouvette e. N. S. Proposee par richard pour les materiaux isotropes a ete etudiee numeriquement pour un materiau orthotrope. Elle a servi de support a l'etude experimentale de la fissuration dans les 3 directions rl, tl et tr. Le calcul de la tenacite a montre un comportement du bois tres different entre la rupture en propagation longitudinale et radiale. Cette derniere presente des analogies avec la rupture d'un materiau isotrope. Le critere de rupture propose par herakovich pour les materiaux composites a ete modifie. Il donne alors des estimations convenables de la rupture du pin maritime pour les trois orientations envisagees

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Sansen, Pascal. "Formulation énergétique d'un critère de rupture locale d'un solide en thermoplasticité." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-81.pdf.

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Abstract:

L'observation du comportement thermomécanique des freins illustre un cas pratique de fatigue en présence de points chauds répartis angulairement sur la surface du disque. Dans le but de prédire la fissuration des disques, une approche énergétique est développée, qui vise à définir un seuil d'énergie au delà duquel on aura apparition d'une fissure macroscopique. Sur la base de l'intégrale M définie dans le cas élastique par Knowles et Sternberg pour une symétrie de dilatation, le comportement thermoplastique est introduit. A partir de l'inégalité de Clausius-Duhem et de la formation d'un lagrangien dans le cas de la thermoplasticité, le comportement thermoplastique est introduit dans l'intégrale M par le théorème du lagrangien nul. On peut alors, par l'utilisation du théorème de Noether obtenir une intégrale M* composée d'une intégrale de contour et d'une intégrale de surface. M* est indépendante du contour sous réserve de respecter les conditions d'obtention de la symétrie variationnelle. Ces conditions sont très sévères dans un espace à deux dimensions elles correspondent à une uniformité des déplacements. Seule la solution du problème de Flamant peut répondre à ces conditions. L'étude d'une sollicitation thermique dans le cadre du cylindre épais, pour lequel l'uniformité des déplacements n'est plus respectée, montre la nécessite de modifier l'intégrale M* si l'on veut obtenir l'indépendance du contour. Une modification des intégrales utilisées dans le cas du cylindre épais dans le domaine élastique et thermoplastique est proposée pour rendre ces intégrales indépendantes du contour. La modification de ces intégrales est ensuite généralisée aux applications ou le déplacement est du type u = r-[alpha]. Différents exemples d'applications permettent de valider la conformité des résultats théoriques et numériques.

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Bouhrara, Driss. "Comportement mécanique en rigidité et à rupture d'un matériau composite fibres-ciment." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10261.

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Abstract:

Le present travail vise a apporter une contribution a l'etude du comportement mecanique en rigidite et a rupture d'un materiau composite fibres-ciment. La premiere partie, a caractere bibliographique, positionne la recherche tant du point de vue scientifique que technologique: difficultes de caracterisation de ces materiaux heterogenes, difficultes de modelisation du comportement en deformation des structures mettant en uvre ces composites, difficultes de mise en uvre de ces materiaux dans le contexte classique du genie civil. La seconde partie est consacree a l'elaboration de techniques experimentales originales aptes a identifier les differentes constantes elastiques et le comportement en rigidite des composites fibres-ciment. Dans le cas de formulations de composites modeles elaborees suivant des procedures de transformations industrielles, l'analyse experimentale est particulierement originale vis-a-vis de l'etude du comportement en deformation de plaques soumises a des chargements multiaxiaux et vis-a-vis de la representation graphique polaire apte a decrire les facteurs d'anisotropie propres au materiau. Vis-a-vis de la rupture, apres une analyse fine des mecanismes d'endommagement ou des causes de ruines des composites fibres-ciment, la recherche porte sur la validation d'un element fini fissurant apte a modeliser le comportement ultime des composites doues d'un comportement fragile soumis a des conditions de chargement uni et multi-axial. La derniere partie, synthese et conclusion, est consacree a l'analyse critique des methodes experimentales et numeriques mises en uvre, a une confrontation de la performance de ces methodes vis-a-vis de celles retenues a partir de l'etude bibliographique

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Miaudet, P. "Structure et propriétés de fibres de nanotubes de carbone à haute énergie de rupture." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583652.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l'étude de fibres composites nanotubes de carbone/polymère qui présentent des propriétés originales, dont notamment une très forte énergie de rupture potentiellement utile pour de futures applications balistiques. En effet, leur capacité d'absorption d'énergie est la plus importante jamais observée pour un matériau. Cette propriété est liée à la structure composite des fibres, qui est plus proche de celle des fibres naturelles comme la soie d'araignée, que de celle des fibres synthétiques hautes performances usuelles. La thèse présente des études de l'influence de modifications structurales sur les propriétés mécaniques, électriques et thermomécaniques des fibres, qui ont mis en évidence de nouvelles propriétés, comme des effets mémoire de forme et de température. Nous espérons que les résultats fondamentaux obtenus dans ce travail aideront au développement de diverses applications, notamment dans le domaine des textiles et matériaux de protection balistique.

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Miaudet, Pierre. "Structure et propriétés de fibres de nanotubes de carbone à haute énergie de rupture." Bordeaux 1, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583652.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l’étude de fibres composites nanotubes de carbone/polymère qui présentent des propriétés originales, dont notamment une très forte énergie de rupture potentiellement utile pour de futures applications balistiques. En effet, leur capacité d’absorption d’énergie est la plus importante jamais observée pour un matériau. Cette propriété est liée à la structure composite des fibres, qui est plus proche de celle des fibres naturelles comme la soie d’araignée, que de celle des fibres synthétiques hautes performances usuelles. La thèse présente des études de l’influence de modifications structurales sur les propriétés mécaniques, électriques et thermomécaniques des fibres, qui ont mis en évidence de nouvelles propriétés, comme des effets mémoire de forme et de température. Nous espérons que les résultats fondamentaux obtenus dans ce travail aideront au développement de diverses applications, notamment dans le domaine des textiles et matériaux de protection balistique
This thesis deals with the study of polymer/carbon nanotube composite fibers with original properties. They particularly exhibit a very high toughness, potentially useful for future ballistic applications. Indeed, their ability to absorb energy is the most important ever observed for a material. This property is linked with composite structure of the fibers, which is closer from the natural fibers one like spider silk, than from usual high performance synthetic fibers one. This manuscript presents studies about the influence of structural modifications on mechanical, electrical and thermo‐mechanical properties of the fibers, which highlighted new properties, such as shape and temperature memory effect. We hope that the fundamental results obtained in this work will help for the development of several and various applications, particularly in the field of textiles and protection materials

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Villechaise, Bernard. "Mécanique des contacts : élasticité et rupture : document de synthèse." Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO19043.

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Daouadji, Ali. "Modélisation de l'influence de la rupture des grains sur le comportement des matériaux granulaires." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. http://www.theses.fr/1999ECAP0630.

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Abstract:

Notre étude porte sur la modélisation de l'influence de la rupture des grains sur le comportement des matériaux granulaires. Les applications pratiques concernent les barrages en enrochements de grande hauteur, les pieux de fondation et les tunnels de grande profondeur pour modéliser ce phénomène, nous nous sommes place dans le cadre de la théorie de l'élastoplasticité en nous basant sur le concept d'état critique, et nous avons suppose que cet etat évolue en présence de rupture de grains. Nous avons d'abord réécrit les différentes corrélations utilisées en mécanique des sols dans un cadre formel, ce qui permet de définir plusieurs classes de paramètres et d'apprécier l'influence de l'évolution de certains de ces paramètres sur les paramètres de la loi de comportement. Nous avons ensuite synthétise les principaux résultats expérimentaux qui nous ont servi pour notre modélisation. Nous avons applique cette modélisation à une loi de comportement et nous avons procédé à la simulation d'essais de laboratoire (essais de consolidation isotrope, dométriques et triaxiaux draines de compression) sur une large gamme de contraintes. Ces simulations ont été faites sur des matériaux très différents (un sable calcaire contenant beaucoup de débris de coquillages, un sable quartzique, un granite concasse). Les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Nous avons ensuite introduit le modèle dans un code de calculs par éléments finis. Une validation de l'implantation a été faite en simulant la réponse d'essais triaxiaux draines de compression. Nous avons enfin simule la construction par couches d'un remblai en enrochements de grande hauteur que nous avons comparée a la réponse donnée par le modèle n'intégrant pas l'influence de ce phénomène. Nous avons ainsi mis en évidence l'influence de la rupture des grains sur les tassements dont le profil obtenu correspond a ceux retrouves dans la littérature.

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Temimi-Maaref, Nadia. "Comportement thermo-mécanique et rupture de polypropylènes. Etude expérimentale et modélisation." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00188389.

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Abstract:

Les exigences sécuritaires dans le domaine automobile incitent à une connaissance toujours plus approfondie du comportement et de la rupture des polymères utilisés en tant que pièces de structure de l'habitacle. Nous étudions deux polypropylènes couramment utilisés dans ce domaine dans le but de dégager les processus physiques responsables de leur tenue mécanique en vue de la construction d'une loi de comportement pertinente. La caractérisation mécanique de la réponse de ces polymères sous divers types de sollicitations simples et complexes s'appuie sur une méthodologie expérimentale originale et performante alliant des techniques de mesure de champs de déformations et de température.Le comportement des deux polypropylènes en grandes déformations implique plusieurs processus dissipatifs. Un phénomène d'autoéchauffement a ainsi été mis en évidence. Ses conséquences sur les propriétés mécaniques des matériaux sont significatives. Nous avons également observé le développement d'un endommagement se manifestant par la nucléation et la croissance de cavités. Une variable scalaire lui a été associé et mesuré au cours d'un chargement cyclique. L'analyse de ces résultats permet de souligner que la plasticité nos polymères implique une dépendance à la vitesse des propriétés mécaniques ainsi qu'une sensibilité à la pression hydrostatique.L'ensemble de ces observations permet de poser les bases d'une modélisation thermodynamique du comportement et de l'endommagement de cette classe de polymères. L'apport de cette approche a été démontré par la confrontation des résultats expérimentaux à la simulation numérique de la réponse de nos matériaux sous différents modes de chargement.

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Chambolle, Damien. "Étude sur la rupture de composites à matrice métallique et à renforts discontinus : aluminium, carbure de silicium." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1990. http://www.theses.fr/1990ECAP0133.

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Abstract:

L’ utilisation de composites à matrice métallique (CMM) et à renforts discontinus nécessite une bonne connaissance de leurs caractéristiques thermiques, élastoplastiques et à rupture. Certaines de ces caractéristiques ont été étudiées sur deux matériaux ayant pour matrice un alliage d'aluminium 2124 t6: renforce par 20% de trichites de carbure de silicium alignées par filage, renforce par un mélange de trichites alignées par filage et de particules de carbure de silicium (4,5% de particules). Si l'anisotropie est modérée du point de vue des caractéristiques d'élasticité, elle est plus importante pour les caractéristiques à rupture, tout particulièrement en présence de fissures. Les allongements à rupture mesurés après des essais de traction en sens long et travers sont de l'ordre de 2%. Une étude des caractéristiques en traction a 350c a permis de mettre en évidence les mauvaises caractéristiques du composite à rupture ainsi qu'une sensibilité importante aux vitesses de déformation. L’étude des micro-mécanismes de la rupture a été réalisée à l'aide d'un appareillage de traction sous microscope électronique à balayage construit au laboratoire. Nous avons utilisé des modèles micro-mécaniques afin d'interpréter l'influence de chargements thermo-mécaniques sur l'état de contrainte et de déformation à l'échelle des renforts. Puis un modèle a trois phases calculé par éléments finis a permis de construire des critères d'endommagements relies aux paramètres matériau.

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Vu, Hong-Nga. "Etude des relations microstructure-propriétés de polymères semi-cristallins par la méthode "Essential Work of Fracture"." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0094/these.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire a pour objectif d’étudier le comportement à rupture des films polymères semi-cristallins par la méthode "Essential Work of Fracture" (EWF). En utilisant cette méthode, les influences de la microstructure semi-cristalline et de la présence des plaquettes d’argile sur les propriétés mécaniques sont discutées. Dans un premier temps, nous avons appliqué le protocole EWF à différents polymères semi-cristallins et étudié l’effet de certains paramètres du test. Cette méthode est un bon test permettant de comparer la réponse en rupture de différents films polymère. Les essais EWF sont modélisés en appliquant le modèle de la zone cohésive dans des calculs par éléments finis. Ces calculs nous ont permis de préciser la signification physique du paramètre we. Le paramètre we correspond non seulement l’énergie pour créer la nouvelle surface mais comprend aussi une part de déformation plastique qui intervient dans la zone de processus de rupture interne. Ensuite, la relation microstructure – propriétés à rupture est étudié sur une série des films PET extrudés bi-étirés traités ou non traités. Le bi-étirage avec un premier étirage dans la direction Md (i. E. Direction d’extrusion) suivi par un étirage dans la direction Td (i. E. Direction transversale d’extrusion) provoque une texture fibrillaire dans laquelle les microfibrilles sont parallèles à la direction Td. Avec cette texture, les paramètres microstructuraux (l’orientation de la phase cristalline, le taux de cristallinité, la présence et la densité des molécules liens entre phases amorphe et cristalline) sont discutés. L’orientation de la phase cristalline est responsable de l’anisotropie du module alors que la densité des molécules liens joue un rôle important sur l’anisotropie de rupture des films. Enfin, trois types de films nanocomposites avec des matrices polyamide 6 ou polyéthylène compatibilisé (par PEgMA ou PEgPEo) renforcées par des plaquettes d’argile sont étudiés. Chacun des nanocomposites a une morphologie différente. Meilleure est l’exfoliation, moins les performances à rupture des nanocomposites sont dégradées par l’ajout du renfort argile, car sa présence exige une dissipation élevée d’énergie lors de la propagation des fissures en augmentant la tortuosité
[This thesis aims to study the fracture behaviour of ductile thin semicrystalline polymer films using the Essential Work of Fracture (EWF) method. Using this method, the influence of the semicrystalline microstructure and that of the clay presence on the mechanical behaviour is addressed. In a first part, EWF method has been applied to a series of semi-crystalline polymers and it appears as a practical way to characterize fracture behaviour. The EWF test was modelled using the cohesive model in finite element calculations. These calculations give insights on the physical meaning of parameters (we and wp). In particular, we does not only correspond to the energy to create the new surface but also includes a part of plastic deformation which occurs in the inner fracture process zone. Then, the relationships between microstructure and fracture behaviour is investigated in a series of treated PET films. For those samples, the biaxially extrusion process causes fibrillar superstructure in which the microfibrils are parallel to the transversal extrusion direction. With this superstructure, the respective roles of microstructural parameters such as the crystalline phase orientation, the crystallinity degree, the tie molecules density are discussed. While the crystalline phase orientation is the key parameter governing the module anisotropy, the tie molecules density governes the fracture behavior in semicrystalline polymer. Finally, three types of semicrystallline polymer-clay nanocomposites based on polyamide 6 and compatibilized polyethylene whose morphologies are different are studied. The more exfoliated the clay, the lower is the decrease of fracture performance for the nanocomposite and the more consumed energy as the longer the path of the crack. ]

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Haied, Abdelhamid. "Étude expérimentale de la rupture en mode localisé dans un gré." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10178.

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Abstract:

Le mémoire porte sur l'étude expérimentale de la localisation des déformations en bandes de cisaillement dans un grès. Divers chemins de sollicitations, en conditions axisymétriques, ont permis de caractériser le comportement mécanique de ce matériau. Il s'agit d'une roche initialement isotrope, dilatante et susceptible à la microfissuration. Les essais cycliques ont permis de quantifier l'endommagement et la dégradation anisotrope du matériau sous chargement monotone ou répète. La procédure expérimentale mise en oeuvre pour la détection de la localisation consiste à déterminer la perte d'homogénéité des déformations par l'anisotropie de la dilatance. Un dispositif de mesure est mis au point. Le protocole expérimental est appliqué sur des échantillons prismatiques d'abord sans, puis avec une imperfection (petit trou circulaire). Les seuils de localisation en contraintes et en déformations, ainsi que les caractéristiques des bandes de localisation (orientations et épaisseurs) ont été déterminées pour l'ensemble des essais. L'imperfection a permis entre autres des corrélations substantielles, obtenues au moyen de mesures locales. L'influence due à la présence et à la taille de cette imperfection introduite a été étudiée tant sur la localisation que sur son implication dans les mécanismes de la rupture fragile. Dans le même esprit, l'effet de l'épaisseur des plaques rectangulaires, et de la forme géométrique des éprouvettes (cylindre-prisme) ont fait l'objet d'une étude parallèle, détaillée. L'examen visuel et microscopique (M. E. B. ) des échantillons déformés, déchargés à des niveaux élevés de la contrainte déviatorique montre que l'interaction entre les fissures orientées parallèlement à l'axe de chargement et la distribution hétérogène des contraintes locales constituent le facteur principal qui contrôle la formation des bandes de localisation dans le grès soumis à l'essai de compression triaxiale.

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Feuerstein, Matthieu. "Influence de la microstructure sur les propriétés mécaniques de tôles d'aluminium AA5182." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0023.

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Abstract:

Dans cette thèse, des tôles laminées de deux nuances d’aluminium AA5182 ont été analysées : une nuance REF de référence et une nuance SHF avec une plus grande ductilité. Du fait se sa moindre teneur en Fe et en Mn, la nuance SHF a une fraction de particules plus faible que la nuance REF. Les interdistances entre particules sont plus petites selon DT que selon DL. La nuance REF est moins ductile que la nuance SHF et les tôles sont plus ductiles selon DT que selon DL. La première étape du modèle d’endommagement a permis de déterminer le chargement correspondant à la zone strictionnée d’une éprouvette de traction. La deuxième étape du modèle d’endommagement a consisté en la réalisation d’un modèle cellulaire dont la géométrie représente un empilement périodique de particules. Les conditions aux limites appliquées sur cette cellule correspondent au chargement déterminé dans la première étape. Les valeurs de ductilité locale obtenues ont confirmé les tendances expérimentales
In this PhD, two grades of AA5182 aluminium rolled sheets were analyzed: the REF or reference grade and the SHF or super high formability. Due to its least Fe- and Mn-content, SHF grade has a slighter particles fraction than REF grade. Interdistances between particles are smaller along TD than along RD. REF grade is less ductile than SHF grade, and sheets are more ductile along TD than along RD. The first step of the damage model was dedicated to the loading analysis corresponding to the necked area of a tensile sample. The second step of the damage model consisted in a cellular model whose geometry represents a periodic array of particles. The boundary conditions applied to the unit cell correspond to the loading determined in the first step. The predicted values of local ductility confirmed the experimental results

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Martinez, Lilian. "Etude des précurseurs du comportement catastrophique des céramiques : applications au claquage diélectrique et à la rupture mécanique des alumines de tubes RF de puissance." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10045.

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Abstract:

En raison de leurs bonnes proprietes dielectriques et thermo-mecaniques, les ceramiques d'alumine -al 2o 3 sont largement utilisees dans les tubes electroniques hf de puissance. Elles doivent maintenir le vide a l'interieur du tube, supporter la haute tension sans rupture dielectrique et transmettre la puissance hf sans echauffement excessif. L'etude entreprise vise a mieux connaitre les phenomenes responsables de la rupture des ceramiques qui intervient parfois au cours du fonctionnement hf du tube en reduisant brutalement sa duree de vie, afin de les maitriser. Des prelevements de ceramiques ont ete effectues sur des tubes uhf retour clients et sur des klystrons de grande puissance, ainsi qu'aux differentes etapes de fabrication du produit par thomson tubes electroniques. Leurs analyses par cathodo-luminescence, spectroscopies d'electrons (aes, eels), mesures du potentiel de surface, microscopies electroniques (sem, edx) et diffraction x, ont permis de mettre en evidence les defauts critiques amenant a la rupture et de distinguer les differents facteurs de vieillissement des alumines. Les traitements mecaniques de rectification, de polissage et de sablage sont particulierement perturbateurs de la structure du materiau fragile, en induisant un grand nombre de defauts (dislocations, zones contraintes, microfissures). Ce sont principalement ces defauts qui sont le plus a craindre car ils constituent un reservoir de pieges a electrons et a trous, se remplissant lors du fonctionnement du tube hf en faisant augmenter l'energie interne du materiau. Par leur evolution sous injection electronique, les bandes luminescentes des centres f (a 415 nm) et f + (a 330 nm) derives des lacunes-d'oxygene apparaissent comme des indicateurs du taux de remplissage des pieges. Cela resulte de la conversion des centres f en f + stimulee par le champ electrique et par la presence de pieges vides. Ainsi, une situation de pre-claquage du materiau, avec une majorite de pieges a electrons remplis, est atteinte lorsque la luminescence bleue intrinseque des centres f est detectee apres une forte evolution de l'emission uv des defauts f +. Dans les mecanismes de relaxation, cette emission a 3,8 ev interne au materiau due aux centres f + intervient dans la dynamique de depiegeage qui peut prendre un caractere catastrophique (fusion localisee, ejection de grains d'alumine, felure et rupture mecanique, claquage electrique par flashover). Base sur ces resultats de cathodoluminescence, un protocole de tests des ceramiques a ete etabli sur le site tte de thonon-les-bains permettant de selectionner les alumines aptes a fonctionner correctement sous hf. Differents traitements des ceramiques (restructuration thermique sous atmosphere controlee, nettoyage des surfaces par microbillage au sio 2, dopage du materiau au manganese et au chrome, vitrification de la surface) integrant les imperatifs technologiques de fabrication ont ete testes sous les conditions specifiques d'utilisation en hf de puissance et sont proposes pour ameliorer la fiabilite des tubes.

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Robert-Arnouil, Jean-Paul. "Etude du comportement thermomécanique à la rupture d'une céramique technique sous sollicitations rapides." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10652.

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Abstract:

On se propose de caracteriser le comportement thermomecanique a la rupture d'une ceramique industrielle d'alumine obtenue par frittage naturel et soumise a une sollicitation rapide. La tenacite et la contrainte de rupture du materiau sont determinees a l'aide de la mecanique lineaire elastique de la rupture par des essais de flexion trois points statiques et dynamiques realises entre 20**(o)c et 1000**(o)c. Les vitesses de deformation varient entre 4 x 10**(-4) et 20s**(-1) et le taux de facteur d'intensite des contraintes maximum atteint est de 5 x 10**(5) mpaspm s**(-1). L'etude appronfondie de l'essai de flexion trois points dynamique permet par un modele masse-ressort a deux degres de liberte d'expliquer les phenomenes vibratoires rencontres et de determiner la tenacite de l'alumine en fonction de la vitesse de sollicitation et de la temperature, en tenant compte des effets d'inertie

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Lespine, Ismael. "Influence de la géométrie des structures sur les propriétés de rupture dans les matériaux quasi-fragiles." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13533.

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Abstract:

Dans ce travail, on se propose d'étudier le couplage entre les propriétés de rupture et la géométrie des structures dans la rupture quasi-fragile. Des expériences de rupture menées en mode I sur quatre géométries de spécimens entaillés en bois (épicéa) de taille identiques, permettent d'étudier l'effet de la géométrie sur les caractéristiques de rupture et notamment sur le comportement courbe-R. Dans un premier temps, un modèle de fissure cohésif est utilisé pour estimer des propriétés de rupture intrinsèques. Néanmoins, malgré l'efficacité d'un tel modèle pour décrire la rupture quasi-fragile, les propriétés de fissure cohésives dépendent également de la géométrie, le couplage étant notamment manifeste sur l'énergie de rupture cohésive Gf et sur l'ouverture critique wc qui sont les propriétés liées au régime stationnaire de la zone cohésive ou au stade critique de l'endommagement. La taille critique de FPZ apparaît donc dépendante de la géométrie. Toutefois en dépit de la dépendance à la géométrie, un lien entre les propriétés cohésives et les caractéristiques de la courbe-R a été établi. Les raisons d'un tel couplage entre la taille critique de FPZ et la géométrie est recherchée à travers une approche locale dans laquelle la biaxialité des champs de contrainte de fond de fissure est étudiée. Cette approche locale permet de définir une longueur caractéristique de FPZ qui est en accord avec les résultats expérimentaux.

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JEUNEHOMME, Sylvie. "Relations propriétés mécaniques - microstructure des aciers de structure perlitique." Paris, ENMP, 1991. http://www.theses.fr/1991ENMP0320.

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Delfosse, Jérôme. "Forgeage β du Ti17 : propriétés en fatigue." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00090035.

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Abstract:

Les disques des compresseurs fabriqués en Ti17 peuvent présenter un important facteur de dispersion des durées de vie en fatigue. La structure β (c.c.) héritée du forgeage à haute température étant mise en cause, nos objectifs furent de :
- comprendre et modéliser l'évolution cristallographique de la phase β durant le forgeage β
- étudier l'impact de l'orientation cristalline des grains β et des aiguilles α (h.c.) sur la fatigue
- d'analyser les effets d'un changement de trajet de déformation sur la texture responsable en partie de la dispersion des durées de vie

L'évolution des grains β pendant le forgeage a été modélisée à l'aide d'une approche cristalline sur un agrégat 3D réel (EBSD). La texture simulée est en bon accord avec l'expérience. La formation de domaines cristallographiques de taille millimétrique, composés d'amas de grains présentant une direction <100> ou <111> parallèle à la direction de forgeage, constatée expérimentalement, a été retrouvée.

Afin de diminuer la taille des domaines cristallographiques un changement de trajet de chargement a été simulé. Le passage par un minimum de texture a été clairement montré. L'étude expérimentale correspondante a révélé le rôle de la vitesse sur la morphologie et la texture.

L'étude expérimentale en fatigue a mis en évidence une population cristallographique d'aiguilles, en relation avec les orientations des grains β forgés, favorable à la multifissuration. La modélisation du comportement local du matériau biphasé, sous sollicitation macroscopique élastique, révèle que les premiers systèmes de glissement actifs aux interfaces α/β correspondent aux endommagements observés expérimentalement.

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R'Mili, Mohamed. "Application de la mécanique de la rupture au composite carbone-carbone bidirectionnel." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISALA028.

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Abstract:

Le travail présenté traite de l'application de la mécanique de la rupture au cas des composites carbone-carbone 2D. Le comportement du matériau n'est pas parfaitement fragile et ne peut de ce fait, être décrit par un paramètre unique, mais plutôt par une courbe de résistance à la propagation de la fissure, en fonction de son accroissement. Différentes méthodes de détermination de cette courbe sont décrites. Elles sont basées sur des mesures de complaisances, et d'aires sous la courbe charge-déplacement. Le matériau étudié est un composite carbone-carbone 2D élaboré par la S. E. P. Et la propagation de la fissure est 6tudi6e Suivant les deux configurations : fissure perpendiculaire au renfort, fissure parallèle au renfort. Les résultats montrent que l'analyse non linéaire est plus adaptée. Il apparaît que les courbes de résistance obtenues sont une propriété intrinsèque du matériau.

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Chafra, Moez. "Comportement mécanique des matériaux composites fibres et tisses (modélisation tridimensionnelle, endommagement et rupture)." Paris, CNAM, 1994. http://www.theses.fr/1994CNAM0192.

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Abstract:

Dans cette étude une modélisation tridimensionnelle est entreprise sur les matériaux composites avances a fibres tissées. Notre théorie tient compte des caractéristiques de chargement (type et direction) et du comportement plastique ou élastique non-livraison du composite. La forme incrémentale pour les déformations et les contraintes permet le calcul pas a pas avec un chargement quelconque décompose lui aussi en incréments. Pour le comportement en élasticité linéaire et non linéaire nous proposons un modèle qui permettrait d'identifier les caractéristiques mécaniques a différents angles a l'aide d'une surface quadratique a iso-deformation. Pour la partie endommagement et rupture nous introduisons un tenseur d'endommagement oriente non symétrique qui dépend du niveau de déformation plastique. Le critère de rupture de Hill est repris et réactualise avec des paramètres dépendant du type de chargement

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Dang-Hoang, Thong. "Rupture et endommagement d’un assemblage boulonné : approche expérimentale et simulation numérique." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10066.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude de la rupture et de l’endommagement d’un assemblage boulonné constitué de tôles minces en alliage d’aluminium 6082 T6, d’épaisseur e=2 mm, en simple recouvrement. Plusieurs configurations d’assemblages (nombre et disposition des fixations) sont étudiées dans le cas de sollicitations monotones, en analysant les effets de bord. L’influence du couple de serrage et du jeu fonctionnel sera pris en compte pour l’étude du comportement global de la liaison. Une approche expérimentale a été mise en oeuvre pour analyser la chronologie des mécanismes d’endommagement en utilisant simultanément la technique d’émission acoustique (EA) et la mesure des champs par corrélation d’images digitales (CID). La technique EA a permis de suivre les évolutions des activités acoustiques avec une technique de localisation planaire en permettant de mieux cerner l’amorçage et la propagation des fissures. La technique CID confirme les scénarios d’endommagement en évaluant le champ des déformations en tout point au voisinage de la fixation. La simulation numérique par éléments finis a été utilisée afin de prédire le comportement global de ces assemblages. Les calculs sont réalisés en 3D en utilisant des éléments solides et des éléments coques et sont entrepris aussi bien en élastoplasticité sans endommagement qu’avec endommagement. La prédiction de l’endommagement a été correctement réalisée en utilisant deux modélisations : une modélisation découplée selon le modèle de Latham et Cockroft et une modélisation couplée basée sur le modèle de Gurson modifié
This study focuses on the study of fracture and damage of a bolted assembly made up of thin sheets of aluminum alloy 6082 T6, thickness e= 2 millimeters, in single recovery. Several configurations of assemblies (number and arrangement of fasteners) are studied in monotonous solicitations, analyzing the effects of board. The influence of torque and clearance will be considered for the study of the behavior of the link. An experimental approach was implemented to analyze the sequence of damage mechanisms simultaneously using the technique of acoustic emission (AE) and measurement of fields by digital image correlation (DIC). EA Technology has tracked the evolution of acoustic activities by planar localization to better identify the initiation and propagation of cracks. The DIC technique confirms the damage scenarios evaluating, the deformation field at any point near the fastener. The finite element technique was used to predict the overall behavior of these assemblies. The calculations are performed in a 3D computer code using solid elements, shell elements and and are undertaken both in élastoplasticité without and with damage. The prediction of damage has been done using two models : modeling decoupled depending on the model of Latham and Cockroft and coupled modeling based on the model of Gurson modified

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Guinot, Dominique. "Recherche des paramètres physico-chimiques qui déterminent les propriétés mécaniques des céramiques de ferrite doux." Dijon, 1990. http://www.theses.fr/1990DIJOS023.

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Abstract:

Le spinelle mixte Mn#xZn#1##xFe#2O#4 est le constituant principal des céramiques de ferrite doux. Ses propriétés sont en grande partie liées à sa non-stœchiométrie en oxygène. Il est préparé à partir du mélange des oxydes Fe#2O#3, ZnO et Mn#3O#4. Les frittés sont élaborés selon la suite des opérations généralement mises en œuvre pour la fabrication des céramiques. Comme pour toute céramique les propriétés mécaniques des frittés de ferrite doux sont déterminées par les caractéristiques de leur microstructure (taille des grains, taux de porosité, propriétés des joints de grains). Parmi les différents paramètres physico-chimiques susceptibles de faire varier la microstructure, cinq ont fait l'objet d'une étude systématique. L'examen statistique de la résistance mécanique de barreaux tests et l'analyse des caractéristiques physiques et chimiques du ferrite aux différentes étapes de son élaboration ont permis de montrer que: la forte agglomération des grains de Fe#2O#3 précurseur; la sous-stœchiométrie en oxygène du spinelle préparé par cuisson à 1100#oC du mélange des oxydes (chamotte); l'activation excessive de la réaction au frittage de la chamotte par le broyage de celle-ci; la diffusion dans la céramique d'éléments étrangers venant du support de frittage, favorisent la croissance des grains de la céramique lors du frittage. La contrainte de rupture (#r) des pièces est affaiblie. Par contre, les transformations redox que subit le matériau lors du refroidissement après frittage affectent la chimie des joints de grain. Ainsi, l'oxydation du fritte favorise l'arborescence des fissures (ruptures intergranulaires) et accroit la contrainte #r.

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Yaacoub, Agha Hassan. "Tolérance aux défauts initiaux : application à une fonte G.S. en fatigue." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066828.

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Abstract:

Les défauts initiaux constituent l'une des causes de rupture des pièces fabriquées en matériaux heterogenes. Le but de ce travail est le développement d'une méthode de prévision de la rupture des pièces qui prenne en compte la distribution initiale des défauts, ainsi que leur évolution. L'influence de la présence des défauts initiaux sur les conditions de rupture des matériaux heterogenes est étudiée dans le cadre de la mécanique de l'endommagement. Le comportement de ces matériaux et les conditions de localisation microscopique et mesoscopique sont analyses. Ensuite un volume élémentaire contenant un seul défaut est défini. Le critère de rupture de ce ve est étudie en fonction de l'endommagement induit. Ensuite on s'intéresse au caractère aléatoire du comportement à la rupture de matériaux contenant des défauts initiaux. Une fonction de densité de probabilité bêta est introduite pour modéliser la distribution aléatoire de taille de défauts initiaux. L'évolution de cette distribution au cours de chargement est étudie en fatigue. Une probabilité cumulée de rupture est associée à un niveau de contrainte et à un nombre de cycles. Une méthode d'identification des différents paramètres du modèle introduit est developpee et appliquée a une fonte g. S. Fournie par renault. L'identification est ensuite validée par comparaison avec d'autres résultats expérimentaux indépendants. Enfin l'influence de l'heterogeneite des contraintes et l'effet de volume sont étudies. Une étude expérimentale est mène sur des éprouvettes en flexion rotative. Un logiciel de post-traitement est développe pour permettre l'étude des probabilités de rupture d'une structure complexe. Ce logiciel est utilise pour étudier un bras de suspension d'un véhicule automobile.

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Iung, Thierry. "Propagation rapide et arrêt des fissures dans les aciers pour gazoducs : rupture par clivage et rupture ductile." Paris, ENMP, 1994. http://www.theses.fr/1994ENMP0496.

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Abstract:

La maitrise de la propagation et de l'arrêt d'une fissure dans un gazoduc permet d'atteindre un niveau de fiabilité plus élevé. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés, sur un acier pour tubes Ferrito-perlitique, à la rupture par clivage (A -196c) et à la rupture ductile (A +20c). Dans chaque cas, des expériences originales nous ont permis d'étudier précisément la propagation et l'arrêt des fissures. Pour nos géométries d'essai, des simulations numériques en dynamique nous ont montré que les effets d'inertie, liés à la vitesse de propagation élevée (500 à 1000m/s pour le clivage et 30m/s pour la déchirure ductile), sont négligeables. Cependant, la grande vitesse de déformation à la pointe de la fissure entraine notamment une augmentation de la limite d'élasticité de l'acier, et donc du niveau de contrainte en pointe de fissure. Ce phénomène permet d'expliquer la diminution, observée expérimentalement en clivage, de la ténacité de l'acier lorsque la vitesse de propagation augmente. La conclusion est inversée pour la rupture ductile car la propagation de la fissure est alors contrôlée, non plus par la contrainte, mais par la déformation. Les mécanismes de rupture sont étudiés sur des coupes métallographiques et des examens fractographiques. La déchirure ductile rapide se caractérise par l'apparition d'une localisation de la déformation qui entraine une rupture prématurée de l'acier, et donc une chute de sa ténacité. En clivage, le phénomène important est la présence de ligaments de matière laissés en arrière du front de fissure lorsque celle-ci avance. La majeure partie de l'énergie est dissipée lors de la déchirure de ces ligaments, plus ou moins nombreux d'un essai à l'autre. Leur distribution statistique a été reliée, par un modèle simple et de manière quantitative, à la forte dispersion dans les mesures de ténacité à l'arrêt. Ces observations nous ont permis de donner des guides pour la production d'aciers plus résistants vis-à-vis de la propagation des fissures

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Dang-Hoang, Thong. "Rupture et endommagement d’un assemblage boulonné : approche expérimentale et simulation numérique." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10066/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude de la rupture et de l’endommagement d’un assemblage boulonné constitué de tôles minces en alliage d’aluminium 6082 T6, d’épaisseur e=2 mm, en simple recouvrement. Plusieurs configurations d’assemblages (nombre et disposition des fixations) sont étudiées dans le cas de sollicitations monotones, en analysant les effets de bord. L’influence du couple de serrage et du jeu fonctionnel sera pris en compte pour l’étude du comportement global de la liaison. Une approche expérimentale a été mise en oeuvre pour analyser la chronologie des mécanismes d’endommagement en utilisant simultanément la technique d’émission acoustique (EA) et la mesure des champs par corrélation d’images digitales (CID). La technique EA a permis de suivre les évolutions des activités acoustiques avec une technique de localisation planaire en permettant de mieux cerner l’amorçage et la propagation des fissures. La technique CID confirme les scénarios d’endommagement en évaluant le champ des déformations en tout point au voisinage de la fixation. La simulation numérique par éléments finis a été utilisée afin de prédire le comportement global de ces assemblages. Les calculs sont réalisés en 3D en utilisant des éléments solides et des éléments coques et sont entrepris aussi bien en élastoplasticité sans endommagement qu’avec endommagement. La prédiction de l’endommagement a été correctement réalisée en utilisant deux modélisations : une modélisation découplée selon le modèle de Latham et Cockroft et une modélisation couplée basée sur le modèle de Gurson modifié
This study focuses on the study of fracture and damage of a bolted assembly made up of thin sheets of aluminum alloy 6082 T6, thickness e= 2 millimeters, in single recovery. Several configurations of assemblies (number and arrangement of fasteners) are studied in monotonous solicitations, analyzing the effects of board. The influence of torque and clearance will be considered for the study of the behavior of the link. An experimental approach was implemented to analyze the sequence of damage mechanisms simultaneously using the technique of acoustic emission (AE) and measurement of fields by digital image correlation (DIC). EA Technology has tracked the evolution of acoustic activities by planar localization to better identify the initiation and propagation of cracks. The DIC technique confirms the damage scenarios evaluating, the deformation field at any point near the fastener. The finite element technique was used to predict the overall behavior of these assemblies. The calculations are performed in a 3D computer code using solid elements, shell elements and and are undertaken both in élastoplasticité without and with damage. The prediction of damage has been done using two models : modeling decoupled depending on the model of Latham and Cockroft and coupled modeling based on the model of Gurson modified

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Bigaud, David. "Description géométrique pour la caractérisation mécanique multi-échelles de matériaux composites à renforts textiles 2D et 3D." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10223.

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Abstract:

Afin de permettre l'identification des caracteristiques de rigidite et de resistance de materiaux composites a renforts textiles 2d et 3d, nous avons developpe une procedure privilegiant leur description geometrique tridimensionnelle. Une comparaison des differents modeles de prevision des proprietes mecaniques de composites a renforts textiles a montre que la modelisation des rigidites ou du comportement jusqu'a rupture d'un materiau anisotrope doit se faire a partir de sous-domaines. Dans cette these, nous developpons des techniques d'homogeneisation s'appuyant sur une approche energetique conduite a differentes echelles. A l'echelle microscopique, la minimisation d'une fonctionnelle derivee de l'energie complementaire permet d'etablir les proprietes d'un composite unidirectionnel en fonction de celles de la matrice et des filaments. A l'echelle mesoscopique, les minimisations simultanees des fonctionnelles d'energie complementaire et de deformation permettent d'encadrer les caracteristiques mecaniques ainsi que les etats de deformations et de contraintes au sein du renfort. Nous integrons a cette echelle des lois statistiques sur la rupture des fils. A l'echelle macroscopique, nous definissons finalement les caracteristiques globales en rigidite ainsi que la fonction d'endommagement de la cellule unitaire - representation locale de la geometrie du renfort. Parallelement, nous avons analyse la cinematique particuliere d'un prototype de machine de tressage cartesien afin d'etablir les lois de prevision des orientations et des repartitions spatiales des fils au sein de composites 3d. La dissection de tresses consolidees permet in fine de definir les relations dynamiques entre les parametres de conception et les caracteristiques materielles des cellules unitaires representatives du composite. La validite des modelisations proposees pour les previsions des proprietes en rigidite et a la rupture de composites a renforts textiles tisses et tresses cartesiens est confirmee par la confrontation avec des resultats experimentaux. En complement d'essais conduits sur des elements de plaques sollicites en traction et en flexion, nous proposons une procedure experimentale s'appuyant sur le dispositif de cisaillement plan d'iosipescu et les techniques d'interferometrie holographique.

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Duprey, Ambroise. "Biomécanique des anévrysmes de l'aorte thoracique ascendante : vers une prédiction personnalisée du risque de rupture." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES021/document.

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Abstract:

Les anévrysmes de l'aorte ascendante sont un problème de santé publique qui peut menacer le pronostic vital par le risque de rupture ou de dissection. Actuellement, le seul critère permettant de décider d'une intervention est le diamètre maximal de l'anévrysme mesuré par le scanner. La recherche biomécanique a pour objectif de caractériser les propriétés élastiques de l'aorte et de proposer une approche patient-spécifique de l'évaluation du risque de complication. Le but de cette thèse était double. Dans une première partie, il était de déterminer les propriétés à rupture d'anévrysmes de l'aorte ascendante fraîchement excisés à partir d'un banc d'essai de tests en gonflement mis au point dans notre laboratoire. Les résultats ont permis de déterminer un index de risque de rupture basé sur l'extensibilité de l'aorte. Dans une deuxième partie, nous avons identifié les propriétés mécaniques des anévrysmes aortiques à l'aide d'un scanner dynamique préopératoire. Cette identification reposait sur la minimisation simultanée de deux fonctions coût, qui définissaient la différence entre les prédictions d"un modèle numérique et les mesures par le scanner du volume de l'anévrysme au milieu du cycle cardiaque et à la systole. Les résultats étaient corrélés à ceux des tests mécaniques en gonflement, montrant une application prometteuse du scanner dynamique pour l'identification du patient-scpécifique des propriétés mécaniques de l'aorte. Ce travail ouvre un peu plus la voie vers une évaluation patient-spécifique du risque de complication d'un anévrysme de l'aorte ascendante et vers une sélection plus affinée des patients pour la chirurgie
Aneurysms of the ascending aorta are a life-threatening desease by the risk of rupture or dissection. Currently, the only criterion for deciding an intervention is the maximum diameter of the aneurysm mesured from CT-scan. Biomechanical research aims to characterize the elastic properties of the aorta and to provide a patient-specific approach too assessing the risk of complications. The aim of this thesiswas twofold. In the first part, it was tocharacterize the rupture properties of freshly excised acsending aortic tissue from an inflation bench-test developed in our laboratory. The results were derived to determine a rupture risk index based on the extensibility of the aorta. In the second part, we identified the mechanical properties of aortic aneurysms using preoperative dynamic CT-scan. This identification was based on the simultaneous minimization of two cost functions, which defined the difference between the predictionsof a numerical model and the volumes of the aneurysms measured from the CT-scan in the middle of the cardiac cycle and the sytole. The results were correlated with those of the inflation tests, showing promising application of the dynamic scan for the patient-specific identification of the mechanical properties of the aorta. This work opens a little more the way for the patient-specific assessment of the risk of complications of an aneurysm of the ascending aorta and for a more refined selection of patients for surgery

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Nazarenko, Emmanuel. "Comportement à rupture d'un composite à fibres céramiques et matrice vitrocéramique sous sollicitations statiques et dynamiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0269.

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Abstract:

Cette étude a porté sur le comportement à rupture d'un composite à fibres SiC et matrice LAS sous sollicitations statiques et dynamiques. Une caractérisation microstructurale permet d'accéder aux principaux paramètres qui gouvernent le comportement du composite: la résistance des fibres se situe entre 500 et 1700 MPa selon les nuances et la contrainte de cisaillement interfaciale entre 2 et 25 MPa. Les essais de caractérisation quasi-statique classent les nuances en deux familles, les composites quasi-fragiles, aux performances très faibles, et les composites non fragiles. Les caractéristiques, mesurées en flexion trois points, s'échelonnent de 200 à 650 MPa en contrainte à rupture et de 2 à 75 kJ. M-² en énergie de rupture. La caractérisation en régime de sollicitation dynamique fait appel à des essais de flexion trois points dynamique. Le dispositif expérimental, basé sur le principe des barres d'Hopkinson, est analysé. Ces essais donnent accès aux valeurs de contrainte et d'énergie de rupture dynamiques, qui sont plus élevées que les valeurs statiques dans le cas des matériaux les plus fragiles et du même ordre pour les matériaux les plus résistants. Les valeurs mesurées sont discutées à la lumière de l'observation microfractographique et de modèles adaptés. Les variations de comportement entre régime statique et régime dynamique sont attribuées à des variations de comportement de l'interface fibre-matrice en fonction de la vitesse de glissement interfacial. La conclusion principale de l'étude porte cependant sur la faible différence entre les performances statiques et dynamiques des composites SiC-LAS, cette différence étant surtout sensible sur les nuances les moins performantes

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Hamdani, Djelloul. "Comportement mécanique d'assemblages de tôles d'acier galvanisé sollicités en mode d'ouverture à différentes vitesses : influence des traitements de surface et des épaisseurs de joint de colle." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPD143.

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Abstract:

Dans ce travail, nous avons déterminé les corrélations entre un test de détermination de la résistance de l'assemblage collé basé sur les principes de la mécanique de la rupture, et, des mesures d'énergie de surface et de rugosité caractérisant l'état de surface du substrat en acier galvanisé. La corrélation montre qu'une action conjuguée des deux paramètres rugosité et énergie superficielle du substrat peut optimiser l'énergie de propagation. L'effet de la vitesse de sollicitation (0. 5, 5, 50 et 500 mm/mn) ainsi que celui de l'épaisseur de joint (720, 360, 180 et 120 um) a été observé. En terme d'énergie de rupture la vitesse et l'épaisseur semblent avoir le même effet sur la résistance de la structure collée. L'émission acoustique a été utilisée pour détecter l'amorçage microscopique et suivre l'évolution de la fissure en cours de propagation
In this study we have been tenting to bind a surface property (roughness and surface energy) of galvanised steel which it prepared of four different treatments (cleaning attack acid and basic, parcodine) with a mechanical behaviour of adhesively bonded assemblies. The bind show which conjugate roughness and superficial energy action of substrate can be optimised the propagation energy. The effect of solicitation rate (0. 5, 5, 50 and 500 mm/mn) and adhesive bond thickness (720, 360, 180 et 120 um) have been observed. For propagation energy term, the solicitation rate and adhesive bond thickness seems to that have a same effect on adhesively bonded structure toughness. For the characterization of the beginning of the microscopic damage and of the crack propagation, we have, in parallel with the test, recorded the acoustic emission from the specimen

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Khalifa, Anissa. "Etude des propriétés mécaniques et de rupture d'un biocomposite à base de particules de coquillages de mer élaboré par fabrication additive." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDENGSYS/2023/2023ULILN050.pdf.

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Abstract:

Des filaments de biocomposites PLA chargés de particules de coquillages de mer (Huître et Moule) ont été réalisés par extrusion avec quatre taux de fraction massique de particules (5%, 10%, 15%, 20%) de granulométrie inférieure à 160 microns. Ces filaments ont été utilisés pour la fabrication additive (FA) en dépôt fondu (Fused Deposition Modeling FDM) d'éprouvettes. Des essais de caractérisation thermiques et mécaniques ont été réalisés pour comprendre le comportement de ces filaments avant leur utilisation en impression. Des observations tomographiques par rayon X mettent en évidence la distribution des particules de coquillages de mer dans la matrice PLA. Des observations de faciès de rupture par microscope sont présentées. Enfin, des analyses thermogravimétriques sont réalisées et analysées.Une stratégie d'impression a été développée pour étudier l'effet des paramètres d'impression, tels que l'angle de remplissage, l'épaisseur de couche, la température d'impression et la vitesse d'impression, sur les propriétés mécaniques des biocomposites. L'objectif a permis d'identifier les paramètres optimaux permettant d'obtenir les meilleures propriétés mécaniques sur les éprouvettes haltères (norme ASTM D638) imprimées Les résultats obtenus révélent une dispersion significative, notamment en ce qui concerne la déformation à la rupture. Une étude de la rupture sur éprouvettes SENT (Single Edge Notched Tension) imprimées avec deux angles de remplissage différents (+45/-45°, 0°/90°) a été réalisée pour déterminer la ténacité des biocomposites fabriqués en couplant les essais de traction monotone avec la méthode de corrélation d'images numériques (CIN). Cette approche a permis d'obtenir une meilleure compréhension des comportements mécaniques des biocomposites et de caractériser leur résistance à la rupture
Filaments of PLA biocomposites loaded with seashell particles (Oyster and Mussel) were produced by extrusion with four mass fraction rates of particles (5%, 10%, 15%, 20%) with particle sizes less than 160 microns. These filaments were used for additive manufacturing (AM) in Fused Deposition Modeling (FDM) of test specimens. Thermal and mechanical characterization tests were conducted to understand the behavior of the filaments before their use in printing. X-ray tomographic observations highlight the distribution of seashell particles in the PLA matrix. Microscope observations of fracture surfaces are presented. Finally, thermogravimetric analyses are performed and analyzed.A printing strategy was developed to study the effect of printing parameters such as infill angle, layer thickness, printing temperature, and printing speed on the mechanical properties of the biocomposites. The objective was to identify the optimal parameters for obtaining the best mechanical properties on printed dumbbell-shaped specimens (ASTM D638 standard). The results obtained reveal significant dispersion, especially in terms of elongation at break. A fracture study on SENT (Single Edge Notched Tension) specimens printed with two different infill angles (+45/-45°, 0°/90°) was conducted to determine the toughness of the biocomposites by coupling monotonic tensile tests with Digital Image Correlation (DIC) method. This approach provided a better understanding of the mechanical behaviors of the biocomposites and characterized their fracture resistance

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Zrida-Ammar, Hana. "Les composites avec mesostructure en faisceaux : propriétés élastiques et endommagement." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0280/document.

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Abstract:

Les propriétés élastiques et la résistance à l’endommagement des composites textiles avec mesostructure en faisceaux ont été étudiées dans cette thèse. Le premier chapitre de cette thèse traite la modélisation des propriétés élastiques des composites NCF (Non-Crimp Fabric) pour étudier l'effet des défauts de mesostructure sur la dégradation des propriétés mécaniques. Un modèle pour la mesostructure des composites NCF est réalisé pour étudier l'effet de l'ondulation sur la réduction de la rigidité. Cette dernière est dominée par la réduction de la rigidité de la couche 0°. La rigidité effective de la couche 0° peut être déterminée soit par modélisation d'une seule couche ondulée soumise à un chargement réparti, qui reproduit son interaction avec les couches voisines, avec application des symétries dans les conditions aux limites, ou en utilisant une approche de la courbe maîtresse. Une expression analytique est suggérée. Cette expression permet la détermination du facteur de réduction de rigidité pour toute longueur d'onde et amplitude donnés. L’initiation et le développement des endommagements sont présentés dans le deuxième chapitre, où les composites textiles désignés aux applications à haute température ont été étudiés dans des conditions thermiques sévères pour vérifier leur stabilité thermique et leur résistance aux endommagements thermiques. Finalement, la performance mécanique des composites destinés pour les hautes températures, est étudiée, et l'effet du vieillissement thermique a été analysé. Des modèles 3D ont été réalisés par éléments finis pour expliquer l'effet des bords sur l'évolution des fissures observées lors des essaies de traction. En outre, les différences et les similarités au niveau de fissuration dans les différentes couches sont analysés á travers des approches probabilistes (Monte Carlo, Hashin and shear lag) et aussi la mécanique de la rupture
Textile composites with bundle meso-structure have been studied in this thesis for elastic properties and damage investigations. The first chapter of this thesis deals with elastic properties modeling for Non-crimp fabric (NCF) based composites for investigating the effect of meso-structure defects on mechanical properties degradation. The objective of the work is to formulate a model for the NCF composite mesostructure in an attempt to investigate the effect of the waviness on stiffness reduction. The cross-ply NCF composite stiffness reduction is dominated by the stiffness reduction of the 0°-layer. The 0°-layer effective stiffness can be determined either by modeling a single curved tow subjected to distributed load, to reproduce its interaction with the neighboring layers, together with symmetry boundary conditions, or using a master curve approach, where a knock down factor is introduced to characterize the stiffness reduction and analytical expression is suggested. This expression allows for determination of knock down factor for any given wavelength and amplitude of the waviness. The damage initiation and development is presented is the second chapter, where woven fabric composites designated for high temperature application were investigated under severe thermal conditions to study their thermal stability and their resistance to thermal damage. Finally, the mechanical performance of the composites designated to high temperature applications was studied. The effect of aging was also investigated. 3D models were realized with Finite elements in order to explain the edge effect on the evolution of the cracks observed during the tensile tests. In addition, the differences and similarities in cracking in different layers were analysed using probabilistic approaches (a simple one as well as Monte Carlo simulations with Hashin’s and also shear lag model) and fracture mechanics arguments

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Gauchet, Séverine. "Etude de l'influence du type de noir de carbone sur la tenue en fatigue de caoutchouc HNBR." Tours, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUR4049.

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Abstract:

L'optimisation de la tenue en fatigue de la poulie découpleuse requiert la compréhension des mécanismes d'endommagement mis en jeu lors du fonctiontionnement du corps caoutchouc. Bien que l'endurance des élastomères ait fait l'objet de nombreux travaux, la fatigue du HNBR renforcé de noir de carbone est peu décrite dans la littérature. L'objectif de cette étude est d'appréhender l'influence de la charge sur ces mécanismes complexes au travers des modifications induites par le renfort sur la microstructure et les propriétés dynamiques. Les deux mécanismes d'endommagement à l'amorçage initient de multiples microfissures qui se propagent en rosace. La taille et le nombre de pétales dépendent alors du type de noir de carbone. Ces caractéristiques sont représentatives de la vitesse de fissuration et elles décrivent un mécanismede rotation de fissure. L'influence de la charge sur l'endommagement est mise en évidence par RMN du solide H. Cette technique originale s'avère être un outil puissant dans l'étude de la dégradation de caoutchoucs à formulation complexe. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans l'appréhension des mécanismes d'endommagement
The fatigue resistance optimization of the alternator pulley needs to understand damage mechanisms influence on the rubber fatigue behaviour used in mecanical power transmission. Although the toughness of rubber was log time studed, the fatigue of HNBR filled with carbon black is not described in literature. The aim of this work is to understand the influence of filler on theses complex mechanisms through the modifications induiced by filler on the microstructure and dynamical properties. Two damage mechanisms at starting initiate several microcracks which are propagated in rosette forme. Size and number of petals depend on the type of carbon black. This characteristics represent the cracking speed and they describe a mechanisme of crack rotation. The influence of filler on the damage is highlighted by solid NMR H. This original technique proves to be a power technique for studying degradation of rubber having a complex formulation. These results open new propects in order to understand damage mechanisms

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Haidar, Khalil. "Modélisation de l'endommagement des structures en béton : approches numériques et effet de la microstructure sur les propriétés de rupture." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2089.

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Abstract:

Les travaux effectués dans le cadre de la thèse porte sur l'étude des effets du changement microstructurel des matériaux sous sollicitations environnementales (non mécaniques) pour lesquels il importe de décrire les conséquences mécaniques en terme d'endommagement, de résistance et de propriétés d'usage des structures. L'objectif principal du travail est de contribuer à la quantification des effets de la microstructure sur les propriétés mécaniques des matériaux hétérogènes quasi-fragiles du génie civil (mortier, béton). Afin d'éviter la complexité liée à la cinétique de dégradation, nous menons notre étude sur un exemple académique : un matériau modèle à microstructure contrôlée, qui consiste en un mortier dans lequel nous incorporons, des inclusions de caractéristiques mécaniques faibles (billes de polystyrène). Dans un premier temps, nous avons constitué une base de données expérimentales de laboratoire, sur des corps d'épreuves différents : cylindres, poutres de différentes tailles pour étudier les effets d'échelle. Puis nous avons montré comment, à partir de la base de données, nous avons identifié les paramètres du modèle d'endommagement de Mazars (1984) en non local. Cette étude a permis de dégager les limites d'utilisation des modèles non locaux, où l'évolution de la longueur interne en fonction de l'état d'endommagement du matériau n'est pas prise en compte. Nous proposons des modifications à apporter au modèle de Mazars en non-local, afin de prendre en compte ces effets en se basant sur des arguments micro-mécaniques. Enfin, nous développons une technique numérique simplifiée de calcul multi-échelle des ouvrages fissurés, afin de surmonter les problèmes numériques liés à l'utilisation du modèle proposé dans le contexte d'une application réelle.

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Lamouroux, Emmanuel. "Modélisation détaillée des soudures par point et laser pour simuler la rupture des assemblages automobiles." Valenciennes, 2007. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/e4fba432-0b62-47fc-8bc6-dea422c4c10f.

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Abstract:

A cause de leur lenteur et de leur coût financier élevé, les méthodes classiques de caractérisation expérimentale sur la ténacité des assemblages soudés sont peu satisfaisantes pour l’industriel. Ce travail propose, pour différents matériaux et plusieurs épaisseurs de tôles, une approche alternative basée sur la construction et la validation d’un modèle numérique volumique de soudure par point et de soudure Laser en utilisant la technique des éléments finis. Dans un premier temps, deux méthodologies de caractérisation des propriétés mécaniques des assemblages soudés ainsi que des paramètres d’endommagement et de rupture sont présentées. Dans un second temps, en utilisant le modèle matériau de Gurson-Tvergaard-Needleman, le comportement des assemblages sous sollicitations quasi-statique et dynamique a été simulé et confronté aux résultats expérimentaux. Cette comparaison a mis en évidence une adéquation satisfaisante non seulement sur le mode de rupture mais aussi sur la courbe « force/déplacement » caractéristique de la soudure. Enfin, à l’aide du modèle détaillé de soudure Laser, deux études de cas ont été réalisées pour estimer respectivement l’impact d’imperfections géométriques et mécaniques sur la ténacité du joint et évaluer la « transférabilité » des données mécaniques d’une géométrie de soudure Laser à une autre
Due to their slowness and their high cost, the classical methods of experimental characterization about the welded joints’ stress carrying capacity are unsatisfying for industrial purposes. This work provides, for different materials and several sheet thicknesses, an alternative approach based on the construction and on the validation of a volumic numerical model of spot-welds and Laser welds using the finite element method. Firstly, two methods of welded joint’s mechanical properties’ characterization as well as damage and rupture parameters are presented. Secondly, using the material model of Gurson- Tvergaard-Needleman, the welds’ behaviour under quasi-static and dynamic load cases has been simulated and compared with the experimental results. This comparison showed a satisfying correlation not only for the rupture’s pattern but also for the “force vs. Displacement” curve characteristic of the weld. Finally, using the Laser-weld’s detailed model, two case studies have been realized to estimate respectively the consequence of geometrical and mechanical imperfections on the weld’ stress carrying capacity and to evaluate the “transferability” of mechanical data from a given Laser weld’s geometry to another one

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Mahaud, Morgane. "Étude par dynamique moléculaire du comportement mécanique et de la rupture d'élastomères irradiés." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI048/document.

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Abstract:

Le but de cette thèse est d'améliorer la compréhension des liens entre microstructure et propriétés mécaniques de réseaux élastomères dégradés par irradiation en utilisant la dynamique moléculaire coarse-grained . Les chaînes polymères sont créées par un algorithme de polymérisation pseudo-radicalaire puis réticulées par un algorithme permettant d’obtenir une distribution spatiale maîtrisée, aléatoire ou non, des nœuds de réticulation. Un dernier processus permet de simuler des coupures de chaînes. L'équilibration des réseaux ainsi créés est ensuite réalisée avec des forces intergrains dont les paramètres sont issus des travaux de Kremer et Grest. Dans le cas de réseaux aléatoires, le lien entre densité de chaînes actives, de chaînes pendantes et longueur des sous-chaînes avec le nombre de nœuds de réticulation et la fraction soluble est bien décrit par les modèles statistiques adéquats. Des essais simulés de spectrométrie mécanique isochrones à différentes températures permettent de retrouver (i) lorsque les chaînes sont non réticulées, l'influence de la longueur des chaînes sur la longueur du plateau caoutchoutique et sur Tα , et (ii) lorsqu’elles sont réticulées, l’influence de la densité de réticulation sur la hauteur de ce plateau. Les essais simulés de traction uniaxiale permettent de confirmer la relation entre le module mécanique et la densité de nœuds chimiques et de nœuds d’enchevêtrements piégés. Différents processus interviennent avant rupture: dans le cas de réseaux aléatoires, survient d’abord la rupture de liens covalents de manière homogène, puis la cavitation, la striction et enfin la rupture de liens dans les filaments de la zone de striction ; l'allongement à rupture finale est toujours proche du double de celui à première rupture de lien (lui même relié au module du matériau). A même densité de réticulation, le comportement à petites déformations et à durcissement est peu influencé par une réticulation hétérogène par zones. On constate, à même densité de nœuds chimiques, une légère diminution du module d'Young pour des réseaux doubles interpénétrés explicable par les enchevêtrements ; par ailleurs ils rompent de manière homogène dans le sous-réseau le plus réticulé. Les réseaux hétérogènes contenant des zones sphériques plus réticulées présentent des ruptures à l'interface avec les zones moins réticulées qui entraînent une diminution de la contrainte maximale atteinte avant rupture totale ; cela s’explique par la diminution au passage de l'interface rigide->mou du nombre de chemins percolants pouvant supporter la sollicitation mécanique. Au final, on constate que les systèmes homogènes basés sur des chaînes longues présentent globalement un meilleur comportement en rupture (allongement à rupture finale et contrainte maximale) que les systèmes hétérogènes, y compris les réseaux doubles. En outre, parmi tous les réseaux simulés, ceux de loin les moins performants sont les réseaux homogènes coupés
The aim of this thesis is to improve the understanding of the links between microstructure and mechanical properties of irradiated degradated elastomeric networks using molecular coarse-grained dynamics. The polymer chains are created by a pseudo-radical polymerization algorithm and then crosslinked by an algorithm which generate a controlled spatial distribution, random or not, of the crosslinking nodes. The process can include the simulation of bond breaks. The equilibration of the networks thus created is then carried out with intergroup forces whose parameters are derived from the work of Kremer and Grest. In the case of random networks, the link between the density of active chains, of pendant chains and the length of the chains portions with the number of crosslinking nodes and the soluble fraction is well described by the appropriate statistical models. Simulated tests of isochronous mechanical spectrometry at different temperatures make it possible to find (i) when the chains are not crosslinked, the influence of the length of the chains on the length of the rubber plateau and on Tα, and (ii) when they are crosslinked , The influence of the crosslinking density on the height of this plateau. The simulated uniaxial tensile tests confirm the relationship between the mechanical modulus and the density of chemical nodes and trapped entanglement nodes. Different processes intervene before failure: in the case of random networks, the break of covalent bonds occurs in a homogeneous manner, then cavitation, striction and finally the failure of bonds in the filaments of the zone of constriction; the elongation at final failure is always close to twice that at the first failure of the bond (itself connected to the modulus of the material). At the same crosslinking density, the behavior at small deformations and hardening is little influenced by a heterogeneous crosslinking by zones. At the same density of chemical nodes, a slight decrease in the Young's modulus is observed for interpenetrating double networks, which can be explained by entanglements; Moreover, they break homogeneously in the most reticulated sub-network. The heterogeneous networks containing more cross-linked spherical zones have ruptures at the interface with the less cross-linked zones which lead to a reduction in the maximum stress reached before total rupture; this is explained by the decrease in the number of percolating paths which can withstand mechanical stress when passing the rigid-> soft interface. In the end, homogeneous systems based on long chains generally show better failure behavior (ultimate elongation and maximum stress) than heterogeneous systems, including dual networks. Moreover, among all the simulated networks, those which are by far the least efficient are the homogeneous networks cut

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Xie, Jilong. "Etude de la fatigue et de la rupture des assemblages collés composite-élastomère." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1995. http://www.theses.fr/1995ECAP0390.

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Abstract:

L'application de caoutchouc pour l'assemblage de composite est important dans industries automobiles et aéronautiques. Une technique nouvelle est discutée pour mesurer le taux de restitution d'énergie et la propagation du délaminage des assemblages exposés sous environnements agressifs. Un guide à dessiner et à appliquer est donné. Nous avons étudié le comportement en délaminage de deux assemblages du type double poutre sandwich encastrée (DCSB) (mode I) et double recouvrement (mode II). L’éprouvette DCSB offre une capacité de mesurer les énergies de rupture d'assemblage caoutchouc/composite. Cette éprouvette peut être analysée avec la mécanique linéaire et élastique de la rupture en raison de la dissipation viscoélastique de caoutchouc très réduite. On utilise l'intégrale j pour caractériser l'amorçage et le déploiement brutal d'une rupture dans du joint a double recouvrement soumis a des conditions de sollicitation de mode II. L’intégrale j représente l'énergie maximale stockée dans la couche de l'intercalaire en caoutchouc. Néanmoins, les valeurs obtenues par extrapolation montrent que l'énergie de rupture en mode II vaut à peu près le double de l'énergie en mode I

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Wahyudi, Herman. "Étude des propriétés mécaniques des matériaux argileux en relation avec leur organisation à différentes échelles." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1991. http://www.theses.fr/1991ECAP0205.

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Abstract:

On a étudié en fonction des champs de contraintes et déformations provoquées par des chargements mécaniques monotones (essais triaxiaux classiques et dométriques) le comportement mécanique de deux matériaux argileux (kaolinite jaune, bentonite verte). L'évolution de la forme, de la taille, de la densité ainsi que de l'orientation des particules argileuses ont été mis en évidence par microscopie électronique à balayage et à transmission. A l'échelle microscopique, les résultats ont montré qu'ils existaient une délamination et une création d'une anisotropie dans l'organisation des particules lors des écrasements mécaniques monotones notamment sous chargement unidimensionnel. L'évolution des micropores réalisés par la porosimétrie au mercure et l'evolution de la surface spécifique des argiles trouvées par l'éthylène glycol en fonction de la déformation axiale ont permis de renforcer les resultats des microscopes électroniques. L'autre objectif de cette recherche expérimentale a été de mieux comprendre le mécanisme de la formation des plans de cisaillement. Les microscopes électroniques et optiques et le scanner X montrent des différences d'organisation des particules argileuses importantes aussi bien dans la zone juste a cote de la fissure que dans la masse de l'échantillon loin du plan de fissure. Ceci dépend également de la consolidation du matériau normalement ou fortement surconsolidé. Des différences de teneur en eau ou de densité de l'échantillon global indiquent que le matériau est hétérogène âpres rupture

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Kapinga, Kalala Iris, and Kalala Iris Kapinga. "Caractérisations structurale et mécanique du massif rocheux de la fosse Tiriganiaq du projet Meliadine à l'aide de la modélisation synthétique du massif rocheux." Master's thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/24903.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur l’application de la modélisation du massif rocheux synthétique (SRM) à la caractérisation du massif rocheux fracturé de la fosse Tiriganiaq du projet minier Meliadine. Les conditions structurales in-situ ont été représentées à l’aide de la modélisation des systèmes de fractures (FSM). Les résultats ont permis de définir un volume élémentaire représentatif (REV) du massif rocheux égal à 7,5 m x 15 m x 7,5 m. L’approche a également permis de quantifier l’impact de la variation des propriétés géométriques du FSM sur le comportement mécanique du massif. Les analyses paramétriques des propriétés géométriques du SRM font ressortir que le comportement du massif rocheux est particulièrement sensible à une variation de l’intensité des fractures (P32), de l’aire des fractures et du pendage de la foliation. De plus, la résistance en compression uniaxiale est fortement anisotrope.
Ce mémoire porte sur l’application de la modélisation du massif rocheux synthétique (SRM) à la caractérisation du massif rocheux fracturé de la fosse Tiriganiaq du projet minier Meliadine. Les conditions structurales in-situ ont été représentées à l’aide de la modélisation des systèmes de fractures (FSM). Les résultats ont permis de définir un volume élémentaire représentatif (REV) du massif rocheux égal à 7,5 m x 15 m x 7,5 m. L’approche a également permis de quantifier l’impact de la variation des propriétés géométriques du FSM sur le comportement mécanique du massif. Les analyses paramétriques des propriétés géométriques du SRM font ressortir que le comportement du massif rocheux est particulièrement sensible à une variation de l’intensité des fractures (P32), de l’aire des fractures et du pendage de la foliation. De plus, la résistance en compression uniaxiale est fortement anisotrope.

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Volozinskis, Xavier. "Étude de la résistance à la fissuration d'un matériau hétérogène anisotrope appliquée à l'optimisation du processus de fabrication du papier." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10618.

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Abstract:

L'analyse micromecanique de la degradation sous charge montre que l'amorce de la rupture du papier est provoquee par l'existence de defauts inherents a la structure fibreuse de la feuille. L'application des regles de la mecanique de rupture a ce probleme apparait valide tant du point de vue theorique que sur le plan experimental. Les conditions restrictives sont precisees et une geometrie optimale d'eprouvette est definie. De plus, l'analyse comparative de plusieurs methodes approchees d'evaluation des criteres de fissuration conduit a choisir de determiner l'integrale de rice par la methode de rice, paris et merkle. Enfin, on met en evidence le role preponderant des parametres de fabrication: raffinage et sechage sur le facteur d'intensite de contrainte et l'integrale de rice

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Cherait, Yacine. "Contribution à l'étude et l'optimisation des bétons renforcés de fibres de fonte amorphe." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10045.

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Abstract:

Ce travail a pour objet l'etude des proprietes du beton renforce de fibres de fonte amorphe et l'optimisation de sa formulation. Une determination analytique de la compacite maximale d'un melange de grains est d'abord etudiee a l'aide du modele lineaire et compacite. Des essais effectues sur grains spheriques conduisent a de nouvelles expressions des fonctions d'interaction f et g. Une extension du modele est presentee pour le cas de melanges fibres. Une recherche experimentale de la formulation du beton de fibres est ensuite faite, en examinant l'influence de la longueur et du dosage en fibres ainsi que du type de granulats. Une comparaison des resultats experimentaux obtenus a ceux d'autres methodes de composition ainsi qu'aux valeurs previsionnelles du modele lineaire fait apparaitre un ecart sensible pour ce dernier. Enfin, les essais mecaniques concernant l'apport des fibres de fonte montrent que la resistance en compression est peu affectee; par contre, les augmentations sensibles sont observees en flexion et en cisaillement

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Cordonnier, Tiphaine. "Tenue mécanique d'interfaces modèles dans les alliages Fe-40%at. Al (ordonnés B2)." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0010.

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Abstract:

Le développement des alliages FeAl est fortement limité par leur fragilité intergranulaire à température ambiante, fragilité supposée due à une faible cohésion intrinsèque des interfaces. Jusqu'à présent, seul le dopage en bore permettait de renforcer ces joints dits faibles. Nous avons caractérisé la tenue mécanique d'interfaces de flexion d'axe <100> dans des alliages binaires ou dopés en bore. Les résultats indiquent que le bore supprimerait la rupture intergranulaire en facilitant le transfert du glissement aux interfaces. De plus, contrairement à ce qui est communément admis, toutes les interfaces, même binaires, présentent une haute cohésion, suffisante pour éviter la rupture intergranulaire. Les interfaces de flexion d'axe <100> sont donc spéciales au regard de la fissuration, le plan du joint jouant un rôle fondamental dans sa tenue. L'existence de ces interfaces de haute cohésion permettrait d'améliorer les propriétés des alliages FeAl via une "ingénierie des interfaces"
Use of FeAl alloys is still severely limited by their room temperature intergranular brittleness, assumed to be due to a low intrinsic cohesion of the interfaces. Until now, doping with boron was the only way to reinforce these weak boundaries. The fracture behaviour of some special boundaries, with <100> symmetric tilt boundary, pure or doped with boron, was characterized. Results indicate that boron would suppress intergranular fracture by improving slip transfert across the grain boundaries. Then, and on the contrary to the common knowledge, boundaries of B-free bicrystals exhibit a cohesion high enough to avoid intergranular fracture. <100> tilt boundaries are thus special boundaries regarding fissuration resistance, with grain boundary plane playing a major role. The existence of such highly cohesive interfaces opens a new way to efficiently modify macroscopic behaviour of B-free FeAl through a "grain boundary engineering" approach

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Pham, Anh Tu. "Détermination numérique des propriétés de résistance de roches argileuses." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1237/document.

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Abstract:

Les capacités de résistance de l'argilite Callovo-Oxfordian (COx), qui est une roche hôte potentielle pour le dépôt souterrain profond de déchets radioactifs de haute activité en France, sont étudiées. À une échelle microscopique, des micros pores peuvent être observés dans la matrice. Une première étape d'homogénéisation a été réalisée afin d'évaluer le critère de résistance de la matrice. L'analyse microstructurale de ce matériau à quelques centaines d'échelle, référencée échelle échelle mésoscopique, montre une matrice argileuse et une distribution aléatoire d'inclusions minérales (quartz et calcite).Dans le but de déterminer le domaine de résistance à l'argilite COx, un premier outil numérique a été développé dans le contexte du comportement élastoplastique de la matrice. Plusieurs modèles morphologiques du volume élémentaire représentatif ont été considérés, et soumis à un chargement incrémental dans des conditions périodiques jusqu'à la charge limite. A la suite de ce calcul élastoplastique, un point de la frontière du domaine de résistance est obtenu. Ce dernier est alors obtenu par des calculs élastoplastiques successifs.Une alternative aux simulations élastoplastique directes, des approches cinématiques et statiques du calcul à la rupture sont réalisées. Une méthode du type éléments finis basée sur la construction d'un champ de contrainte (dans l'approche statique) et d'un champ de vitesse (dans l'approche cinématique) est développé dans un outil numérique permettant de calculer une limite inférieure et une limite supérieure de domaine de résistance
The strength capacities of Callovo-Oxfordian (COx) argillite which is a potential host rock for the deep underground repository of high-level radioactive waste in France are investigated. At a micro-scale, micro-pores can be observed in the matrix. A first strength homogenization step has been performed in order to evaluate the matrix strength criteria. The microstructure analysis of this material at some hundreds of micromet scale, referred at meso-scale, shows a clay matrix and a random distribution of mineral inclusions (quartz and calcite).Aiming to the determination of COx argillite strength domain, an FEM numerical tool has been developed in the context of the elastoplastic behavior of the matrix. Several morphological patterns of the representative elementary volume have been considered and subjected to an incremental loading in periodic conditions until collapse occurs. As a result of such elastoplastic calculation, one point of the boundary of the strength domain is obtained. The latter then could be reached by successive elastoplastic calculations.As an alternative to direct elastoplastic simulations, kinematic and static approaches of limit analysis are performed. The stress-based (static approach) and the velocity-based (kinematic approach) finite element method are used to develop a numerical tool able to derive a lower bound and upper bound of strength domain, respectively

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Olard, François. "Comportement thermomécanique des enrobés bitumeux à basses températures : relations entre les propriétés du liant et de l'enrobé." Lyon, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAL0056.

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Abstract:

Cette thèse traite des relations entre les propriétés des liants et des enrobés bitumineux à basse température. Le comportement des bitumes fut évalué avec : i)l'essai de module complexe, ii)l'essai de fluage au BBR, iii)l'essai de traction SHRP à vitesse de déformation constante et températures constantes. Un essai de flexion trois points sur éprouvettes de bitume préentaillées a aussi été développé. Le comportement thermomécanique des enrobés fut étudié en réalisant i)des essais de module complexe, ii)des mesures du coefficient de contraction thermique, iii)des essais de traction à vitesses de déformation constantes, iv)des essais de retrait thermique empêché. Des liens pertinents entre les propriétés des liants et des enrobés, et des caractéristiques suffisamment discriminantes au regard des propriétés à basse température des enrobés ont été mis en évidence. Un travail de modélisation du comportement des liants et des enrobés a enfin été réalisé en petites et grandes déformations
This thesis deals with the thermomechanical behavior of bituminous materials at low temperatures. The binder behavior was evaluated with three fundamental tests : i)the complex modulus determination, ii)the Bending Beam Rheometer and iii)the tensile strength at a constant strain rate and constant temperatures. A three point bending test on pre-notched bitumen beams was also developed. The thermo-mechanical mix behavior was studied by performing i)complex modulus tests, ii)measurements of the coefficient of thermal contraction, iii)tensile tests at constant temperatures and strain rates, and iv)Thermal Stress Restrained Specimen Tests. Apart from the determination of some pertinent links between binder and mix properties and discriminating characteristics with regard to the thermal cracking of bituminous mixes at low temperatures, the analysis has also consisted in modeling the behavior of bituminous binders and mixes, both in the small strain domain and in the large strain domain

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Mouhmid, Bouchaïb. "Étude de l'endommagement et de la rupture d'un polyamide 66 chargé en fibres de verre courtes." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-253.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation mécanique et le comportement à la rupture d'un polyamide 6,6 (PA66) avec et sans renfort en fibres de verre courtes. Le premier volet, consacré à la caractérisation mécanique, met en évidence l'influence du taux de charge en fibres de verre, de la température et de la vitesse de déformation sur le comportement mécanique du PA66. Nous avons modélisé le comportement mécanique viscoélastoplastique du PA66 non chargé en utilisant le modèle de Johnson Cook modifié et obtenu une bonne corrélation entre les résultats du modèle et ceux issus des essais de traction. Un deuxième volet, consacré à l'étude de l'endommagement et la rupture du PA66 avec et sans renfort, utilise la technique de corrélation d'images digitales (CID) et celle de l'émission acoustique (AE) lors des essais de rupture. La ténacité du PA66 non chargé a été caractérisée par le paramètre énergétique Jlc et l'écartement en fond de fissure CTOD (Crack Tip Opening Displacement), alors que celle du PA66 chargé en fibres de verre, nous avons choisi Klc. La technique de CID a permis de suivre l'évolution, au cours des essais, des champs de déplacements (et donc des déformations) au voisinage du fond de la fissure, la progression ainsi que la géométrie de la fissure. Ces résultats nous ont permis de modéliser la distribution des déformations le long de la ligne de fissure. L'apport de l'EA est considérable dans la compréhension des mécanismes d'endommagement et leur chronologie dans les matériaux composites étudiés. En effet, l'amplitude de ces émissions est corrélée au type d'endommagement dans le composite : rupture de la matrice, déchaussement des fibres, rupture d'interface fibre-matrice. Enfin, un troisième volet consiste en une étude numérique permettant de simuler l'avancement de la fissure en utilisant la technique de découplage des nœuds. Les résultats numériques sont assez proches de la CID en termes de distribution de déformations.

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Cardinal, Sandrine. "Etude comparative du comportement a l'infiltration par un métal sous pression de préformes de plaquettes d'Al2O3 et de préformes hybrides fibres/plaquettes d'Al2O3 : influence de l'hybridation sur les propriétés mécaniques du composite Al/Al2O3." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0050.

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Abstract:

Ce travail de thèse nous a permis, à travers une problématique particulière, liée à la fissuration d'une préforme de plaquettes d'alumine lors de l'infiltration par forgeage liquide, d'aborder le thème général de la mécanique des milieux poreux. Nous avons montré que le comportement à rupture de type fragile de la préforme était à l'origine de sa fissuration, et pour pallier cette fragilité, des fibres ont été introduites dans la composition de la préforme. La caractérisation mécanique des préformes hybrides ainsi réalisées a montré que la présence des fibres permettait d'augmenter l'énergie de rupture du matériau. Une analyse expérimentale et théorique des mécanismes contrôlant la rupture dans ce type de matériau a été réalisée. Une bonne adéquation entre les résultats expérimentaux et les modèles développés pour les composites à matrice céramique a été obtenue. D'un point de vue pratique, les préformes hybrides élaborées présentent une bonne tenue à l'infiltration, puisqu'aucune fissuration ou déformation n'apparait lors de l'élaboration dans les conditions classiques de forgeage liquide. Enfin, nous avons montré que l'hybridation de la préforme tend, du fait de la taille importante des fibres par rapport aux plaquettes, à entrainer une diminution des propriétés mécaniques du composite. La rigidité du matériau reste cependant supérieure à celle d'un composite renforcé uniquement par des fibres
The aim of this study was to salve the problem of the failure of alumina platelets preform under high-pressure mf1ltrat1on of hqu1d metal. We treated this problem using the mechanics of porous media. It was demonstrated that the failure of the preform during infiltration is due to its brittle mechanical behavior. To prevent catastrophic failure, we mixed fibers to platelets. The mechanical characterization of such a "hybrid" preform showed that the presence of fibers increases its fracture energy. The mechanism controlling crack propagation in this material has been analyzed both experimentally and theoret1cally. The model developed to characterize the behavior of ceramic matrix composites agrees well with the experimental data. Finally, it was shown that, with such hybrid preform, neither cracking nor deformation occur During infiltration by squeeze-casting. It should be noted that the mixture of fibers and platelets decreases the final mechanical properties of the composite material. This can be explained by the large difference between the size of these two types of reinforcing particles. However, the stiffness of hybrid composite remains higher than that of a fiber reinforced composite

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Mighri, Frej. "Influence des propriétés élastiques sur la déformation et rupture de gouttes dans une matrice en écoulement élongationnel et en cisaillement." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape15/PQDD_0022/NQ37379.pdf.

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Dissertations / Theses on the topic 'Propriétés à rupture'

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