Academic literature on the topic 'Propriétés mécanique (approche d’homogénéisation)'

Dans l’approche par tolérance aux dommages utilisée notamment en aéronautique, il est essentiel de démontrer la fiabilité des inspections END pour la détection de potentiels défauts structurels, particulièrement dans le cas de pièces obtenues par fabrication additive car ce procédé introduit d’avantages d’anomalies. Les courbes de Probabilité de Détection (POD), qui relient la probabilité de détecter un défaut à sa taille, constituent un indicateur clé en évaluant une taille maximale de défaut que le procédé END peut manquer à un certain niveau de probabilité et avec un certain taux de confiance. Cette information est utilisée, conjointement à d’autres données telles que la géométrie de la pièce, les propriétés mécaniques, les contraintes ou encore les cinétiques d’évolution des défauts, pour adapter la stratégie de maintenance et de contrôle de la pièce afin d’optimiser la sureté et sa durée de vie en service. La fiabilité d’un END et l’évaluation du risque sont basées sur des indicateurs statistiques qui nécessitent un volume de données important si l’on veut que ces indicateurs soient fiables. Ainsi, il est difficile d’obtenir un bon niveau de confiance sur la base d’une approche purement basée sur des essais expérimentaux compte-tenu du volume de maquettes et des coûts engendrés. Les outils de simulation peuvent atteindre cet objectif s’ils ont la capacité de prendre en compte et piloter précisément les paramètres pertinents et grâce aux capacités de calcul intensif maintenant disponibles. Le travail présenté dans cet article met en oeuvre des cosimulations réalisées entre les logiciels DARWIN®, en modélisation probabiliste de la tolérance au dommage, et CIVA, en modélisation END. DARWIN calcule des niveaux de risque de rupture par zone dans une pièce donnée, quand CIVA permet d’obtenir des courbes de probabilité de détection pour différentes méthodes END. L’application présentée illustre le cas d’une pièce de rotor en titane impliquant un contrôle par ultrasons. Il apparait très pertinent de relier la simulation des END et celle de la mécanique de la rupture, deux disciplines assez compartimentées par ailleurs. En effet, DARWIN permet de connaitre les défauts et les tailles critiques associées qui sont les données d’entrées essentielles pour développer une méthode d’inspection pertinente. CIVA permet d’obtenir des courbes POD permettant ensuite à DARWIN de quantifier le niveau de réduction de risque apporté par cet END. Cela souligne l’importance des END pour la sureté de fonctionnement et permet d’adapter la sensibilité du procédé d’inspection afin de trouver le meilleur compromis entre la performance nécessaire et les coûts

Ce travail de recherche se penche sur les défis et les interactions entre les procédés de fabrication RTM et CRTM, les propriétés mécaniques et la fiabilité des structures en matériaux composites fonctionnels. Des modèles numériques ont été développés pour simuler l’imprégnation de la suspension à travers le milieu fibreux dans ces deux procédés. Ces modèles ont été validés en comparant leurs résultats à des résultats expérimentaux, semi-analytiques et analytiques présentes dans la littérature. Une étude paramétrique a été menée pour démontrer l’impact des différents paramètres de procédé sur la distribution des particules dans le composite final. De plus, une comparaison entre les modes d’injection et de compression a été effectuée. Les résultats de cette partie ont montré que la distribution des particules dans la pièce finale dépend de la concentration initiale, de la distance parcourue et de la fraction volumique initiale des fibres, indépendamment des valeurs des paramètres d'injection et de compression. Il a également été observé que le procédé CRTM à pression d’injection imposée et à force de compression imposée représente le scénario le plus favorable pour produire des pièces composites. Afin de contrôler la distribution finale des particules dans le composite élaboré par le procédé RTM, deux étapes clés ont été identifiées et conduites. La première étape consiste en une analyse de sensibilité axée sur trois paramètres : l’évolution temporelle de la concentration initiale des particules, du champ de pression d’injection, et de la porosité initiale des fibres. Les conclusions indiquent un impact mineur de la porosité initiale et du champ de pression d’injection, tandis que l’évolution de la concentration initiale des particules injectées joue un rôle prépondérant. Dans une seconde étape, un algorithme d’optimisation a été intégré au modèle numérique du procédé RTM, visant à déterminer la configuration optimale de l’évolution de la concentration initiale des particules injectées afin de rapprocher la distribution des particules dans le composite final aux profils souhaités. Les résultats obtenus grâce à l’algorithme génétique ont démontré une maîtrise satisfaisante de cette répartition. Pour enrichir cette partie, un modèle évaluant le comportement mécanique de la pièce fabriquée a été développé. Les résultats indiquent une corrélation positive entre le taux de particules et certaines propriétés mécaniques telles que les modules d’élasticité E11 et E22, ainsi que les modules de cisaillement G12 et G23. Cependant, le coefficient de Poisson (Nu12) est inversement proportionnel au taux de particules. En outre, le module de cisaillement G12 était le plus influencé par le taux de particules.Dans cette partie, nous avons visé le contrôle des propriétés mécaniques des pièces composites fabriquées par le procédé CRTM, ensuite comparées aux résultats du procédé RTM. Les conclusions révèlent que le procédé RTM offre un meilleur contrôle de ces propriétés, tandis que le procédé CRTM améliore considérablement les propriétés mécaniques des pièces grâce à sa phase de compression, qui augmente la fraction volumique des fibres et donc améliorant ces propriétés.Par la suite, une analyse statique a été réalisée en développant un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis avec Ansys APDL. Cette analyse vise la détermination de la déformation maximale de la pièce en fonction de la configuration (encastrement, simplement appuyé) et de la charge répartie appliquée. Ce modèle est combiné avec ceux du procédé CRTM et du calcul des propriétés mécaniques. Dans le but d’ajuster les propriétés mécaniques de la pièce composite selon la configuration et la charge répartie, tout en minimisant son poids et en respectant des contraintes mécaniques prédéterminées, telles que la limite de déformation maximale, un algorithme d’optimisation a été intégré à notre modèle global. Les résultats obtenus répondent parfaitement à ces objectifs
This research focuses on the challenges and interactions between the manufacturing processes (Resin Transfer Molding ‘RTM’ and Compression Resin Transfer Molding ‘CRTM’), the mechanical properties, and the reliability of composite material structures; more specifically the functional composites. A number of numerical models have been developed for simulating the suspension (resin + particles) impregnation through the fibrous medium (fibers) in the RTM and CRTM processes. These models are validated by comparing their results with experimental, semi-analytical, and analytical ones from the literature. A parametric study is carried out to demonstrate the impact of various process parameters on particles’ distribution in the final composite. Moreover, a comparison between the injection and compression modes is done. The results of this part show that the distribution of particles in the final part depends on the initial concentration, the distance travelled, and the initial fibers’ volume fraction. However, it is independent of the parameters values of injection and compression. It is also observed that the CRTM process with imposed pressure injection and imposed force compression represents the most favorable scenario for producing composite parts.For the purpose of controlling the final particles’ distribution in the composite material, manufactured by the RTM process, two key steps have been identified. The first step consists in a sensitivity analysis that examines three parameters: the temporal evolution of the initial injected particles’ concentration, the injection pressure field and the initial fibers’ porosity. The conclusions indicate a minimal impact of the initial porosity and the injection pressure field; while the evolution of the initial concentration of the injected particles has a dominant effect. In a second step, an optimization algorithm is implemented in the numerical model of the RTM process. It is used to determine the optimal configuration of the initial injected particles’ concentration’s evolution; in order to approximate the particles’ distribution in the final composite to the desired profiles. The obtained results from the genetic algorithm provide a very satisfactory control of this distribution. To complete this section, a model, estimating the mechanical properties of the manufactured part, is developed. It is found that there is a positive correlation between the particles’ fraction and certain mechanical properties, namely the elastic modulus E11 and E22, and the shear modulus G12 and G23. Nevertheless, the Poisson’s ratio (Nu12) is inversely proportional to the particles’ fraction. Also, the shear module G12 is the most significantly influenced by this fraction.Following this, the control of the mechanical properties of the composite parts, manufactured by the CRTM process, is targeted, and compared to the results of the RTM process. The conclusions reveal that the RTM process offers a better control of these properties. Whereas, the CRTM process improves considerably the mechanical properties of the parts due to its compression phase, which increases the fibers’ volume fraction and consequently enhances these properties.Finally, a static analysis is conducted based on the developed numerical model that uses the finite element method (Ansys APDL). This model is combined with those of the CRTM process and the mechanical properties calculation. An optimization algorithm is integrated in our global model to adapt the mechanical properties of the composite part according to the configuration (cantilever or simply supported) and the load distribution. Moreover, it minimizes the composite part’s weight and ensures the respect of the predetermined mechanical constraints such as the maximum deformation limit. The obtained results correspond perfectly to these objectives

Le comportement élastique transverse des résineux a la particularité d'être fortement anisotrope. Il est de plus très hétérogène à certaines échelles. Les propriétés transverses sont enfin fortement variables d'une essence et d'une pièce de bois à l'autre. On propose ici une étude expérimentale et théorique de ce comportement. Ainsi, on descend à l'échelle cellulaire qui fait apparaître une grande diversité des formes. On construit alors un modèle géométrique de cellule capable de représenter la plupart des morphologies, et dont le comportement mécanique s'obtient par un calcul analytique. Dès lors, on explique et on quantifie les caractéristiques des résineux aux échelles supérieures, notamment l'orthotropie à toutes les échelles et l'hétérogénéité dans les cernes. Des comparaisons expérimentales appuient les résultats. La grande variabilité morphologique des cellules s'accompagne logiquement d'une très grande dispersion des raideurs microscopiques: de 1 à 10 pour certaines sollicitations. L'orthotropie macroscopique s'explique ensuite par l'agencement régulier des cellules dans le cerne. Paradoxalement, à cette échelle, dite méso, la grande disparité des cellules réduit la variabilité comportementale. Le passage aux éléments de construction voit la dispersion des modules élastiques moyens diminuer par l'association de nombreux cernes, pour atteindre quelques dizaines de pourcents seulement. Cependant le comportement élastique transverse des pièces de structure reste très variable. Il dépend fortement de l'orientation des cernes dans les sections et peut varier d'un facteur 5 d'une poutre à l'autre
[The elastic behavior of softwoods presents a huge anisotropy in the transverse plane. It is moreover very heterogeneous at some scales. Transverse mechanical properties also seem to be very different between species or from a piece of wood to another. Here is proposed an experimental and theoretical study of this behavior. To explain, it, at least the cellular scale must be observed. Many shapes of cells exist and an adaptative goemetric model of the cells has been constructed. An analytical calculus then gives the mechanical properties associated to this geometric model. Then the behavior of wood at upper scales is deduced from the morphology of cells in the annual rings. The anisotropy and the heterogeneity of spruce are quantified. Experimental data are compared to the theoretical results. The great variability of cellular shapes locally leads to a very important diversity in their stiffness, from 1 to 10 for some types of loads. Macroscopoic orthotropy come from the microscopic anisotropy but also depends on the regular assembly of cells in annual rings. The behavior of annual rings is less random than cell properties, paradoxically thanks to the great cellular variability. And when the transverse behavior of macroscopic wood pieces is measured, its variability decreases with the number of annual rings in the section, and reach only some ten percents. Nevertheless, the mean transverse elastic behavior of structure pieces is quite variable. It largely depends on the orientation and curvature of the annual rings. And the transverse stiffness can vary from 1 to 5 from one beam to another]

Le comportement en frottement de deux poudres lubrifiantes à base de graphite a été étudié. Afin de mieux appréhender les différentes phases du frottement, un nouvel essai a été mis au point. Il utilise des plots de poudre compactée et une géométrie cylindre/plan. La formation des films de transfert puis leurs propriétés lubrifiantes contre un acier ont été examinées d'un point de vue macroscopique (coefficient de frottement, aspect des films, poids transféré) puis microscopique (diffraction RX sous incidence rasante, ESCA, Microscopie Electronique de Transmission). La spectroscopie Raman s'est révélée être une technique de caractérisation bien adaptée à notre étude. Le recoupement des résultats des approches mécaniques et physico-chimiques permet d'interpréter les différentes étapes du frottement. La phase de latence, accélérée par la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère, est caractérisée par une facturation des cristallites du graphite et un renforcement de la cohésion des plots localisé autour des cristaux d'additifs. Les premiers germes transférés sur la surface métallique ont une structure turbostratique avec des atomes étrangers en position interstitielle. La présence de soufre provoque la formation de liaisons C-S tandis que le molydate entraîne une légère oxydation du graphite. Sur cette première couche de germination se forme alors une couche de croissance à structure graphitique nanocristalline renforcée par la présence de petits précipités d'additif uniformément répartis. Les films ainsi formés ont un comportement en frottement contre un acier similaire à celui de films de MoS2. Contrairement au graphite, leur coefficient de frottement diminue en l'absence de vapeur d'eau et leur durée de vie est accrue.

Ce travail s'inscrit dans le contexte des techniques de renforcement des sols, permettant d'améliorer les performances mécaniques de terrains de qualité médiocre. Parmi ces techniques, l'utilisation d'inclusions souples prenant la forme de colonnes ou de tranchées croisées connaît une diffusion croissante. Même si les aspects relatifs à leur procédé de construction sont aujourd'hui bien maîtrisés, les méthodes de dimensionnement de ces ouvrages en sols renforcés restent à améliorer. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser la méthode d'homogénéisation afin d'analyser le comportement global des ouvrages en sols renforcés, dans le cadre de la théorie de l'élasticité (propriétés de rigidité) aussi bien que dans celle du calcul à la rupture (propriétés de résistance). Tenant compte de la périodicité géométrique des différentes configurations de renforcement, nous déterminons le comportement des sols renforcés tout d'abord au niveau local puis à l'échelle de l'ouvrage. Pour évaluer les capacités de résistance des ouvrages en sols renforcés, les approches statique et cinématique du calcul à la rupture sont mises en œuvre analytiquement ou numériquement selon la nature du matériau de renforcement utilisé. Par des formulations numériques innovantes adaptées à cette théorie, nous parvenons notamment à évaluer les domaines de résistance macroscopiques des sols renforcés par colonnes ou tranchées croisées, qui peuvent ensuite être pris en compte dans le comportement à la rupture des ouvrages en sols renforcés. Deux exemples d'application de cette procédure, relatifs au problème de capacité portante d'une semelle de fondation reposant sur un sol renforcé d'une part et à l'analyse de la stabilité d'un remblai d'autre part, sont effectués
This work takes place in the context of soil reinforcement techniques, aimed at improving the mechanical performances of poor quality grounds. Among these techniques, the use of soft inclusions taking the form of columns or cross trenches has known important developments. Even if the aspects relative to their construction process are presently well mastered, the design methods of such reinforced soil structures still remain to be greatly improved. The present work advocates the use of the homogenization method for assessing the global behavior of reinforced soil structures, both in the context of linear elasticity (stiffness properties) and in the framework of yield design (strength properties). Taking into account the geometrical periodicity of the various reinforcement configurations, we thus determine the behavior of the reinforced soils first locally and then at the global scale. To assess the strength capacities of reinforced soil structures, the static and kinematic approaches of the yield design theory are performed analytically or numerically depending on the kind of reinforcing material which is used. Adopting innovative numerical formulations dedicated to this theory, we can notably evaluate the macroscopic strength domains of column as well as cross trench reinforced soils which can then be introduced in the yield design of reinforced soil structures. Two illustrative applications of this procedure are performed relating to the bearing capacity problem of a reinforced soil shallow foundation on the one hand, the stability analysis of an embankment on the other hand

Les carbonates microporeux sont caractérisés par une importante hétérogénéité de faciès (texture, composition) qui se traduit généralement par une très grande variation des (1) propriétés physiques (porosité, perméabilité, vitesses acoustiques), et (2) du comportement mécanique. Ces hétérogénéités rendent souvent difficile les prédictions en termes de stockage géologique, de qualité de porosité ou perméabilité des réservoirs d'eau souterraine ou d'hydrocarbures lors de l'exploration ou production. Cette étude intégrée apporte de nouveaux éléments de réflexion quant aux facteurs de contrôles microstructuraux sur les propriétés physiques et mécaniques des roches carbonatées microporeuses.(1) Une centaine d'échantillons de carbonates a été prélevée tous les 2m environ le long du forage EST205 au niveau de la plate-forme oxfordienne de Meuse/Haute-Marne. Un objectif appliqué de ce travail, vise à mieux contraindre les variations verticales des propriétés pétrophysiques et pétrographiques qui régissent en grande partie les circulations aquifères actuelles dans cette formation. D'un point de vue fondamental, un résultat majeur est la mise au point d'une nouvelle méthode de rock-typing pour les réservoirs microporeux, et l'établissement d'un lien entre matrice micritique et les propriétés physiques. Les propriétés de transport (perméabilité, conductivité électrique) sont grandement influencées par la réduction ou l'augmentation progressive de la microporosité intercristalline selon le type de matrice micritique considéré. L'augmentation des vitesses d'ondes acoustiques peut être vue comme le reflet d'une cimentation progressive des particules de micrites, qui rend l'ensemble de la matrice plus rigide et cohérente. La dispersion des valeurs de vitesses est expliquée grâce à la théorie de la poroélasticité. Les calculs réalisés avec les équations de Biot-Gassmann [Biot, 1956 ; Gassmann, 1951] mettent en évidence une population de microcracks (crack porosity), qui affecte les vitesses de propagation des ondes. Enfin, une origine possible des niveaux poreux oxfordiens est une dissolution précoce des particules de micrites via la circulation d'eau météorique sous saturée par rapport à la calcite, lors de courtes phases d'émersion de la plate-forme.(2) La vitesse de propagation des ondes P dans la formation de l'Oolithe Blanche (Grainstone Oolithique, Jurassique Moyen, Basin de Paris) est très largement contrôlée par la structure de l'espace poreux (porosité annulaire ou uniforme dans les grains ; Type A) et par la présence ou l'absence d'un ciment isopaque autour des grains (Type B) (Makhloufi et al., 2013 ; Casteleyn et al., 2010, 2011). Plusieurs essais de déformation triaxiale ont été réalisées sur des échantillons de Type A et B afin d'investiguer le rôle de telles microstructures sur la réponse mécanique des roches carbonatées poreuses. Cette étude est essentielle à la compréhension générale de l'Oolithe Blanche, qui présente un fort potentiel géothermique et représente une cible potentielle pour la séquestration de CO2.Les échantillons comparés présentent des textures et faciès équivalent (porportion de ciment de blocage, granulométrie), ainsi que des propriétés pétrophysiques très similaire (porosité, perméabilité) ; afin que le paramètre microstructural soit le seul à varier.Deux comportements distincts sont mis en évidence :Type A: les échantillons avec une microporosité uniforme dans les grains ont un comportement ductile, tandis que les échantillons à porosité annulaire sont caractéristiques du domaine fragile.Type B: les échantillons avec des ciments isopaques autour des grains ont un comportement fragile. En revanche, les échantillons dépourvu de tels ciments présentent un comportement mécanique relevant plus du domaine ductile.Ces résultats montrent que les structures de porosité et les ciments jouent un rôle important sur la réponse mécanique des roches carbonatées microporeuses
This integrated study provides significant insight into parameters controlling (1) the acoustic and reservoir properties of microporous limestone and (2) the mechanical behavior of such rocks. This work improves the knowledge of the relationships among rock physic and rock mechanic on one hand, and the microstructural content on the other hand.(1) Petrophysical properties measured from laboratory and logging tools (porosity, permeability, electrical conductivity and acoustic properties) have been coupled with thin section and SEM observations on the EST205 borehole from the Oxfordian limestone aquifer of the Eastern part of the Paris Basin. A major achievement is the establishment of the link between micrite microtexture types (particle morphology and nature of inter-crystal contacts) and the physical response. Fluid-flow properties are enhanced by the progressive augmentation of intercrystalline microporosity and associated pore throat diameter, as the coalescence of micrite particle decreases between relatively coarser tight morphologies and microporous morphologies. The slow increase of P-wave velocity can be seen as a reflection of crystal size and growing contact cementation leading to a more cohesive and stiffer micrite microtexture. By applying poroelasticity theory on our samples, we show that velocity dispersion can be a very useful tool for data discrimination in carbonates. Finally, a possible origin of high porous levels in neritic limestones is a mineralogical dissolution of carbonates through freshwater-related diagenesis during subaerial exposure time.(2) Regarding rock mechanic, conventional triaxial experiments were performed on samples from the Oolithe Blanche formation (Middle Jurassic Limestone, Paris basin) to investigate the effect of different microstructural parameter on the mechanical behavior of microporous carbonate rocks. Type A samples display two different microporosity distributions within the grains (uniform versus rimmed microporosity) and type B samples are based on the presence/absence of an isopachous cement around the ooids. This work is of primary importance since the Oolithe Blanche formation, a deep saline aquifer, is a possible target for CO2 sequestration and geothermal production in the center of the Paris Basin. Experiments were performed under saturated state with respectively two sets of experimental conditions: (1) a 5 MPa pore pressure and a 28 MPa confining pressure with a temperature of 55°C for Type A carbonates to mimic in-situ conditions in the Center of the Paris Basin; and (2) a 0.5 MPa pore pressure and a 1.5 MPa confining pressure for Type B samples. Sample types have similar facies and composition (oolithic microporous grainstone with a 500µm average grain size), and porosity ranges from 17% to 20%. Permeability values are also very similar and range from 10-2 mD to 10-1 mD.(1) Type A samples with a rimmed porosity display a typical behavior of the brittle failure regime with stress-strain curves reaching a peak (138 MPa) beyond which strain softening was recorded, and strain localization on a shear fracture. (2) Type A samples with a uniform porosity display a ductile behavior with no localization of the deformation.(2) Type B samples with isopachous cement show a brittle behavior with stress drop (16 MPa to 18 MPa) and localization on a shear fracture. When isopachous cements are absent, a more ductile type of behavior is observed. Our set of data suggests that those two microstructural parameters have a significant control on the mechanical behavior of carbonate rocks

Pour l'essentiel, ce travail est consacre a diverses questions concernant le comportement mecanique des structures elancees composites en mariant les methodes analytiques et energetiques. Partant du resultat precedemment obtenu par o. Maisonneuve, il est procede a une approche en contraintes de la caracterisation de la solution d'energie minimum pour le probleme de saint-venant generalise (corps de forme quelconque eventuellement composite) et pour le probleme de saint-venant elargi (l'information connue est le torseur des charges plus au moins quelque chose). On montre ensuite que la solution minimisant linearise des parties chargees dans le cas de l'elasticite non lineaire en petites perturbations. Dans une deuxieme partie l'emploi d'une methode analytico-energetique permet de determiner avec une bonne approximation le champ des contraintes dans le cas de la traction et de la flexion avec ou sans effort tranchant des poutres de section rectangulaire bicouches. Par la meme methode est traite le cas d'un assemblage bicouches precontraint.

Le travail exposé dans ce mémoire propose un examen, selon une approche multiéchelle, de la relation entre l’évolution de l’endommagement et la perte de conductibilité thermique de Compositesà Matrice Céramique. Les recherches sont menées à la fois sur le plan expérimental et sur le plan théorique. La démarche mise en oeuvre consiste à examiner deux échelles significatives (Microet Meso) auxquelles agissent des mécanismes d’endommagement différents et à évaluer pardes techniques d’homogénéisation l’effet sur les propriétés thermiques effectives.Une attention particulière a été donnée à l’élaboration d’une démarche expérimentale approfondieassociant des moyens de caractérisation mécanique, thermique et microstructurale. Aux deuxéchelles étudiées, un banc expérimental a été conçu pour réaliser des mesures thermiques sur des CMC sollicités mécaniquement. La diffusivité thermique longitudinale du mini composite est estimée par thermographie à détection synchrone. Des variantes de la méthode flash en face arrière sont mises en oeuvre pour l’étude du composite tissé. Par ailleurs, la progression de l’endommagementest déduite de l’enregistrement des signaux acoustiques et d’observations microstructurales post-mortem. Les résultats expérimentaux sont systématiquement comparés à des simulations. A l’échelle Micro, un modèle micromécanique est proposé afin de simuler la perte de conductivité thermique d’un mini composite en traction. A l’échelle Méso, une stratégie multiéchelle de calcul numérique de l’effet de l’endommagement sur les propriétés thermiques d’un CMC tissé est présentée
In this work the relationship between the evolution of damage and the loss of thermal propertiesof Ceramic Matrix Composites is investigated by a multiscale approach. Research are conductedboth experimentally and theoretically. The implemented approach is to consider two significantscales (micro and meso) where different damage mechanisms are operating and then assess theeffect on the effective thermal properties by homogenization techniques.Particular attention has been given to the development of a thorough experimental work combiningvarious characterization tools (mechanical, thermal and microstructural). At the two aforementionedscales, an experimental setup was designed to perform thermal measurements onCMC under tensile test. Thermal diffusivity of minicomposites is estimated using Lock-in thermography.Also, tranverse diffusivity mapping as well as global in-plane diffusivity of woven CMCare determined by suitable rear face flash methods. The evolution of damage is then derived fromacoustic emission activity along with postmortem microstructural observations. Experimental resultsare systematically compared to simulations. At microscale, a micromechanical-based modelis used to simulate the loss of thermal conductivity of a minicomposite under tensile test. At mesoscale,a multiscale Finite ElementModel is proposed to compute the effect of damage on thermalproperties of woven CMC

Le principe de saint-venant a ete aborde dans cette etude sous plusieurs angles. Nous avons d'abord determine les conditions les plus generales sous lesquelles une formulation du principe est encore envisageable, si toutefois la fonction deformation contrainte verifie les conditions de regularite usuelles pour les theories utilisant l'hypothese des petites perturbations ; de cette maniere, les limites naturelles du principe ont ete tracees. La condition classique demandant que le sous-domaine dont on determine l'energie de deformation soit eloigne des parties chargees de la frontiere a ete remplacee par une condition purement topologique, qui a l'avantage de caracteriser sans ambiguite les situations ou une formulation du principe reste possible. Ensuite, le cadre et les outils mathematiques mis en place dans les premiers chapitres sont effectivement employes pour formuler et demontrer une variante du principe de saint-venant pour le probleme de boussinesq. On peut, grace aux resultats ainsi obtenus, mieux saisir le role des conditions concernant le torseur des champs de chargements, classiquement associees aux principes. Enfin, a ete abordee le probleme de l'extension des methodes et resultats de la premiere partie au cas des materiaux elastiques en grandes deformations ; pour cela a ete definie une classe de materiaux pour lesquels, grace a leurs proprietes mecaniques standard, l'etude de la distribution de l'energie de deformation peut encore donner des indications sur l'allure des solutions. L'obtention d'une formulation du principe dans ce cas est a peine esquisse, mais les resultats obtenus vont dans le meme sens que ceux de la premiere partie de notre etude

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

Une modélisation simplifiée en 2D nous a permis dans un premier temps de valider l'utilisation locale de la loi de Laplace. Par ailleurs, des mesures expérimentales directes réalisées avec un capteur de pression SIG aT corroborent les simulations en 2D avec ABAQUS du port d'un bas médical de contention, où la jambe a été modélisée par un corps parfaitement rigide et le tricot par des éléments de poutre. Ces mêmes mesures nous ont révélé l'importance de traiter le problème en 3D, intégrant par conséquent le comportement orthotrope du matériau et la variation longitudinale de la courbure de la jambe. La seconde partie de la thèse a été consacrée au développement et à la validation d'une méthodologie d'identification du comportement biaxial en grandes déformations des tricots élastomériques. Cette méthodologie se base sur la comparaison des efforts et du champ de déplacement expérimental obtenu par une méthode de corrélation d'images, avec les résultats de la simulation de cet essai de traction bidirectionnel via le code de calcul par ZéBuLon. Le comportement a été modélisé par une surface de comportement implémentée en formulation corrotationnelle avec le méta-langage Zebfront. Ces surfaces permettent de décrire simplement le comportement biaxial de ces tricots jusqu'à des déformations de 110%
With a simplified 2D finite element model using ABAQUS, we initially validated the local Laplace law. We use this model to predict the pressure generated by the Medical Compression Stckings on one considered section of the leg. The leg was represented by a perfectly rigid body and the MCS by beam elements. We have also use a pneumatic device named Sig at to make in-situ experimental measurements. A good agreement between the pressures is verified. These same measurements revealed us the importance of treating the problem in 3D. In this case we have to integrate the orthotropic behaviour of the material and the longitudinal variation of the radius of the leg. The second part of the thesis was hence devoted to the development and the validation of an identification methodology for the biaxial behaviour under large deformations of an elastomeric knitted fabric. This methodology is based on the comparaison of the efforts and the experimental displacement field obtained by a correlation images method, with the results of the simulation of the same bidirectional tensile test using ZéBuLon F. E. Code. The material response was modelled through response a behaviour surface implemented under corrotationel formulation with the meta-language Zebfront. These surfaces allowed us to describe simply the biaxial behaviour of these knitted fabric up to deformations of 110%