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Tesis sobre el tema "Simulation thermique et thermomécanique"
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Menou, Abdellah. "Etude du comportement thermomécanique des bétons à haute température. : Approche multi échelles de l'endommagement thermique". Pau, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008986.
Texto completoResumen
Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude de la durabilité des ouvrages en béton en cas d'incendie. Les objectifs de la présente recherche concernent l'étude des mécanismes élémentaires conduisant à la dégradation des bétons sous l'effet de la température. La démarche adoptée consiste à découpler l'endommagement thermique d'origine mécanique (accompagné des déformations) et qui a lieu aux échelles macroscopiques et microscopiques de l'endommagement thermique d'origine physico-chimique (non accompagné de déformations). L'approche est basée sur l'exploitation simultanée du modèle multiphasique Béton numérique (BN) et du modèle d'endommagement déviatorique (MODEV), implantés dans le code de calcul aux E. F. SYMPHONIE. Une étude expérimentale a été réalisée afin d'alimenter et de valider le modèle d'endommagement thermique. Des essais de flexion trois points sur cinq matériaux ont été effectués sur des éprouvettes ayant subi au préalable un cycle de chauffage-refroidissement. Ces essais ont permis d'identifier ces paramètres du modèle et d'effectuer par la suite une validation globale. Ceci est effectué en simulant les différents essais réalisés dans le cadre de la présente recherche. L'approche a permis de proposer une approche originale permettant l'identification par simulation des lois de comportement des bétons à hautes températures. Cette approche a été également appliquées avec succès pour donner une explication physique à des observations expérimentales du comportement thermomécanique du béton sous chargement mécanique, appelé "fluage thermique transitoire". Enfin , une application aux bétons réfractaires soumis à de très hautes températures a été réaliséeThis research work deals within the framework of the study of durability when subjected ti hight temperature in case of fire. The aim of this study is to identify the elementary mechanisms leading the degradation of concretes at hight temperature. Adopted step consists to uncoupling the thermal damage, of mechanical origin (accompanied with deformations) and which takes place in the macrocospic and tiny scale, of the thermal damage of physical and chemical origin (not accompanied with deformations) and which is due mainly to the physical and chemical alterations in material. This approach is based on the exploitation of two different models ; the "Digital Concrete" microscopic model and the macroscopic damage deviatoric model MODEV, both implemented in the F. E. Software SYMPHONIE. Concurrently, an experimental study was achieved in order to feed and to validatez the "Digital Concrete" model. The evolution of mechanical characteristics of concrete was studied using multi-scale approach and three point bending tests were performed on five cementeous materials. Multi-scales approach of the model "Digital Concrete" allowed to find by simulation the experimental warmly behaviour. This approach allowed to put in evidence the existence of the micromechanical deformation and to propose an original approach allowing identification by simulation the laws concretes behaviour at hight temperatures. This approach was also applied successfully to explain the thermoapplication refractory concrete subjected to very hight temperatures was also realized
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Laurent, Mathieu. "Modélisation thermomécanique et analyse de la durabilité d'échangeurs thermiques à plaques soudées". Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961182.
Texto completoResumen
L'objectif de ce travail est de proposer une méthodologie simple pour évaluer l'intégrité et la durée de vie d'échangeurs thermiques soudés. Une approche à deux échelles est proposée. Une description macroscopique avec la prise en compte de la structure de l'échangeur est menée pour permettre des calculs thermoélastiques par éléments finis. La réponse mécanique de l'échangeur pour deschargements thermiques, cycliques, simples est évaluée. Notamment, les zones de concentration decontraintes sont repérées. A partir cette étude, une étude micromécanique du comportement dumatériau composant l'échangeur est menée. Le matériau considéré est un acier 316L. Soncomportement élastoplastique est identifié avec un écrouissage isotrope et cinématique. La tenuemécanique pour des chargements en fatigue oligocyclique est évaluée à l'aide d'un dispositif deflexion 4 points alternée et un critère de Manson-Coffin est identifié. Ce critère est utilisé pour évaluerle nombre de cycle admissible par l'échangeur pour une amplitude de chargement donnée. Pour cela,la déformation plastique attendue dans l'échangeur est évaluée à partir d'une équivalence en énergieaux endroits où la contrainte se concentre. Les prédictions du modèle ont été comparées de manièresatisfaisante avec les résultats expérimentaux menés sur un échangeur test, pour la réponsethermoélastique que pour l'évaluation du nombre de cycles à rupture.
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Balland, Julien. "Simulation expérimentale des effets d'irradiation sur le comportement thermomécanique du combustible UO2 : impact des produits de fission solides et gazeux". Saint-Etienne, EMSE, 2007. http://www.theses.fr/2007EMSE0031.
Texto completoResumen
La modélisation du comportement thermomécanique de UO2 nécessite la prise en compte des produits de fission (PF), susceptibles de modifier son comportement. La thèse a étudié l’impact des PF en solution solide et des gaz de fission sur le comportement, en situation d’Interaction Pastille-Gaine. Les domaines fragile et ductile des combustibles ont été investigués. La présence des PF élève la température de transition fragile-ductile, et réduit les contraintes de rupture dans le domaine fragile. La diminution est attribuée à l’augmentation du nombre de défauts microstructuraux créés par la solution solide et à la présence de bulles aux joints de grains. Les mécanismes de fluage ont été étudiés par des analyses microstructurales après déformation. En comparant UO2 et les combustibles simulants, à microstructure identique, un facteur de fluage a été déterminé. Il traduit un effet durcissant de la solution solide. La présence de bulles de gaz induit un couplage entre durcissement et amplificationSimulation of thermomechanical behaviour of UO2 has to take into account irradiation effects since Fission Products (FP) can modify its behaviour. Differentiation was made between fission products which create a solid solution and gaseous products as bubbles. Brittle and ductile behaviour of UO2 was investigated, under conditions representative of Pellet-Cladding Interaction. Addition of simulates FP increase the brittle-to-ductile transition temperature and reduce fracture stresses. Decrease of fracture stress is due to an increase of microstructural defects created by the solid solution and to bubbles at grain boundaries. Creep controlling mechanisms were evidenced by microstructural analysis performed on pellets at different strains. With calculations on fuels having the same microstructures than the SIMFUELs, a creep factor is determined. It revealed a hardening by the solid solution, whereas bubbles showed a coupling between hardening and softening effects
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Sudreau, Francois. "Méthodes d'analyse et de simulation de la fatigue thermique de céramiques thermomécaniques". Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0058.
Texto completoResumen
Partant du constat que dans le cas des matériaux céramiques, les essais de fatigue thermique sont particulièrement longs à réaliser du fait de la durée d'un cycle thermique et de la dispersion des résultats nous avons voulu par ce travail, trouver de nouvelles voies permettant de mieux prévoir et de mieux comprendre la fatigue thermique. Dans un premier temps, nous avons développé une analyse statistique de la fatigue thermique où la dispersion des résultats n'est lus un obstacle mais, au contraire, un moyen de caractériser la propagation sous-critique des fissures. D'autre part, nous avons simulé la propagation sous-critique des fissures dans un matériau soumis à des contraintes cycliques d'origine thermique. Ces simulations ont été faites en intégrant les lois de propagation de fissure trouvées par des essais de double torsion. Nous avons porté une attention particulière à distinguer dans nos calculs les trois stades de propagation de fissure mis en évidence par les essais de double torsionUsually thermal fatigue tests are very long, especially in the case of ceramics, because of the duration of a single thermal cycle and the scattering of the results. The aim of this work is to find new anal sis al lowing a better understanding and better accuracy of the lifetime previsions. First, a statistical anal sis has been developed. With this analysis the result scattering is not a problem but is rather used to find the slow crack growth parameters of the ceramics. In another instance, the slow crack growth has been simulated in the case of a sample submitted to thermal cycles. This simulation has been done by integrating the slow crack growth data foundeby double torsion tests. The slow crack growth stages determined by double torsion tests were carefully taken into account for the simulations
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Barth, Nicolas. "Sur la modélisation et la simulation du comportement mécanique endommageable de verres borosilicatés sous sollicitation thermique". Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAD016/document.
Texto completoResumen
On étudie le comportement thermomécanique de colis de déchets vitrifiés par modélisation multi- physiques. Les colis sont réalisés avec un conteneur en acier inoxydable dans lequel est coulé un verre borosilicaté. Pour le verre, la méthode des éléments finis est employée pour les calculs thermiques, la relaxation structurale du volume massique, le comportement viscoélastique et l’endommagement. Ces lois consécutives modélisent l’influence de la sollicitation thermique initiale. La relaxation structurale du verre, issue du modèle TNM-KAHR, permet la prise en compte d’effets fondamentaux quant à la transition vitreuse, en fonction des traitements thermiques expérimentaux et simulés. Lorsque le verre dépasse localement une criticité du champ de contrainte, on procède au couplage du calcul de structure viscoélastique, pour le verre solide en relaxation,avec la mécanique de l’endommagement qui réactualise la rigidité et les contraintes en mode I et en mode II. On applique cette méthodologie complète de simulation à l’issue des adaptations nécessaires au cas de blocs de verre massifs en solidification. Ces modèles permettent alors l’obtention de surfaces de fracturation quantifiées, dans le verre, à partir de l’énergie dissipée par le modèle d’endommagementWe study the thermomechanical behavior of vitrified waste packages by multiphysics modeling. The packages are manufactured by the cast of borosilicate glass into stainless steel canisters. The finite element method is used for the thermal computations.In the glass, the finite element analysis is also used to compute the specific volume evolution and the viscoelastic behavior, due to the structural relaxation of glass, as well as the simulation of the damage behavior. These consecutive behavior laws model theinfluence of the initial thermal response. Glass structural relaxation is computed using the TNM-KAHRmodel, which allows us to take into account fundamental phenomena of the glass transition, depending on the results of experimental and simulated thermal treatments. For the solid glass within this relaxation process, the stress may locally increase beyond critical values. The viscoelastic structure simulation is then coupled with continuum damage mechanics where stresses and stiffness are updated in mode I and mode II. We apply this simulation protocol after adopting conditions relative to the case of these manufactured bulky solidifying glass casts. The models then allow us to quantify the cracking surfaces inside the glass fromthe energy dissipated within the damagemodel
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Lhommeau, Tony. "Modes de défaillance et fiabilité des modules IGBT en contraintes aéronautiques". Toulouse, INPT, 2007. http://www.theses.fr/2007INPT008H.
Texto completoResumen
L'objectif de l'avion plus électrique est de remplacer les actionneurs hydrauliques par des actionneurs électriques ce qui nécessite l'utilisation du module IGBT comme interrupteur de puissance. Ce choix pose des questions sur leur fiabilité et leur durée de vie en environnement sévère tel que la nacelle moteur (thermique, humidité,. . . ). L'étude du comportement du module IGBT en contrainte simple, cyclage thermique, humidité ainsi qu'une pré-étude sur le comportement dynamique de l'assemblage ont permis de définir les modes de défaillance critiques liés à la technologie d'assemblage (brasures). Le suivi en vieillissement du composant par analyse acoustique et électrique a permis de définir la durée de vie en cyclage de forte amplitude pour lequel la défaillance survient. Deux modèles numériques du module IGBT, thermique et thermo-mécanique nous ont permis de justifier les observations expérimentales et de prédire, à partir de loi de fatigue, la durée de vie des brasuresThe "more electrical aircraft" target is to replace hydraulics actuators by electricals actuators this is need power interruptors, IGBT module. This choice raises the reliability and durability problematics in severe environment as the motor nacelle (thermal, moisture,. . . ). The study of the IGBT module fatigue behavior in thermal cycling, moisture and the dynamic comportment study of the assembly could to define the critical failure mode link to the assembly technology (solder). The follow-up of ageing effect on the IGBT module by acoustic scan and electrical us allowed to define the life time in high level termal cycling on which the failure appear. Two IGBT module numerical models, thermal and thermo-mechanical, us allowed to justify the experimental observations and predict from fatigue law the solder life time
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Barth, Nicolas y Nicolas Barth. "Sur la modélisation et la simulation du comportement mécanique endommageable de verres borosilicatés sous sollicitation thermique". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00992971.
Texto completoResumen
On étudie le comportement thermomécanique de colis de déchets vitrifiés par modélisation multi- physiques. Les colis sont réalisés avec un conteneur en acier inoxydable dans lequel est coulé un verre borosilicaté. Pour le verre, la méthode des éléments finis est employée pour les calculs thermiques, la relaxation structurale du volume massique, le comportement viscoélastique et l'endommagement. Ces lois consécutives modélisent l'influence de la sollicitation thermique initiale. La relaxation structurale du verre, issue du modèle TNM-KAHR, permet la prise en compte d'effets fondamentaux quant à la transition vitreuse, en fonction des traitements thermiques expérimentaux et simulés. Lorsque le verre dépasse localement une criticité du champ de contrainte, on procède au couplage du calcul de structure viscoélastique, pour le verre solide en relaxation,avec la mécanique de l'endommagement qui réactualise la rigidité et les contraintes en mode I et en mode II. On applique cette méthodologie complète de simulation à l'issue des adaptations nécessaires au cas de blocs de verre massifs en solidification. Ces modèles permettent alors l'obtention de surfaces de fracturation quantifiées, dans le verre, à partir de l'énergie dissipée par le modèle d'endommagement.
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Agrapart, Quentin. "Bilan d’énergie au contact et contribution de la thermomécanique sur la dynamique d’interaction aube - revêtement abradable de turboréacteur aéronautique". Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I033.
Texto completoResumen
La problématique abordée est celle des interactions aube-carter, ce dernier étant revêtu d’un matériau abradable, dans les turboréacteurs aéronautiques. Sous certaines conditions, ces interactions peuvent conduire à une réponse dynamique divergente des aubes. Si le comportement dynamique de la structure joue un rôle essentiel, l’usure des matériaux et les échauffements semblent nécessaires pour entretenir un mouvement vibratoire menant à la ruine des aubes. Ces travaux s’inscrivent dans ce contexte multi-physique avec comme objectif l’explication des causes de divergences des aubes en intégrant les aspects thermomécaniques induits par frottement. Le travail comporte 2 parties distinctes. D'une part, l’écriture d’un bilan d’énergie lors d’une interaction maitrisée sur un banc expérimental, couplé à une modélisation pour l'identification des flux. Ces travaux délivrent une répartition de l’énergie en fonction des mécanismes d’interaction activés. D'autre part, une modélisation numérique thermomécanique/dynamique des interactions, intégrant la complexité du problème : échelles de temps différentes entre les phénomènes dynamiques et thermomécaniques, génération et partage de flux à l’interface, modélisation du contact, effet de l’usure et conditions aux limites complexes. Plusieurs situations divergentes sont étudiées sur la base de comparaisons avec des résultats expérimentaux disponibles sur compresseur. Il est montré un rôle secondaire ou prépondérant des aspects thermomécaniques selon les conditions initiales. La compétition des phénomènes au contact (dilatations, usure, etc.) est un point clairement démontré et dont certains aspects sont ouverts aux perspectivesThis thesis adresses the industrial problem of blade-tip / abradable coating interaction in aircraft engine leading to divergent dynamic response of blades. Even if it is well known that the dynamic behavior of the structure plays a key role on the divergence, wear and heating seem necessary to amplify vibratory motion leading to blade damage. In this multi-physic context the aim of this work is to provide explanations on the origins of the divergence by introducing thermomechanical phenomena. The work is divided in 2 parts. First, an energy balance at the rubbing contact is established through experimental analysis of interactions on a simplified test rig, coupled with inverse simulation models for heat flows estimation. The proposed method highlights different energy partitions between the blade and the abradable coating depending of the activation of different wear mechanisms. On the other hand, a thermomecanical strategy is developed for the simulation of blade-abradable rubbing events taking account of specific issues : different time scales between thermal and mechanical phenomena, generation and partition of heat flows at the interface, contact resolution, wear effects, thermal expansion and complex boundary conditions. Several divergent cases are investigated on the basis of comparison with experimental results available on compressor. It is shown that thermomechanical effects are sometimes overriding or conversely relegated to a more distant role, depending on the initial conditions of interaction. The competition of phenomena acting upon contact (thermal expansions, wear, etc.) is clearly demonstrated and certain aspects remain open to perspectives
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Guzman, Maldonado Eduardo. "Modélisation et simulation de la mise en forme des composites préimprégnés à matrice thermoplastiques et fibres continues". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI015/document.
Texto completoResumen
Les matériaux composites sont largement employés dans le domaine aérospatial grâce à leurs excellentes propriétés mécaniques, leur résistance aux chocs et à la fatigue, tout en restant plus légers que les matériaux conventionnels. Au cours des dernières années, l'industrie automobile a montré un intérêt croissant pour les procédés de fabrication et de transformation de matériaux composites à matrice thermoplastiques. Cela favorisé par le développement et l'optimisation des procèdes de mise en forme tels que le thermostampage, en vue de la réduction de temps de cycle. La modélisation et la simulation de ce procédé sont des étapes importantes pour la prédiction des propriétés mécaniques et de la faisabilité technique des pièces à géométrie complexe. Elles permettent d'optimiser les paramètres de fabrication et du procédé lui-même. À cette fin, ce travail propose une approche pour la simulation de la mise en forme des matériaux composites préimprégnés thermoplastiques. Un modèle viscohyperélastique avec une dépendance à la température a été proposé dans l'objectif de décrire le comportement du composite thermoplastique à l'état fondu. Et permets de faire des simulations de mise en forme à différentes températures. Au cours cette simulation, des calculs thermiques et mécaniques sont effectués de manière séquentielle afin d'actualiser les propriétés mécaniques avec l'évolution du champ température. L'identification des propriétés thermiques sont obtenues par homogénéisation à partir des analyses au niveau mésoscopique du matériau. La comparaison de la simulation avec le thermoformage expérimental d'une pièce représentative de l'industrie automobile analyse la pertinence de l'approche proposéePre-impregnated thermoplastic composites are widely used in the aerospace industry for their excellent mechanical properties, impact resistance and fatigue strength all at lower density than other common materials. In recent years, the automotive industry has shown increasing interest in the manufacturing processes of thermoplastic-matrix composites materials, especially in thermoforming techniques for their rapid cycle times and the possible use of pre-existing equipment. An important step in the prediction of the mechanical properties and technical feasibility of parts with complex geometry is the use of modelling and numerical simulations of these forming processes which can also be capitalized to optimize manufacturing practices.This work offers an approach to the simulation of thermoplastic prepreg composites forming. The proposed model is based on convolution integrals defined under the principles of irreversible thermodynamics and within a hyperelastic framework. The simulation of thermoplastic prepreg forming is achieved by alternate thermal and mechanical analyses. The thermal properties are obtained from a mesoscopic analysis and a homogenization procedure. The comparison of the simulation with an experimental thermoforming of a part representative of automotive applications shows the efficiency of the approach
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Trinh, Ngoc Thuy. "Sur la modélisation du comportement thermomécanique et métallurgique des aciers. Application au procédé de soudage et de traitements thermiques". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004738.
Texto completoResumen
Le travail de la thèse porte sur la modélisation fine des lois de comportement thermomécaniques et métallurgiques des aciers afin de déterminer l'état mécanique résiduel des structures lors d'une opération de soudage. Il s'agit de définir les cinétiques de transformation de phases à l'état solide ainsi que le comportement mécanique du matériau multiphasé. Dans un cadre théorique original-les matériaux standards généralisés avec des liaisons internes-nous avons proposé des modèles de comportement pour un matériau multiphasé pour lesquels le comportement mécanique propre à chaque phase est supposé connu. Le comportement macroscopique du mélange est ensuite obtenu via l'hypothèse de Reuss (modèle en série). Soulignons que chaque phase peut présenter un comportement spécifique (plastique ou viscoplastique) et l'effet de la plasticité de transformation (TRIP¬-TRansformation Induced Plasticity) peut être prise en compte, ce qui constitue l'originalité de la thèse. Les modèles ont été implantés dans COMSOL-Multiphysics et deux simulations ont été effectuées dans le but de reproduire des essais représentatifs des phénomènes rencontrés lors d'une opération de soudage ou de traitement thermique des aciers. Les résultats fournis par nos modèles ont été comparés aux résultats expérimentaux issus de la littérature. On a pu ainsi montré que les évolutions thermiques, métallurgiques et mécaniques corrèlent de manière satisfaisante avec l'expérience. Cela confirme la performance et la souplesse de notre approche dans la simulation numérique des structures métalliques sous chargements thermomécaniques anisothermes avec la présence de transformations microstructurales.
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Le, Corre Benjamin. "Thermoformage du verre - Développement numérique d'un modèle thermomécanique". Phd thesis, Université de Lorraine, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00975511.
Texto completoResumen
Ce travail de thèse est dédié à la modélisation du thermoformage du verre. Le procédé consiste à déformer une plaque de verre sous l'effet de son propre poids. Posée sur un support et placée dans un four, la température de la pièce augmente et sa viscosité diminue, ce qui permet d'obtenir la forme désirée. Les simulations numériques, qui se basent sur un modèle thermomécanique, doivent permettre de mieux comprendre l'influence, sur le produit final, des différents paramètres d'essai, comme le chargement thermique, la géométrie et le matériau du moule ou encore la forme initiale de la pièce. Pour ce faire, le logiciel commercial Abaqus®, qui utilise une méthode de résolution des calculs par éléments finis, prend en charge les aspects mécaniques et conductifs. En revanche, comme le verre est un milieu semi-transparent, la modélisation du transfert radiatif est complexe et nécessite le développement d'un code se basant sur une méthode de Monte Carlo dite réciproque. La méthode a été validée en deux dimensions sur des cas-tests de la littérature scientifique. Le code a ensuite été implémenté dans le logiciel Abaqus® afin de réaliser des simulations de thermoformage sur moule et en suspension. Le verre est considéré comme un matériau élasto-visco-plastique obéissant à un modèle de Maxwell simple et la thermodépendance de la viscosité est prise en compte par une loi WLF. Une attention particulière a été accordée au modèle radiatif. Différentes hypothèses, issues de la littérature scientifique, sont testées afin de vérifier leur validité dans notre cas d'étude.
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Wong, Jonathan. "ANALYSE DE L'ENDOMMAGEMENT PAR FATIGUE THERMIQUE ET MODELISATION DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE DE COUPLES DISQUES-GARNITURES DE TYPE TGV". Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00222866.
Texto completoResumen
Le contexte industriel de la thèse est de comprendre et modéliser la sollicitation thermique des disques de frein de TGV afin d'en déduire l'endommagement en surface. Pour les quatre types de garnitures commerciales utilisées, l'endommagement se traduit par l'apparition rapide d'un réseau de faïençage superficiel, qui peut conduire, dans certains cas, au développement d'une fissure macroscopique. L'étude procède en trois étapes : i) connaître les chargements thermiques subis par le disque, en fonction des caractéristiques de la garniture utilisée ; ii) déterminer les champs de contrainte et déformation au cours de freinages types ; iii) analyser leur criticité eu égard aux risques de faïençage et fissuration. Pour cela, une nouvelle campagne sur banc d'essai à l'échelle 1 a été menée en portant une attention particulière sur les mesures thermiques. D'un point de vue modélisation numérique, des modèles 2D et 3D du disque sont utilisés pour la simulation de cercles chauds ou de points chauds. La sollicitation thermomécanique est analysée pour les différents types de garniture, soit à partir de champs thermiques simplifiés, soit à partir des films thermographiques issus des essais. Enfin, un modèle complet du système de freinage complet est utilisé pour mettre en évidence les paramètres de la garniture influant sur la localisation du flux thermique et la répartition de pression de contact. Des études paramétriques sont alors menées pour dégager l'influence des paramètres physiques et mécaniques des garnitures, et proposer dans une démarche prédictive des voies d'amélioration dans la conception de nouvelles garnitures moins préjudiciables vis-à-vis des risques de fissuration.
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Mostallino, Roberto. "Développement de diodes laser émettant à 975nm de très forte puissance, rendement à la prise élevé et stabilisées en longueur d’onde pour pompage de fibres dopées et réalisation de lasers à fibre". Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0132/document.
Texto completoResumen
Cette thèse CIFRE adresse le développement de diodes laser, émettant à 975nm, de très forte puissance, rendement à la prise élevé, et stabilisées en longueur d’onde pour pompage de fibres dopées Er/Yb et réalisation de lasers à fibre. La thèse a été développée dans le cadre d’un partenariat étroit entre le Laboratoire IMS, le GIE III-V Lab, principal fondeur français de composants à semiconducteurs III-V pour des applications électroniques et photoniques, et THALES Research & Technology à Palaiseau en région parisienne. Un travail en profondeur de caractérisation et d’analyse a porté sur les aspects thermiques qui contribuent, en particulier,à limiter les niveaux de puissance optique de sortie. Dans ce cadre, nous avons réalisé un ensemble de caractérisations complémentaires au GIE III-V lab et à l’IMS nous permettant d’envisager des solutions correctives d’optimisation technologique portant en particulier sur la profondeur de gravure définissant la largeur de la zone d’émission et la nature du substrat dissipateur. Ces solutions ont été proposées à partir de modélisations physiques mises en oeuvre avec un simulateur dédié, propriété de III-V Lab et de simulations par éléments finis thermiques et thermomécaniques (approche multiphysique) de la structure microassemblée définitive. Ces travaux se sont prolongés par la fabrication et la caractérisation électro-optique et thermique de plusieurs structures verticales : LOC (Large Optical Cavity), SLOC (Super Large OpticalCavity) et AOC (Asymetrical Optical Cavity). Les diodes laser de type LOC et SLOC sont stabilisées en longueur d’onde en intégrant un réseau de Bragg (DFB). Une puissance optique de 8W avec une efficacité de 60% a été obtenue ; ce qui permet de situer ces travaux à l’état de l’art international notamment vis-à-vis de ceux publiés par l’Institut Ferdinand-Braun.L’originalité des travaux menés dans cette thèse nous a permis d’avoir accès à une bourse du Cluster européen « Laserlab » (The Integrated Initiative of European Laser Research Infrastructures), pour conduire des campagnes d’expérimentation à l’Institut Max Born à Berlin dans le groupe du Dr J.W. Tomm. Les travaux ont porté sur la caractérisation thermique de ces diodes laser de forte puissance émettant à 975nm, à double hétérostructure symétrique et asymétrique (SLOC et AOC), en utilisant des techniques complémentaires (microphotoluminescence,photoluminescence résolue en temps, spectroscopie de photocourant et mesures L-I pulsées) et permettant d’évaluer le type de contraintes résiduelles apportées par les étapes de report de la diode Laser ainsi que la cinétique de dégradation catastrophique de type CODThis PhD addresses the development of high-power laser diodes emitting at 975nm withhigh efficiency and wavelength stabilized using a Bragg grating. This thesis was conducted in the framework of a close partnership between IMS Laboratory, the GIE III-V lab, who is themain French founder of III-V semiconductor devices for electronic and photonic applications,and THALES Research & Technology in Palaiseau. An in-depth characterization and analysiswork has addressed thermal aspects that contribute, in particular, to limit the optical outputpower of a laser diode. In such a context, we have carried out a set of complementary characterizations both at III-V lab and IMS allowing us to provide some corrective solutionsfor technological optimization concerning the etching depth of the grooves that defines the emitting stripe of the laser diode and the nature of the submount acting as a thermocompensator.These solutions have been proposed from optical modelling implemented with a dedicated simulator, property of III-V lab, and thermal and thermomechanical (multiphysics approach) finite element simulations of the overall microassembled structure. All this work has resulted in the fabrication as well as electro-optical and thermal characterizations of three vertical structures namely LOC (Large Optical Cavity), SLOC (Super Large Optical Cavity)and AOC (Asymmetrical Optical Cavity). The LOC and SLOC vertical structures have been processed with a Fabry-Perot cavity and also including a Bragg grating (DFB architecture) while the AOC one was only fabricated with a Fabry-Perot cavity. State-of-the-art results aredemonstrated since in particular an optical power of 8W with an efficiency of 60% has been obtained that can be compared to those recently published by the Ferdinand-Braun Institute.The originality of the work carried out in this PhD has allowed us to receive a grant from the European Laserlab Cluster (The Integrated Initiative of the European Laser Research Infrastructures), to conduct dedicated experiments at the Max-Born Institute (Berlin) in thegroup of Dr. J.W. Tomm. The work aimed to characterize mechanical strain of the laser diode induced by the soldering process. Two vertical structures (SLOC and AOC) were investigated using complementary techniques (microphotoluminescence, time-resolved photoluminescence,photocurrent spectroscopy and pulsed L-I measurements), allowing to quantify the level of residual stress provided by the laser diode mounting process as well as the kinetics of the catastrophic degradation process (COD)
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Sauveplane, Jean-Baptiste. "Caractérisation thermomécanique de films métalliques déposés en couche mince pour la simulation de la fiabilité de composants microélectroniques de puissance". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00158019.
Texto completoResumen
La fiabilité de la simulation thermomécanique de composants de puissance est fortement liée à la précision des paramètres mécaniques tels que le module de Young (E) et le coefficient de dilatation thermique (CTE) des matériaux le constituant. La plupart du temps, les valeurs disponibles dans la littérature concernent les matériaux massifs, de plus leurs variations en fonction de la température ainsi que l'évolution de ces propriétés lors de cycles de fatigue sont rarement données. Afin de répondre à ce besoin, une technique a été développée utilisant une micro poutre bicouche (cantilever) qui possède la propriété de se courber lorsqu'elle subit un échauffement. Le module de Young et le cSfficient de dilation thermique de l'aluminium de 4µm et 10µm d'épaisseur, déposé par DC magnétron sputering, ont ainsi été mesurés avec précision. Les structures ont ensuite été soumises à des vibrations harmoniques forcées afin de caractériser l'évolution du module de Young lors de cycles de fatigue répétés. Les propriétés mécaniques des matériaux déterminées de manière expérimentale ont été implémentées dans un modèle éléments finis d'un composant de puissance à très faible résistance à l'état passant (RON) de Freescale semiconducteur. Des simulations électro-thermo-mécaniques ont été effectuées permettant d'évaluer l'impact des connexions entre la puce et le boîtier sur le RON du composant, sur la distribution des températures ainsi que sur les contraintes générées dans les matériaux.
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Cardinaux, David. "Étude et modélisation numérique 3D par éléments finis d'un procédé de traitement thermique de tôles embouties après chauffage par induction : Application à un renfort de pied central automobile". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00345259.
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Le traitement thermique des aciers après chauffage par induction localisé est un procédé aujourd'hui répandu, notamment dans l'industrie automobile. Ce type de procédés a fait ses preuves dans le cadre de pièces massives, mais les distorsions générées sont encore parfois insuffisamment maîtrisées lorsqu'il s'agit de tôles minces. PSA-Peugeot-Citroën s'intéresse alors à l'étude et la compréhension des phénomènes en jeu ainsi qu'à la simulation numérique de tels procédés. C'est alors dans cette démarche et dans le cadre d'un partenariat entre le Cemef et PSA, que s'inscrit ce travail appliqué au traitement thermique d'un renfort de pied central. Un procédé aussi complexe nécessite la compréhension de la thermique, de la mécanique, de la métallurgie, de l'électromagnétisme, ainsi que de leurs interactions mutuelles au chauffage comme au refroidissement. Ce travail se trouve alors au carrefour de plusieurs disciplines comme la thermomécanique et l'électromagnétisme, ainsi que les méthodes numériques et l'étude expérimentale. Il fait suite à divers travaux réalisés au laboratoire concernant la thermique ou la mécanique, ainsi qu'une thèse précédente portant sur la modélisation numérique couplée de la trempe. Il constitue également la première approche 3D des procédés de chauffage par induction et des couplages multi physiques qui en découlent. La présentation de ce travail se décompose en 3 grandes parties. Premièrement, on décrit le contexte industriel, la problématique et l'historique de l'étude du procédé, pour en arriver aux études expérimentales réalisées dans ce travail : une porte sur le procédé industriel et l'autre sur un modèle simplifié que nous avons conçu pour une meilleure compréhension des phénomènes physiques qui génèrent les distorsions. Ces études expérimentales, riches en résultats, soulignent la nécessité d'un outil numérique pour aller encore plus loin dans la compréhension physique du procédé. Nous poursuivons alors sur trois chapitres présentant les modèles numériques par éléments finis, développés et utilisés dans le code de calcul pour simuler les problèmes couplés : thermique / électromagnétisme, mécanique / métallurgie et l'ensemble de la structure couplée. La troisième et dernière partie du rapport traite, d'une part, de la mise en donnée d'un cas semi-industriel ainsi que de la caractérisation des paramètres, et d'autre part, des résultats numériques obtenus et de leur comparaison avec les résultats expérimentaux. Le modèle développé permet d'estimer dans une première approche les distorsions subies par une structure mince lors de son traitement thermique localisé par induction. Le code de calcul actuel forme une base solide pour de futures évolutions permettant de simuler des problèmes industriels complexes.
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Bardel, Didier. "Rôle de la microstructure d'un alliage à durcissement structural sur son comportement et sa tenue mécanique sous sollicitations cycliques après un transitoire thermique". Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0045/document.
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Pour fabriquer le caisson-coeur du futur réacteur expérimental Jules Horowitz (RJH), un assemblage de viroles est effectué à l'aide d'un procédé haute énergie : le soudage par faisceau d'électrons (FE). L'aluminium 6061-T6 qui a été choisi pour la fabrication de ces viroles est un alliage à durcissement structural, ce qui signifie que ses propriétés mécaniques sont très fortement dépendantes de son état de précipitation. Lors du soudage des viroles, l'état microstructural du matériau est affecté : on assiste notamment à une dégradation de l'état fin de précipitation (T6). Les conséquences de cette dégradation microstructurale sont diverses. Notamment, l'évolution de l'état de précipitation au cours du soudage engendre une variation du comportement mécanique et impactera donc la distribution des contraintes résiduelles. De plus, les propriétés mécaniques en service à proximité du joint soudé seront grandement modifiées, on assiste par exemple à une chute de la limite d'élasticité. Dans ce travail, des essais cycliques ont été effectués après des chargements thermiques représentatifs d'une opération de soudage mais aussi pendant des essais isothermes. L'analyse de ces résultats et la confrontation à des mesures de Diffusion de Neutrons aux Petits Angles (DNPA) et de Microscopie Electronique en Transmission (MET) permettent de comprendre les effets de la précipitation sur la loi de comportement de l'alliage. Afin de prédire les évolutions microstructurales et mécaniques dans l'alliage 6061, un logiciel de précipitation a été implémenté et couplé à un modèle élastoplastique à base physique. Les résultats obtenus permettent de représenter la grande variété de comportement observé lors de la campagne expérimentale. Un couplage entre simulation éléments finis thermique et précipitation a été effectué et permet d'ouvrir des perspectives de simulations plus physiques pour ce type d'alliageIn order to assemble the pressure vessel of experimental Reactor Jules Horowitz (RJH) of France in the future, the electron beam welding process will be used. Several ferrules in a 6061-T6 age hardening aluminum alloy are used for manufacturing this vessel. The fine precipitation state (T6) is affected significantly by the electron beam welding process. Consequently, this microstructural degradation leads to an evolution of the mechanical behaviour and thus will affect the distribution of residual stresses. Moreover, the mechanical properties of the weld joint at ambiant temperature can be modified, such as the yield stress that may drop from 280 MPa to 55 MPa. In this work, cyclic tensile tests have been performed after anisothermal histories representative of welding and during isothermal treatments. The analysis of these results is compared with Small Angles Neutrons Scattering (SANS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) characterizations that allow to understand the effect of the precipitation on the material behaviour. To predict the microstructural evolutions in the 6061 structure, a precipitation model has been developped. The precipitation software "PreciSo" coupled with a Finite Element thermal simulations and elastoplastic models allows to open new prospectives in the physical-based simulations domain
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Feng, Wei. "CARACTERISATION EXPERIMENTALE ET SIMULATION PHYSIQUE DES MECANISMES DE DEGRADATION DES INTERCONNEXIONS SANS PLOMB DANS LES TECHNOLOGIES D'ASSEMBLAGE A TRES FORTE DENSITE D'INTEGRATION " BOITIER SUR BOITIER "". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00989552.
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Les assemblages PoP pour " Package on Package " permettent d'augmenter fortement la densité d'intégration des circuits et systèmes microélectroniques, par superposition de plusieurs éléments semi-conducteurs actifs. Les interconnexions internes de ces systèmes sont alors soumises à des contraintes jamais atteintes. Nous avons pu identifier, caractériser, modéliser et simuler les mécanismes de défaillance potentiels propres à ces assemblages, et leur évolution : * Les gauchissements dans la phase d'assemblage du " PoP " et ses contraintes thermomécaniques sont plus importants que ceux de chacun des composants individuels. Un modèle analytique original a été construit et mis en ligne afin d'évaluer a priori ce gauchissement. * Les comportements hygroscopiques et hygromécaniques sont simulés et mesurés par une approche originale. L'assemblage " PoP " absorbe plus d'humidité que la somme des deux composants individuels, mais son gauchissement hygromécanique et ses contraintes hygromécaniques sont moins élevées. * Deux types d'essais de vieillissement accéléré sont réalisés pour étudier la fiabilité du " PoP " assemblé sur circuit imprimé : des cycles thermiques et des tests sous fort courant et température élevée. Dans ces deux types d'essais, l'assemblage d'un composant " top " sur un autre composant " bottom " pour former un PoP augmente les risques de défaillances. * L'évolution de la microstructure selon le type de vieillissement est comparée par des analyses physiques et physico-chimiques. Les fissures sont toujours situées dans l'interface substrat/billes, qui correspond aux zones critiques prédites par les simulations.
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Haxaire, Adrien. "Etude du comportement couplé thermo-hydro-mécanique et chimique (THMC) des argiles profondes". Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0101/these.pdf.
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L'enfouissement de déchets nucléaires dans l'argile de l'Est fait interagir quatre phénomènes: thermique, hydrique, mécanique et chimique. Les modèles THMC existants traitent les réactions chimiques indirectement, par l'introduction d'un paramètre contenant toute l'information de la réaction. Aussi, il était nécessaire d'élaborer un modèle complet, traitant les quatre phénomènes à égale mesure, et qui puisse expliciter de manière directe leurs couplages. Ce travail est composé de trois parties. La partie théorique constitue une part importante du travail. La totalité du cadre thermodynamique a été redéfini pour inclure les phénomènes chimiques. Les réactions chimiques sont représentées par la vitesse de réaction, pont vers la thermodynamique chimique, seul outil capable de les décrire avec précision. Le modèle est implémenté dans Castem 2000. Des procédures hydriques et chimiques devaient être intégrées au code. Le couplage entre les quatre phénomènes est effectué à la fin de chaque itération temporelle. La troisième partie de ce travail de recherche est la confrontation du modèle aux données expérimentales présentes dans la littérature. Les perspectives de ce travail sont nombreuses. Premièrement, d'autres coefficients doivent être déterminés. Le modèle doit être amélioré en intégrant les parties non linéaires des phénomènes. Le code de calcul peut être optimisé en créant une procédure qui itère tous les phénomènes en même temps, afin de produire un couplage fortThe storage of nuclear wastes in the Bure clay makes interact four types of phenomena: thermal, hydric, mechanical and chemical. Existing THMC models consider chemical reactions indirectly, through a parameter containing the whole information about the reaction. Thus, it was necessary to build a complete model, which would allow to consider every phenomenon, and which could take their couplings into account. This work is made of three parts. The theoretical part constitues an important part of the work. The whole thermodynamical framework has been redefined to take into account chemical reactions. They are represented by the reaction rate, the gate to chemical thermodynamics, the only way to describe them accurately. The model is implemented in Castem 2000. Hydric and chemical procedures have been integrated in the code. The couplings between the phenomena is done at end of time step. The third part is the confrontation of the model to experimental data found in the literature. This work offers many prospects. Firstly, other oefficients have to be determined. The model has to be upgarded by integrating the non linear parts of the phenomena. The numerical code may be optimised by developping a new procedure that computes which resolves the four phenomena for every iteration, in order to produce strong couplings
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Feng, Wei. "Caractérisation expérimentale et simulation physique des mécanismes de dégradation des interconnexions sans plomb dans les technologies d’assemblage a trés forte densite d’intégration « boitier sur boitier »". Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14014/document.
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Les assemblages PoP pour « Package on Package » permettent d’augmenter fortement la densité d’intégration des circuits et systèmes microélectroniques, par superposition de plusieurs éléments semi-conducteurs actifs. Les interconnexions internes de ces systèmes sont alors soumises à des contraintes jamais atteintes. Nous avons pu identifier, caractériser, modéliser et simuler les mécanismes de défaillance potentiels propres à ces assemblages, et leur évolution : • Les gauchissements dans la phase d’assemblage du « PoP » et ses contraintes thermomécaniques sont plus importants que ceux de chacun des composants individuels. Un modèle analytique original a été construit et mis en ligne afin d’évaluer a priori ce gauchissement. • Les comportements hygroscopiques et hygromécaniques sont simulés et mesurés par une approche originale. L’assemblage « PoP » absorbe plus d’humidité que la somme des deux composants individuels, mais son gauchissement hygromécanique et ses contraintes hygromécaniques sont moins élevées. • Deux types d’essais de vieillissement accéléré sont réalisés pour étudier la fiabilité du « PoP » assemblé sur circuit imprimé : des cycles thermiques et des tests sous fort courant et température élevée. Dans ces deux types d’essais, l’assemblage d’un composant « top » sur un autre composant « bottom » pour former un PoP augmente les risques de défaillances. • L’évolution de la microstructure selon le type de vieillissement est comparée par des analyses physiques et physico-chimiques. Les fissures sont toujours situées dans l’interface substrat/billes, qui correspond aux zones critiques prédites par les simulationsThe assemblies PoP (Package on Package) can greatly increase the integration density of microelectronic circuits and systems, by vertically combining discrete semiconductor elements. The interconnections of these systems suffer the stresses never reached before. We were able to identify, characterize, model and simulate the potential failure mechanisms of these assemblies and their evolution: • The warpage in the assembly phase and thermomechanical stress of "PoP" are more serious than the individual components. An original analytical model has been built and put online for pre-estimating this warpage. • The hygroscopic and hygromechanical behaviors are simulated and measured by an original method. The assembly "PoP" absorbs more moisture than the sum of the individual components, but its hygromechanical warpage and stress are smaller. • Two types of accelerated aging tests are performed to study the reliability of "PoP" at the board level: the thermal cycling and the testing under current and temperature. In both types of tests, assembly a component "top" on another component "bottom" to form a “PoP” increases the risk of failure. • The microstructure evolution depending on the type of aging is compared by the physical and physico-chemical analysis. The cracks are always located in the interface substrate/balls, which corresponds to the critical areas predicted by the simulations
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Terzolo, Laurent. "Vers une prédiction de la durée de vie des outils de forge à chaud par la détermination numérique du régime thermique et de l'usure abrasive". Phd thesis, Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1236.
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Dans le domaine de la forge, la problématique de la réduction des coûts de production se fait ressentir à plusieurs niveaux de la fabrication. Un point essentiel concerne la réduction du coût d'outillage par pièce forgée. La simulation numérique permet d’effectuer des études de faisabilité à coût réduit. On peut désormais utiliser la simulation numérique dans une approche d’optimisation des outillages. Pour augmenter la durée de vie des outils, il faudra prendre en compte deux facteurs essentiels : l’usure et les sollicitations thermomécaniques subies part les outils. Dans cette thèse, nous avons d’abord mis au point une formulation thermo-mécanique et numérique du problème thermo-mécanique couplé sur le système complet pièces-outillages. La résolution de ce problème multi-corps nous a permis de modéliser le comportement des outils au cours du procédé de forgeage à chaud. Les temps calculs importants générés par ce type d’approche nous ont conduit à mettre au point et à tester différentes stratégies algorithmiques pour permettre de réduire les temps de calcul. Ces stratégies sont maintenant utilisables et leur comparaison a mis en évidence leurs avantages relatifs. Il s’agira en fait dans la plupart des cas de faire un compromis entre la durée des calculs et la précision souhaitée. Les résultats présentés ici permettront aux futurs modélisateurs de faire le choix entre ces différentes méthodes. Les résultats thermo-mécaniques obtenus sur les outillages nous ont permis de mettre en place un modèle de calcul d’usure, ainsi qu’une stratégie de calcul pour obtenir dans des temps raisonnables des résultats sur des cas de cyclage, pour mieux simuler des passes de forgeageIn forging industry, we want to decrease production costs, in order to obtain the cheapest rate : tool cost / workpiece. Numerical simulation permit to study feasability using low cost developpements. Nowadays, we can use numerical simulation to optimize tool shape. To increase, tool life, we must take into account two main factors : wear and thermal-mechanical loads undergone by tools. In this document, we use a thermal-mechanical and a numerical formulation for a thermal-mechanical coupled problem for a complete system : tool/workpiece. The solution of this problem, permit us to simulate tool behaviour during hot forging process. CPU time increase because of this formulation, so we investigate several strategies to decrease this CPU time. We can use those strategies and after comparing them, we can notice their own advantages. For each method, user must choose between time and reliabilty. This document, can help user to choose the best method to solve his problem. Thanks to thermal and mechanical results obtained on the tools, we can simulate tool wear. Then finally, we implemented four different methods to simulate thermal and mechanical cycling, in order to simulate forging passes
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Kakou, Luc Arnaud N'Doua. "Mesures et modélisations multi-physiques des dispositifs GaN pour la co-intégration SiP en technologie FOWLP". Electronic Thesis or Diss., Limoges, 2024. http://www.theses.fr/2024LIMO0123.
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Cette thèse, en lien avec le projet SMART3 du plan nano 2022, a pour but d’évaluer et de développer de nouvelles technologies de packaging 2D et 3D pour répondre à l’intégration hétérogène de différentes technologies de semi-conducteurs (GaN, AsGa, Si, …) afin de concevoir des systèmes entièrement intégrés appelés « System in Package ». La technologie utilisée est du type FO-WLP (Fan Out Wafer Level Packaging). Les défis d’intégration avec cette technologie nécessitent le plus souvent une approche multiphysique et un co-design circuits boitier pour permettre d’allier performances et fiabilité. Mon travail s’est focalisé sur les aspects thermiques et thermomécaniques de certains véhicules de test du projet et sur la comparaison avec des mesures thermiques et thermomécaniques. Les aspects multi-échelles ont également été abordés puisque nous avons par exemple effectué l’analyse thermique d’un dispositif en partant du transistor, en passant par le SiP et le SiP monté sur un PCB. D’un point de de vue thermomécanique, nous nous sommes intéressés au calcul de la déformation « warpage » dans les SiP. Nous avons comparé avec succès mesures et simulations sur le véhicule de test RIC 4X4The aim of this thesis, which is linked to the SMART3 project of the nano 2022 plan, is to evaluate and develop new 2D and 3D packaging technologies to address the heterogeneous integration of different semiconductor technologies (GaN, GaAs, Si, ...) in order to design fully integrated systems known as ‘System in Package’. The technology used is FO-WLP (Fan Out Wafer Level Packaging). The challenges with this technology require a multiphysics approach and, very often, the co-design of the circuits with the package to combine performance and reliability. My work focused on the thermal and thermomechanical aspects of some test vehicles of the project and on their comparison with thermal and thermomechanical measurements. Multi-scale aspects were also addressed, as we carried out the thermal analysis of a device starting from the transistor, passing through the SiP and the SiP mounted on a PCB. From a thermomechanical point of view, we were interested in the calculation of warpage deformation in SiP. We have successfully compared measurement and simulation on the RIC 4x4 test vehicle
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Meissonnier, Franck. "Couplages thermomécaniques et homogénéisation". Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20263.
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Nous etudions le comportement thermomecanique des milieux heterogenes a l'aide d'une methode d'homogeneisation. La modelisation du comportement thermomecanique de chacun des constituants dumilieu heterogene est obtenue en utilisant le formalisme des materiaux standard generalises. Les problemes issus de l'homogeneisation sont resolus par des techniques numeriques que l'on presente en detail. Notre contribution touche plusieurs domaines et aspects de la thermomecanique: thermoelasticite lineaire couplee, thermoviscoelasticite lineaire couplee de type kelvin-voigt et thermoelasticite non lineaire. Trois applications sont presentees: 1. Analyse multi-echelles des contraintes d'origine thermique dans un materiau composite soumis a un refroidissement. Deux types de composite sont etudies: fibres nues, puis fibres enrobees, noyees dans une matrice. Nous proposons un modele de decohesion entre les heterogenites et la matrice. 2. Contribution a l'etude du phenomene de localisation observe au cours du processus de deformation de materiaux thermosensibles, par la prise en compte des couplages thermomecaniques. Cette etude est menee a l'echelle macroscopique. 3. Etude multi-echelles du comportement d'alliages a memoire de forme polycristallins. Dans les deux dernieres applications, nous comparons les resultats des simulations numeriques a des resultats experimentaux
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Benadla, Zahira. "Modélisation et simulation thermomécanique du soudage". Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1571.
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Ce travail vise à la prédiction des contraintes et distorsions résiduelles générées par une opération de soudage. Un modèle éléments finis basé sur des analyses thermomécaniques semi-couplées est proposé et validé sur des tests. Tout d'abord, une structure axisymétrique est étudiée. Ce test met en jeu des gradients de température et de contraintes et semble utile en vue de valider la loi de comportement thermomécanique et permet de faire le choix d'écrouissage le plus représentatif (cinématique ou isotrope). Ensuite, une véritable opération de soudage est considérée qui fait appel à une source de chaleur mobile. Une simulation tridimensionnelle est réalisée et comparée à des mesures. Ces dernières servent également de support pour identifier les paramètres liés à la source de chaleur. Enfin et dans le but de réduire les temps de calcul rencontrés lors d'une analyse tridimensionnelle, un modèle dit mixte est proposé. Ce modèle est comparé au modèle tridimensionnel qui sert de référenceThis research is concerned with the prediction of residual constraints and distorsions generated by, welding process. A finite elements model based on semi-coupled thermomechanical analyses is proposed and validated on tests. Ln a first time, a axisymetric structure is studied. Ln this analysis gradients of temperature and contraints are imposed. This test permit us to validate the thermomechanical behavior law and to choose the most representative hardening (kinematic or isotropic). Then, a real operation of welding is considered. Ln this example a mobile heat source is used. A tridimensional simulation is studied and compared to measures. These measures also act as support to identify a heat source parameters. Finally, a mixed model is proposed. This model permit to reduce computational times. A numerical comparison of mixed model results with molumic model results allowed us to validate development
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Belhenini, Soufyane. "Etude de structures de composants micro-électroniques innovants (3D) : caractérisation, modélisation et fiabilité des démonstrateurs 3D sous sollicitations mécaniques et thermomécaniques". Thesis, Tours, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUR4029/document.
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Cette étude constitue une contribution dans un grand projet européen dénommé : 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). La fiabilité mécanique et thermomécanique des composants 3D a été étudiée par des essais normalisés et des simulations numériques. L’essai de chute et le cyclage thermique ont été sélectionnés pour la présente étude. Des analyses de défaillance sont menées pour compléter les approches expérimentales. Les propriétés mécaniques des éléments constituant les composants ont fait l’objet d’une compagne de caractérisation complétée par des recherches bibliographiques. Les simulations numériques, dynamiques transitoires pour l’essai de chute et thermomécanique pour l’essai de cyclage thermique, ont été réalisées pour une estimation numérique de la tenue mécanique des composants. Les modèles numériques sont utilisés pour optimiser le design des composants et prédire les durées de vie en utilisant un modèle de fatigueThis work establishes a contribution in an important European project mentioned 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). The mechanical and thermomechanical reliability of 3D microelectronic components are studied by employing standardized tests and numerical modeling. The board level drop test and thermal cycling reliability tests are selected for this study. Failures analysis has been used to complete the experimental study. The mechanical properties of elements constituting the microelectronic components were characterized using DMA, tensile test and nanoindentation. Bibliographical researches have been done in order to complete the materials properties data. Numerical simulations using submodeling technique were carried out using a transient dynamic model to simulate the drop test and a thermomechanical model for the thermal cycling test. Numerical results were employing in the design optimization of 3D components and the life prediction using a fatigue model
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Ranjbar-Far, Maryam. "Simulation numérique du comportement thermomécanique de systèmes multicouches : application au cas du système barrière thermique". Limoges, 2010. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4bbcd4d8-f46f-4418-912d-9ba45d4ff82d/blobholder:0/2010LIMO4069.pdf.
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Les barrières thermiques obtenues par procédé de projection plasmasont largement utilisées pour prolonger la durée de vie des composants de la turbine. En raison de la faible conductivité thermique de la couche céramique, la température du substrat peut diminuer de quelques centaines de degrés. Un nouveau modèle par éléments finis a été développé pour évaluer les contraintes induites par le cyclage thermique et le développement des fissures dans un système barrière thermique obtenue par procédé de projection plasma. Un calcul thermomécanique a été réalisé en utilisant une distribution de température non homogène et prend en compte les effets des contraintes résiduelles issues du procédé d’élaboration, les propriétés thermiques et mécaniques, la morphologie de l’interface, l'oxydation et la déformation par fluage sur les contraintes locales qui sont responsables de la propagation des micro-fissures au cours du refroidissement, en particulier, près de l'interface métal/céramique. La propagation de fissures dans le système est simulée en fonction de la morphologie d'interface et de l'épaisseur de la couche d’oxyde, grâce à l'outil de contact "Debond" présent dans le code par éléments finis ABAQUS. Les résultats montrent que le système ayant une interface sinusoïdale uniforme supporte des contraintes plus élevés que celles supportées par un système à interface non-uniforme. En outre, afin de prolonger la durée de vie et d'améliorer la fiabilité des systèmes barrières thermiques, nous devons contrôler la croissance de la couche d'oxydeAir plasma sprayed thermal barrier coatings protection is widely used to prolong the lifetime of turbine components. Due to the low thermal conductivity of the top-coat layer, the substrate temperature can decrease by some hundred degrees. A finite element model is developed to evaluate the stresses induced by the thermal cycling and crack development in a typical plasma sprayed thermal barrier coatings system. A new thermo-mechanical model has been designed to function using a non-homogenous temperature distribution andtakes into account the effects of the residual stress generated due to coating process, the thermal and mechanical properties, the morphology of the top-coat/bond-coat interface, oxidation and creep deformation on the local stresses that are responsible of the micro-crack propagation during cooling, especially near the metal/ceramic interface. Crack propagation at the system is simulated as function of interface morphology and oxidation thickness, thanks tothe contact tool “Debond” present in the ABAQUS finite element code. The results show that the system having homogenous and uniform interface supports well the stress in comparison to the one having a non-uniform interface morphology of the interface. In addition, in order to extend the lifetime and to improve the reliability of TBC systems, we have to control the growth of the oxide layer
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Pradere, Christophe. "Caractérisation thermique et thermomécanique de fibres de carbone et céramique à très haute température". Phd thesis, Bordeaux, ENSAM, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001547.
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Ce travail, motivé par un besoin industriel, a pour objectif de déterminer les propriétés thermiques et thermomécaniques de fibres micrométriques de carbone et céramique à très haute température (1000-3000 K). Afin de fournir des mesures à de telles échelles et sur une telle gamme de température, notre étude a porté sur: la modélisation des phénomènes, le développement de méthodes d'identification stables, l'optimisation expérimentale et la recherche d'erreurs. En plus de ce travail important de développement de méthodes de mesures, un effort particulier a consisté à réaliser un maximum de caractérisations susceptibles d'apporter une connaissance précise des propriétés thermiques et thermomécaniques (inconnues jusqu'à présent) des fibres de carbone. Dans la première partie, relative à la détermination des propriétés thermomécaniques des fibres, la difficulté peut se résumer à la mise en oeuvre de méthodes susceptibles de détecter avec précision, à très haute température, des variations de l'ordre de quelques nanomètres sur des matériaux dont la dimension caractéristique est d'environ 10 mm. La méthode développée permet de réaliser indifféremment des mesures du coefficient de dilatation transverse et du coefficient de Poisson. Dans la deuxième partie, on détermine d'une part la capacité thermique massique à pression constante à l'aide d'une méthode analytique et d'autre part la diffusivité thermique longitudinale par méthode inverse, ce qui nous permet d'estimer la conductivité thermique. Dans les deux cas, la difficulté liée aux échelles micrométriques et aux très hautes températures se répercute sur l'expérimentation, sur les modélisations et sur le développement de méthodes d'identifications.
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Jorez, Sébastien. "Développement d'instrumentation et de méthodologies pour la caractérisation thermique et thermomécanique de composants électroniques". Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12425.
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Ce travai décrit une instrumentation nouvelle, basée sur des techniques d'imagerie en lumière cohérente, pour caractériser des phénomènes thermiques et thermomécaniques de composants et de systèmes électroniques en fonctionnement. Au cours de ce travail, différentes techniques d'imagerie ont été développées s'appuyant sur l'interférométrie de speckle. Le speckle représente une structure granulaire lorsqu'on utilise une lumière cohérente pour faire de l'imagerie. Ceci a donné lieu au développement de deux instruments complémentaires basés sur l'ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry) et la shearographie. Ces instruments permettent de cartographier différents paramètres tels que le déplacement de surface du composant en fonctionnement mais aussi l'énergie de déformation élastique. L'amplitude des déplacements mesurés est nanométrique et ceci a rendu possible une étude sur la fiabilité de composants électroniques ainsi qu'une étude sur la r1lation de contraintes dans les joints de brasure lors du report d'une puce sur son substrat. Enfin, une technique, nouvelle à ce jour, basée sur l'hétérodynage est décrite. Elle permet de cartographier des déplacements de surface, la fréquence du signal étant supérieure à la fréquencel d'acquisition vidéo.
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Malal, Nour-Eddine. "Modélisation et simulation numérique du comportement thermomécanique d'alliages métalliques". Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20115.
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On propose de nouvelles lois de comportement thermomecaniques permettant de mieux rendre compte des phenomenes energetiques et thermiques lors de processus quasi-statique de deformation de materiaux metalliques. On choisit de prendre les parametres d'ecrouissage fonction des forces thermodynamiques ce qui differe du choix classique ou les parametres sont les forces elles-memes. Ces nouvelles lois sont integrees dans un mode de calcul par elements finis, permettant de determiner en petites transformations les champs de deplacement, de deformation et de contrainte, ainsi que les quantites de chaleur mises en jeu lors de sollicitations mecaniques complexes. Les previsions mecaniques, energetiques et thermiques de ces nouveaux modeles et des modeles classiques sont confrontes aux resultats experimentaux acquis lors d'essais cycliques a deformation imposee sur trois alliages classiques. Les nouvelles lois donnent une meilleure approche des resultats experimentaux
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Leray, Cedric. "Etude du comportement thermique et thermomécanique des récepteurs solaires sous haut flux radiatif". Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0003/document.
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Dans le contexte énergétique qui se profile, la production d’électricité par voie solaire thermodynamique s’avère une solution prometteuse, que ce soit pour des considérations économiques, d’échelle de production ou environnementales. Une voie d’amélioration du rendement des centrales solaires à tour consiste à utiliser des cycles thermodynamiques à haut rendement type cycles combinés. Cela nécessite de pouvoir fournir un fluide de travail pressurisé à très haute température (10bar et 1000°C minimum). Ce manuscrit présente les travaux menés afin de développer et de viabiliser un concept d’absorbeur solaire surfacique modulaire en céramique (carbure de silicium) capable de répondre à ces exigences. Le choix du carbure de silicium s’est imposé pour sa résistance aux hautes températures et aux problèmes d’oxydation. Cependant, l’utilisation d’une céramique comme matériau implique un risque de casse des modules. Les céramiques sont en effet fragiles lorsqu’elles sont soumises à des contraintes de traction. C’est la connaissance et la maitrise de ce risque qui fait l’objet de cette étude. L’approche adoptée combine le développement d’outils numériques et d’études expérimentales réalisées sur le site de la centrale solaire Thémis (Targassonne, 66, France). La méthodologie desimulation développée permet de prédire le comportement thermique et le comportement mécanique de l’absorbeur. Ceci permet de réduire les risques encourus par l’absorbeur et d’en connaitre les performances. Cette méthodologie a été éprouvée à l’aide des résultats expérimentauxFor the future, using thermodynamical solar power plant seems to be a good solution to ensure electrical production. Solar tower plants are able to produce electricity in significant amount, are environmentally friendly and economically competitive. One way to increase the yield of these plants is using high efficiency thermodynamical cycles, like combined cycle. That requires to providing a working fluid at high temperature and high pressure (10bar and 1000°C at least). This PHD thesis presents the works performed to develop and enhance a concept of modular plate solar ceramic absorber that can ensure the required air production. We chose the silicon carbide as material due to its resistance to high temperatures and oxidation problems. The drawback is ceramic modules are weak to traction stresses. The study focuses on the knowledge and the control of this phenomenon. This work combines the developments of numerical tools and experimental studies performed at Thémis power plant (Targassonne, 66, FRANCE). The numerical method permits simulations to predict the thermal behavior and the mechanical behavior of a solar module absorber. It allows the reduction of the mechanical stresses undergone by solar receiver and the prediction of its performances. This methodology was tested using experimental results
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Jaureguiberry, Michel de. "Assistances thermique et thermomécanique à la technique de compactage latéral de gutta percha : études in vitro : Tome II : compactages latéral et thermomécanique combinés". Bordeaux 2, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR20092.
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Bastid, Philippe. "Comportement thermomécanique de fontes à graphite sphéroïdal pour collecteurs d'échappement". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1995. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003288.
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L'augmentation des performances des moteurs conduisent à un accroissement des températures dans les collecteurs d'échappement. Les fontes ferritiques, GS50 ou SiMo, utilisées par RENAULT présentent des évolutions microstructurales à température élevée (800oC) qui peuvent compromettre leur résistance. Plutôt que d'adopter des matériaux plus résistants, mais plus chers, une meilleure connaissance des évolutions microstructurales des fontes GS et de leur comportement permettraient d'optimiser la géométrie des pièces dans la recherche d'un compromis légèreté-fiabilité. Une expertise de collecteurs vieillis sur banc, comparés aux mêmes pièces à l'état brut, a permis de recenser trois principaux modes d'endommagement : oxydation, décarburation et transformation de phases. Ils ont été étudiées par des essais de vieillissement isotherme et anisotherme. Les cinétiques d'oxydation et de décarburation ont été déterminées à différentes températures. La connaissance des mécanismes de vieillissement ont permis de reproduire sur des éprouvettes massives certaines des microstructures observées. Les matériaux décarburés et bruts de coulée ont été comparés lors d'essais de dilatométrie et de fatigue oligocyclique. Et des lois de comportement élasto-viscoplastiques des nuances brutes et vieillies ont été identifiées. Des essais de fatigue thermique ont été simulés avec une bonne précision à partir des lois de comportements déterminées par des essais isothermes. Les résultats de simulation d'essais thermomécaniques sur des matériaux en partie décarburés, effectués sur une géométrie simple, sont suffisamment satisfaisants pour envisager d'étendre ces calculs à des collecteurs d'échappement.
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Taher, Bilal. "Analyse et modélisation de l'endommagement dû au couplage thermomécanique des multi-matériaux cylindriques". Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977567.
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Un grand nombre de systèmes thermomécaniques industriels se trouve confronté à des régimes transitoires plus ou moins rapides suivant la fréquence de fonctionnement. L'amélioration de leurs performances nécessite l'utilisation de nouvelles structures du type multimatériaux ou barrière thermique. En effet, ces matériaux peuvent être de type multicouche en associant plusieurs couches rangées de façon à améliorer le comportement mécanique et thermique d'un système ou alors constitués d'un substrat revêtu d'une succession de couches minces obtenues par projection thermique par exemple.Dans un système donné, ces matériaux subissent généralement des sollicitations cycliques qui peuvent être d'origine thermique et/ou mécanique. Il est donc nécessaire de mieux connaître leur comportement thermomécanique en régimes élastique et plastique. Ainsi, l'étude présentée dans ce travail, limitée ici à des conditions périodiques uniquement d'origine thermique, traite de l'évolution de l'endommagement d'un matériau sous une ou plusieurs formes de fatigue thermique.L'origine de la sollicitation imposée provient d'une condition de flux périodique (sous forme d'échelon, de triangle ou de sinus) prenant en compte les pertes par convection. Sur le plan mécanique, le matériau est supposé fixe sur l'une de ses deux extrémités et libre de se déformer sur l'autre. Les contraintes et les déformations mécaniques dans le matériau proviennent essentiellement des différences des coefficients de dilatation thermique et des gradients de température dans le matériau. La nature variable et transitoire du comportement thermique du matériau permet de suivre l'évolution de la distribution des contraintes et des déformations au sein du matériau.L'étude de son endommagement est menée selon les cas, soit sur des modèles établis directement à partir du comportement thermo élastique soit sur des modèles nécessitant l'étude thermo-élastoplastique. Dans les deux cas, comme la plupart des modèles d'endommagement (Lemaître et Chaboche) rencontrés dans la littérature ne sont valides que sur des matériaux uniformes et homogènes, une recherche de matériau équivalent du multi-matériau étudié était nécessaire. L'équivalence entre le matériau réel et le matériau équivalent repose sur un critère d'équivalence thermique. Les modèles étudiés fournissent dans les deux cas, l'évolution de l'endommagement du matériau, en fonction des paramètres géométriques et aussi de la forme des sollicitations thermiques imposées telles que le coefficient d'échange par convection, l'amplitude et la période du flux imposé.Une application de ces modèles sur un exemple de moteur à combustion interne est proposée à la fin de ce mémoire. Elle montre une prédiction du nombre de cycles (durée de vie) du cylindre moteur en fonction des conditions de fonctionnement utilisées.
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Villeneuve, Jean-François. "Étude de la dilatation thermique et du comportement thermomécanique en traction et torsion de quelques fibres céramiques monofilamentaires". Bordeaux 1, 1991. http://www.theses.fr/1991BOR10614.
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La conception et/ou le developpement d'un ensemble de methodes d'essais sur monofilaments ont permis la caracterisation thermomecanique en traction, torsion et dilatation, de diverses fibres ceramiques a base de carbone, de carbure de silicium ou d'alumine sous vide ou en atmosphere controlee. La contrainte a rupture (et son aspect statistique), les modules d'young et de cisaillement longitudinaux ont ete etudies a temperature ambiante et a haute temperature (jusqu'a 1700c). Le coefficient de poisson et les coefficients de dilatation longitudinal et radial ont ete mesures a l'aide d'un microscope electronique en transmission respectivement a temperature ambiante et dans un intervalle de temperature allant de 25 a 800c
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Goth, Constantin. "Ingenierie des lois de comportement et simulation thermomécanique du procédé de fonderie". Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066527.
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Li, Li. "Caractérisation et identification du comportement thermomécanique de multi-cristaux d’aluminium". Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20147/document.
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L'objectif ultime de ce travail de thèse consiste à établir un bilan énergétique à l'échelle du grain afin de caractériser et de vérifier la cohérence thermodynamique de modèles de comportement utilisés pour rendre compte du développement de la plasticité cristalline dans les matériaux métalliques. La première partie de ce travail a consisté à mettre en place un protocole d'élaboration du matériau permettant d'obtenir la microstructure souhaitée, compatible avec des moyens d'observations macroscopiques. Les échantillons d'aluminium à très gros grains (centimétriques) ainsi obtenus sont utilisés pour effectuer des essais cycliques durant lesquels les champs cinématiques et thermiques sont mesurés au moyen de techniques de Corrélation d'Images Numériques et de Thermographie Infra-rouge. Deux techniques de traitement d'image spécifiques ont été proposées. Elles permettent d'introduire des hypothèses sur les champs cinématiques et thermiques qui soient adaptées à la microstructure (ici continuité intra-granulaire du déplacement, de la température et du flux). Ces méthodes permettent d'accéder à des mesures complètement indépendantes d'un grain à l'autre tout en améliorant la robustesse des méthodes de mesure. Ces méthodes ont été validées numériquement en utilisant des images de synthèse sur lesquelles ont été appliqués des champs hétérogènes. Une campagne d'essais cycliques a enfin été menée sur les multi-cristaux d'aluminium élaborés. Les méthodes développées ont permis d'observer le développement de la plasticité intra-granulaire et le développement de la fissuration inter-granulaireThe main objective of this PhD thesis is to establish an energy balance at the grain scale in order to assess the thermomechanical consistency of material models used to predict the development of crystal plasticity of metals.The first part of this work consists in setting a protocol allowing the material elaboration with the desired microstructure which is to be compatible with the use of classical macroscopic observation devices. The obtained coarse-grained aluminum samples (with centimeter grains) are used in cyclic tensile tests. During these tests, the kinematic and thermal fields are recorded with Digital Image Correlation and Infra-Red Thermography techniques.Two specific imaging techniques were developed. They allow introducing ad hoc hypotheses (i.e. consistent with microstructure) on the kinematic and the thermal fields. In this work, these hypotheses consist in intra-granular continuity conditions on the displacement, temperature and heat flux fields. These methods give independent measures on each grain while improving the robustness of the measurement methods. These methods were numerically validated using computer-generated images heterogeneously loaded.Cyclic tests were finally performed on the processed aluminum multi-crystals. The developed methods allowed the observation of the development of intra-granular plasticity and the development of inter-granular cracking
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Somé, Sâannibè Ciryle. "Comportement thermomécanique des enrobés tièdes et de l'interface bitume-granulat". Phd thesis, Université de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00855431.
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La compréhension du comportement thermomécanique des matériaux bitumineux et la durabilité de l'interface bitume-granulat sont des facteurs clés pour prédire l'endommagement des chaussées. Dans ce cadre, cette thèse s'attache à évaluer la qualité du collage entre le bitume et le granulat par une méthode thermique originale dans les conditions de fabrication d'enrobés bitumineux tièdes. Elle vise ensuite à étudier l'influence de la qualité de collage sur leurs performances mécaniques. Dans le chapitre 1, les différentes techniques de caractérisation mécanique des perfmances mécaniques et de l'interface bitume-granulat y sont présentées. Il s'agit essentiellement d'essais permettant d'évaluer le désenrobage bitume-granulat sous l'action de l'eau. Les chapitres 2 et 3 fournissent une description des mécanismes de transferts thermiques qui s'opèrent lors de la mise contact de deux milieux de températures différentes. Les bases théoriques sont présentées pour permettre de formuler et de résoudre le problème de conduction inverse résultant de la mise en contact du bitume et du granulat en vue d'estimer la résistance thermique de contact (RTC). La description du protocole expérimental pour déterminer la RTC ainsi que l'étude des propriétés thermophysiques et de mouillabilité des matériaux font l'objet des chapitres 4 et 5. La RTC est utilisée comme indicateur de la qualité du collage bitume-granulat et les résultats obtenus sont présentés et interprétés dans le chapitre 6. Les chapitres 7 et 8 présentent des résultats complémentaires de performances mécaniques des enrobés et des liants bitumineux, étudiés dans les Chapitres précédents et utilisés pour la formulation d'enrobés ou le dimensionnement de chaussées.
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Cressin, Maxime. "Contribution au développement d'un modèle thermomécanique de mise en forme du verre par le procédé soufflé-soufflé incluant les effets radiatifs". Electronic Thesis or Diss., Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2023. http://www.theses.fr/2023UPHF0023.
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Cette thèse traite de la modélisation numérique de la mise en forme du verre par le procédé soufflé-soufflé, permettant le formage en deux étapes de soufflage. L'étude bibliographique a montré que pour simuler efficacement ce procédé, il est nécessaire de prendre en compte deux paramètres importants : le rayonnement thermique du verre et l'échange thermique entre le verre et les outils. Cet échange thermique est représenté par le coefficient de transfert thermique hc identifié expérimentalement. Un modèle thermique numérique 1D prenant en compte les effets radiatifs a été développé pour simuler le contact entre un poinçon métallique et un cylindre de verre. Ce modèle a été couplé à une méthodologie d'identification inverse pour déterminer hc à partir de données expérimentales. L'influence de la température du verre, de la position du thermocouple et du rayonnement sur l'identification de hc a été étudiée. L'originalité de ces travaux concerne la prise en compte du rayonnement dans l'identification de hc ainsi que l'utilisation de la méthode Back Ray Tracing (BRT) pour la résolution de l'équation de transfert radiatif en 2D axisymétrique. Le code est couplé avec le logiciel Abaqus/Standard afin de prendre en compte le rayonnement du verre dans la simulation du procédé de formage. Enfin, un modèle éléments finis thermomécanique a été développé sous Abaqus/Standard afin de simuler le procédé soufflé/soufflé en 2D axisymétrique d'une bouteille de verre standard. Une discussion est menée sur l'apport du coefficient d'échange thermique identifié expérimentalement et du modèle de rayonnement sur la formabilité de la bouteilleThis thesis deals with the numerical modeling of glass forming by the blow and blow process, allowing the glass forming of glass in two blowing steps. The bibliographic study has shown that in order to efficiently simulate this process, it is necessary to take two important parameters into account: the thermal radiation of the glass and the thermal exchange between the glass and the tools. This thermal exchange is represented by the experimentally identified heat transfer coefficient hc. A 1D numerical thermal model taking the radiative effects into account has been developed to simulate the contact between a metal punch and a glass cylinder. This model was coupled with an inverse identification methodology to determine hc from experimental data. The influence of the glass temperature, of the thermocouple position and of the radiation on the identification of hc has been studied. The originality of this work concerns the inclusion of radiation in the identification of hc as well as the use of the Back Ray Tracing (BRT) method to solve the radiative transfer equation (RTE) in 2D axisymmetric. The code is coupled with the Abaqus/Standard software to take the radiation of the glass into account in the simulation of the forming process. Finally, a thermomechanical finite element model has been implemented in Abaqus/Standard in order to simulate the 2D axisymmetric blow and blow process of a standard glass bottle. A discussion is made on the contribution of the experimentally identified heat transfer coefficient and the radiation model on the formability of the bottle
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Arnaud, Émeline. "Caractérisation du comportement thermique et de la tenue à l'ablation de matériaux composites pour protection thermique : Influence du renfort, de la matrice et de la porosité". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0005.
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Les systèmes de protection thermique ablatifs, couramment utilisés dans l'industrie de l'aérospatiale sont généralement des matériaux composites, dont la dégradation permet d'isoler thermiquement les éléments subissant des flux aérothermiques sévères. On recense dans la littérature de très nombreux systèmes, tant en terme de matrice que de type de renfort. Face à la diversité des matériaux existants et la multiplicité des sollicitations auxquelles ils peuvent être soumis, il est aujourd'hui nécessaire d'acquérir une meilleure connaissance de l'influence de la composition (matrice, renfort et porosité) de ces matériaux sur leur comportement thermique et leur tenue à l'ablation. La démarche scientifique des travaux s'articule autour d'un volet expérimental et du développement d'un modèle numérique. La caractérisation expérimentale a été construite en trois étapes, explorant chacune le comportement des matériaux à une échelle différente : le comportement thermo-chimique a été caractérisé par des essais d'ATG, de TMA et de DSC, le comportement thermique a été évalué grâce à un banc muni d'une torche oxygène acétylène. Enfin, la tenue des matériaux à un jet aérothermique sévère a été testée sur un banc d'essai équipé d'un minipropulseur. Ce dernier banc permet de tester des échantillons de plusieurs dizaines de centimètres de large et d'étudier l'impact couplé de la thermique et de l'aérodynamique. En parallèle, un modèle numérique simple simulant l'ablation a été développé et validé. L'ensemble de ces travaux ont notamment permis de mettre en évidence les liens existants entre les propriétés thermo-physiques et la tenue à l'ablation d'un matériau composite. Appuyée par des observations microscopiques des matériaux dégradés, l'étude combinée des résultats aux différentes échelles a permis de proposer des scénarii de dégradation pour chacun des matériaux. Les principaux paramètres pilotant l'avancée d'un front d'ablation ont été identifiés, l'impact primordial de la porosité a notamment été démontréAblative thermal protection systems, commonly used in space industry, are usually made of composite materials. The degradation of these materials in surface allows to protect essential parts against severe aerothermal fluxes. In the literature, lots of different systems are described they are constituted of different type of matrix and reinforced by several kind of fibers. The diversity of the existing thermal protection systems raises the question of the influence of the composition of the materials on the thermal and ablative performances. The developed scientific approach is based on an experimental procedure coupled with the development of a numerical simulation. The material characterization is based on three experimental steps : the thermo-chemical behavior of the materials is investigated with TGA, TMA and DSC experiments, the thermal behavior under a severe flux is evaluated by an experimental bench equipped with an oxyacetylenic torch ; finally, the ablative behavior is characterized with a small jet-nozzle impacting the sample with a severe aerothermal flux. In parallel to the experimental characterization, a numerical simulation modeling of the ablative and thermal behavior of composite materials is developed. Links existing between the thermal behavior and the ablation resistance have been demonstrated. Degradation scenarios have been proposed thanks to the combined analysis of the experimental results at each stage of the characterization. Parameters controlling the ablation have been identified, the major impact of the porosity has been particularly demonstrated
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Alonso, Dominique. "Thermotransformateur à absorption-demixtion : simulation et expérimentation". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL132N.
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Ce travail porte sur l'étude d’un nouveau type de thermotransformateur à absorption utilisant un mélange présentant une lacune de miscibilité à basse température. Cette machine est appelée thermotransformateur à absorption-démixtion. La séparation habituellement réalisée par rectification et dégradant beaucoup d'énergie est alors remplacée par une décantation gravitaire, énergétiquement gratuite, obtenue après le refroidissement du mélange. L'absorption est effectuée par rectification inverse. Ce cycle permet conjointement de diminuer les coûts d'investissement et d’augmenter le rendement thermique de l'opération. Les critères de choix des mélanges ont été définis et une liste de 37 couples de travail potentiellement utilisables a été établie. Une modélisation et une simulation numérique des différents éléments du cycle ont été développés, permettant d'étudier 12 mélanges et, deux structures de machines. Les performances maximales ont pu être déterminées ainsi que l’influence des paramètres opératoires. Le rendement thermique de ce cycle est très élevé, mais très peu de mélanges conduisent à des sauts thermiques élevés. Une installation pilote d'une puissance de 3 kW, fonctionnant avec le mélange n-heptane/DMF a été construite prouvant la faisabilité technique ce cycle. Les sauts thermiques observés sont toutefois faibles (‹10 °C), mais le rendement est comparable à celui de machines existantes. Les expériences ont permis de valider la simulation numérique du cycle. Enfin, l’application de ce cycle pour assister thermiquement une colonne de distillation a été proposée. Les coûts opératoires sont alors réduits et équivalents à ceux permis par la RMV.
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Bodovillé, Guillaume. "Modélisation thermomécanique de disques de frein de TGV et simulation à échelle réduite". Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2001/50376-2001-275.pdf.
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Sardo, Lucas. "Modélisation et simulation numérique de la thermomécanique des écoulements dans les co-malaxeurs". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM044/document.
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L’objectif de ce travail a été de modéliser les écoulements de polymères dans les co-malaxeurs de type BUSS. Le co-malaxeur est une extrudeuse particulière utilisée comme une boite noire depuis des dizaines d’années par des industriels. Sur le fourreau sont fixés des doigts de malaxage et la vis principale dispose d’interruptions de filets et oscille pour permettre le passage des doigts de malaxage dans les différents chenaux. Cet outil est utilisé pour gélifier du PVC ou disperser des charges dans des matrices polymères. Ce travail de thèse répond donc à un besoin industriel puisque, actuellement, mettre au point un produit nécessite de nombreuses heures d’essais coûteux.Un modèle thermomécanique instationnaire en deux dimensions fondé sur les approximations d’Hele-Shaw a été développé. La discrétisation du domaine du co-malaxeur a été faite par éléments finis. La résolution numérique s’effectue par éléments finis et éléments finis stabilisés par SUPG. La modélisation nous permet d’obtenir en tout point du domaine de calcul la pression, les vecteurs débits, les vitesses de cisaillement, la viscosité et la température.Les résultats issus des simulations nous permettent d’obtenir des ordres de grandeur de pressions et températures et des indices de mélange pour différentes conditions procédés. Une comparaison entre les résultats issus de la modélisation et des essais expérimentaux montre que, dans les zones remplies, le modèle donne des résultats satisfaisantsThe aim of this study was to model molten polymers flow in BUSS type co-kneaders. The BUSS co-kneader is a particular single-screw extruder. It is composed of a rotating screw like standard single screw extruders, but with interrupted flights and mixing pins fixed to the barrel. The screw has also an axial reciprocal movement. It has been used for decades in industry for its mixing capacities, specifically for PVC gelification or polymer compounding with fibres, additives or carbon black. This work is therefore answering to nowadays industrial needs, as developing new products is expensive and time consuming.A 2D time-dependent thermomechanical model based on Hele Shaw approximations was developed and the co-kneader domain was discretized by finite elements. The numerical problem was solved by finite elements and SUPG stabilized finite elements. This model provides, at every point of the calculation domain, the pressure, throughput vectors, shear rates, viscosity as well as temperature.Simulation results provide pressure and temperature orders of magnitude, as well as information on polymer mixing depending on process parameters. A comparison between the model and experimental trials shows a satisfactory agreement in the filled zones
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Sbitti, Amine. "Propagation des fissures 2D et 3D planes sous chargement thermomécanique à amplitudes variables". Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066686.
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Le travail de cette thèse porte sur la modélisation numérique de la propagation et l'arrêt de fissures 2D et 3D en fatigue thermique dans les circuits de refroidissement des réacteurs à l’arrêt (RRA) des centrales nucléaires. Plusieurs points sont abordés dans ce travail, tout d’abord nous avons mis au point dans le code éléments finis Code_Aster une stratégie afin de pouvoir simuler automatiquement la propagation et l’arrêt d’une fissure unique ou d’un réseau de fissures tridimensionnelles, sous chargement thermomécanique à amplitude et fréquence variables. Nous avons étudié également l’arrêt d’une fissure 2D et 3D (semi – elliptique) dans un tube de même géométrie que les circuits RRA et soumis à un chargement thermique sinusoïdal, l’objectif est de déterminer les paramètres du chargement thermique avec lesquels la fissure s’arrête. L’influence du réseau sur l’arrêt des fissures dans le cas 3D est aussi traitée, des simulations tridimensionnelles ont permis d'obtenir des informations sur la progression des fronts dans l'épaisseur. On propose ici de traiter la propagation et la coalescence par des modèles de forces cohésives. La dernière partie de ce travail traite le décollement d’un film mince sous chargement cyclique. En adoptant l’approche variationnlle de la fatigue, nous proposons d’étendre la construction des lois de fatigue limite pour des chargements cycliques d’amplitudes variables. On s’intéresse essentiellement à la propagation de fissure en mode I
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Taverne, Véronique. "Simulation numérique de la convection thermique tridimensionnelle et compressible". Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30045.
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Nous presentons, dans cette these, une methode de resolution numerique efficace des equations hydrodynamiques regissant les ecoulements convectifs d'un fluide visqueux et compressible dans une geometrie plane tridimensionnelle. A l'aide de cette methode nous mettons ensuite en evidence un certain nombre de motifs convectifs stationnaires et instationnaires. La resolution des equations est effectuee a l'aide d'une methode pseudospectrale en raison du tres haut degre de precision qu'elle peut fournir. Nous adoptons un schema d'integration temporelle semi-implicite afin de nous affranchir des contraintes sur le pas en temps imposees par la presence de termes d'ondes et de termes diffusifs dans les equations. Une premiere methode de resolution par inversion directe du systeme d'equations a ete consideree. Ensuite, une methode de resolution iterative de type gradient conjugue, beaucoup moins couteuse en terme d'espace memoire, a ete mise en uvre, permettant la simulation de regimes de convection turbulents ou une grande resolution spatiale est indispensable. Le code a ete exploite pour des conditions physiques de nombre de mach proche de 1 et de nombre de rayleigh modere. Pour un nombre de rayleigh proche du seuil de convection, des motifs convectifs stationnaires semblables a ceux decrits pour des ecoulements de fluide incompressible ont ete mis en evidence. Des solutions instationnaires dont la dependance temporelle devient rapidement complexe ont ensuite ete obtenues
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Oger, Antoine. "Modélisation du comportement thermomécanique d'un tube d'arme au passage d'un projectile". Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0022.
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Les modèles actuels utilisés pour la modélisation des tubes d'arme se concentrent uniquement sur les chargements mécaniques subis par la structure. Des travaux récents au sein de Nexter Systems ont permis de prendre en compte l'action du projectile sur la structure en plus de la pression des gaz, qui est, suivant les normes actuelles, le paramètre dimensionnant.Le but de ces travaux est d'étudier le comportement thermomécanique d'un tube d'arme lors d'une séquence de tir. Des expertises métallographiques ont mis en évidence le développement d'une zone affectée thermiquement au niveau de la peau interne du canon. Ces observations valident l'influence des sollicitations thermiques sur les matériaux et ont motivé le choix de prendre en compte ces dernières dans la modélisation des tubes d'arme. De plus, l'utilisation d'une loi de comportement offrant la possibilité de faire évoluer les propriétés des matériaux en fonction de la température a amélioré la pertinence et la fidélité des modèles numériques. Les résultats obtenus sont en accord avec les données expérimentales et les observations métallographiques. Les sollicitations thermiques sont prédominantes dans le cas de l'étude et sont responsables pour une grande partie de l'endommagement subis par le canon. En effet, l'élévation en température des matériaux engendre non seulement de fortes contraintes thermomécaniques mais aussi une détérioration des caractéristiques matériaux voire un effondrement des propriétés lorsqu'un seuil critique est dépassé. Les observations menées et les résultats numériques montrent la nécessité de prendre en compte les sollicitations thermiques dans le dimensionnement des tubes d'arme en particulier lorsque les températures atteintes lors des tirs en cadence sont élevéesCurrent models of gun tubes focus only on the mechanical loads experienced by the structure. Recent works in Nexter allow us to take into account the action of the projectile on the tube in addition to the gas pressure, which is the major parameter to design gun barrels according to current standards.The aim of this work is to study the thermomechanical behavior of a gun barrel during firing. Metallographic studies highlight the development of a heat affected zone at the inner surface of the tube. These observations show the influence of thermal stresses on the material and the requirement to consider them in the numerical analyses. Moreover, the use of thermomechanical constitutive equations, that allow us to change the mechanical and thermal properties of the materials as a function of temperature, has improved the accuracy and the reliability of the numerical analyses. The results are consistent with the experimental data and metallographic observations. Thermal stresses are predominant and are responsible for the major part of the damage endured by the barrel. Indeed, the rise of the material's temperature generates not only strong thermomechanical stresses but also a drop in the material properties or a sharp drop if a critical limit is exceeded. The numerical results and the observations highlight the need to take into account the thermal loads in the design of barrels especially when the temperatures reached during firing are high
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Sridi, Ahmed. "Modélisations thermomécanique et numérique du comportement de maçonneries en briques alvéolées en terre cuite sous chargements mécanique et thermique sévères". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC047/document.
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Un des enjeux majeurs de la filière de construction en briques alvéolées est l’amélioration de la tenue au feu de hauts et ambitieux bâtiments, réalisés avec ces briques. L’objet de nos travaux est de développer des modèles thermo-mécaniques et des outils numériques suffisamment prédictifs pour orienter la recherche, par la simulation numérique, de produits améliorés vis-à-vis de la tenue au feu, permettant de diminuer le nombre de coûteux essais expérimentaux. Les contributions principales sont d’ordre méthodologique. Nous avons ainsi établi un dialogue entre les observations, les mesures et les résultats expérimentaux, d’un côté, les modèles et les simulations de l’autre, avec un souci permanent de diminution des coûts des simulations. Ainsi, tirant profit de résultats de mesures réalisées, nous avons développé progressivement des modélisations adaptées, en examinant l’importance des phénomènes thermiques (conduction, convection et rayonnement), en recherchant les « juste-bonnes» (par rapport aux objectifs) relations d’échanges aux multiples interfaces du problème et en introduisant le changement de phase de l’eau liée. Nous avons également été amenés à identifier, par approche inverse, certains paramètres, après avoir identifié les bons mécanismes thermo-mécaniques. Enfin, pour mieux inscrire nos travaux dans une démarche d’aide efficace à la conception, nous avons travaillé dans le cadre multimodèle et multiéchelle Arlequin pour formuler, approcher et résoudre les problèmes thermo-mécaniques résultants, comportant des zones de concentrations du gradient thermique et de singularités mécaniques. L’approche globale, élaborée et testée, en utilisant différents codes et en développant des parties d’autres, montre une capacité réelle à améliorer les calculs des structures en briques alvéolées, soumises à des chargements thermo-mécaniquesOne of the major challenges of the hollow clay brick industry nowadays is to improve the fire resistance of ambitiously tall buildings, constructed with this type of bricks. The objective of our work is to develop thermo-mechanical models and related predictive numerical tools to guide the research of improved fire-performance products and therefore reduce the number of expensive experimental tests. Our main contributions are methodological. With a permanent concern of reducing the simulation costs, we establish a dialogue between observations, measurements and experimental results, on the one hand, models and simulations on the other hand. In this regard, measurements, obtained during the experimental tests we carried out, are used to progressively develop relevant models, by examining the importance of thermal phenomena (conduction, convection and radiation), by looking for the just right transfer relations (with respect to our objectives) at the multiple interfaces of the problem and by considering the phase change of bound water. After identifying the good thermo-mechanical mechanisms, we calibrate some numerical parameters by solving an inverse problem. Moreover, to efficiently help the design of new products, we employ the multi-model and multi-scale Arlequin framework to formulate, approximate and solve resulting thermo-mechanical problems. The latters include areas of thermal gradient concentrations and mechanical singularities. Our global approach implemented and tested by developing codes and enriching others, shows a real ability of our methodology to efficiently compute structures made of hollow bricks, when subjected to thermomechanical load
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Korn, Christophe. "Aspects expérimentaux et modélisation de la durée de vie en fatigue thermomécanique dans le cas des aciers Cr-Mo-V, 316 L et de l'alliage TZM". Metz, 1988. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1988/Korn._C.SMZ8815.pdf.
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Le comportement des matériaux sous conditions thermomécaniques est un des critères les plus importants dans l'étude de la conception de structures. Ce travail présente une technique expérimentale pilotée par ordinateur permettant de réaliser des essais de fatigue thermomécanique complexes. Nous avons étudié trois différents matériaux, un acier Cr-Mo-V utilisé dans les rotors de turbine, un acier 316 l de centrale nucléaire, en essais isothermes et thermomécaniques à déformation imposée, ainsi qu'un alliage TZM de centrale nucléaire sous conditions isothermes et thermomécaniques à amplitude de contrainte imposée. Nous avons également tenté d'appliquer différents modèles de prévision de la durée de vie, tels que "Taira", le "spanning factor", le concept de "séparation en fréquence", "Degallaix", ainsi que "Gilgert"Material's behaviour under thermomechanical conditions is one of the most important criteria studied for the conception of structures. This work shows an experimental technique drived by computer for thermomechanical fatigue tests. Three different materials were studied, Cr-Mo-V steel for turbine rotors, 316 L steel for nuclear plant, under isothermal and thermomechanical strain controlled conditions, and a TZM alloy for nuclear plant under isothermal and thermomechanical stress controlled conditions. We also tried to apply some models of life prediction such as "Taira", "spanning factor", "frequency separation", "Degallaix", and "Gilgert"
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Wong, Jonathan. "Analyse de l'endommagement par fatigue thermique et modélisation du comportement thermomécanique de couples disques-garnitures de type TGV". Ecole Centrale de Lille, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/22/28/66/PDF/JWong_version_finale_Fr.pdf.
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Le contexte industriel de la thèse est de comprendre et modéliser la sollicitation thermique des disques de frein de TGV afin d’en déduire l’endommagement en surface. Pour les quatre types de garnitures commerciales utilisées, l’endommagement se traduit par l’apparition rapide d’un réseau de faïençage superficiel, qui peut conduire, dans certains cas, au développement d’une fissure macroscopique. L’étude procède en trois étapes : i) connaître les chargements thermiques subis par le disque, en fonction des caractéristiques de la garniture utilisée ; ii) déterminer les champs de contrainte et déformation au cours de freinages types ; iii) analyser leur criticité eu égard aux risques de faïençage et fissuration. Pour cela, une nouvelle campagne sur banc d’essai à l’échelle 1 a été menée en portant une attention particulière sur les mesures thermiques. D’un point de vue modélisation numérique, des modèles 2D et 3D du disque sont utilisés pour la simulation de cercles chauds ou de points chauds. La sollicitation thermomécanique est analysée pour les différents types de garniture, soit à partir de champs thermiques simplifiés, soit à partir des films thermographiques issus des essais. Enfin, un modèle complet du système de freinage complet est utilisé pour mettre en évidence les paramètres de la garniture influant sur la localisation du flux thermique et la répartition de pression de contact. Des études paramétriques sont alors menées pour dégager l’influence des paramètres physiques et mécaniques des garnitures, et proposer dans une démarche prédictive des voies d’amélioration dans la conception de nouvelles garnitures moins préjudiciables vis-à-vis des risques de fissurationThe industrial context of the thesis is to understand and model the thermal solicitation of TGV brake discs in order to determine the disc surface damage. For the four types of commercial pad used, the damage results firstly in a fast appearance of a cracking network on the surface and, secondly, in a development of macroscopic cracks, depending on the pad type. The study proceeds in three stages: i) determining the thermal loadings of the disc, according to the characteristics of the pad used; ii) calculating the stress fields and deformation during brakings; iii) analyzing their criticality regarding to the risks of cracking network and cracking. For that, a new campaign on a full scale test bench was carried out with a detailed attention to the thermal measurements. For numerical modelling, 2D and 3D models of the disc are used to simulate hot bands or macroscopic hot spots. Thermomechanical loading is analyzed for the various pad types; disc loadings are either based on simplified thermal fields, or issued from thermographic films resulting from the tests. Lastly, a model of the complete brake is used to determine the influence of parameters of the pads on the localization of the heat flux and the distribution of contact pressure. Parametric studies are then undertaken to release the influence of the physical and mechanical parameters of the pads, and to propose, in a predictive step, ways of improvement in the design of new pads less prejudicial regarding to the risks of cracking
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Djian, Francis. "Modélisation thermique des thermostats pour oscillateurs à quartz et applications". Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2021.
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Pour remédier à la sensibilité aux perturbations thermiques des oscillateurs à quartz très stables on utilise des enceintes thermostatées. L'étude réalisée dans cette thèse à pour objet la modélisation thermique de ces dispositifs. L'approche développée est celle des constantes localisées : la structure thermique est modélisée par un réseau de résistances thermiques et de capacités calorifiques. Les méthodes analytiques et expérimentales d'évaluation des coefficients thermiques ont été étudiées en tenant compte des échanges par conduction, rayonnement et convection. Le modèle permet de simuler les variations de température et de déterminer les fonctions de transfert entre les différents éléments de la structure thermique: oscillateur à quartz, sont d'asservissement, milieu ambiant. . . Ces méthodes ont été appliquées à une enceinte thermostatée commerciale et à une structure de test. Un programme de simulation et un dispositif expérimental ont été développés et ont montré la validité de la modélisation et ses limites. Grace aux techniques de modélisation développées, la possibilité d'une amélioration de la régulation à peu être étudiée. Elle consiste à compenser les effets des perturbations thermiques sur l'oscillateur à quartz par action sur la température de consigne, la méthode de synthèse de cette compensation à été décrire et appliquée avec succès à une enceinte thermostatée commerciale
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Hehn, Olivier. "Analyse expérimentale et simulation thermomécanique du soudage bout à bout de tubes de polyéthylène". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002138.
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Ce travail porte sur la compréhension et la simulation numérique des phénomènes thermomécaniques régissant la formation des soudures au cours du procédé de soudage bout à bout de tubes de polyéthylène. Ce procédé consiste à faire fondre les extrémités des tubes et à les plaquer l'un contre l'autre avec une certaine pression pour former la soudure par refroidissement de la matière. Le soudage bout à bout, qui paraît simple a priori, fait intervenir un certain nombre de phénomènes interagissant entre eux. Ainsi, il existe de forts couplages entre la mécanique, la thermique et les changements de phase. Ce manuscrit est composé de trois parties principales. Premièrement, une analyse complète du procédé a été réalisée. Ainsi, les phénomènes thermiques se produisant au cours du procédé, principaux moteurs du soudage, et les déplacements de matière, responsables de la formation du cordon de soudure, ont été étudiés. Ceci a mis en évidence l'importance de la dilatation thermique, notamment lors du chauffage de la matière, mais aussi une cinétique de formation du bourrelet et une thermique complexes (formation d'un plan vertical dans le bourrelet lors du chauffage, importance du rayonnement et de la convection lors du chauffage des tubes). Dans une deuxième partie, nous avons caractérisé la matière dans le but d'obtenir une simulation numérique du procédé la plus réaliste possible. Les lois de fusion et de crisallisation du polyéthylène ont été déterminées à partir des lois d'Avrami et d'Ozawa. Les comportements du polyéthylène à l'état liquide, solide et au cours de la transition ont également été déterminés. De plus, des mesures d'enthalpie de changement de phase et de dilatation thermique ont été faites. Finalement, l'ensemble des étapes du procédé a été simulé à l'aide du logiciel Forge2®, bien adapté à la résolution des problèmes thermiques et mécaniques responsables de la formation des soudures. Les lois et les paramètres obtenus expérimentalement ont été intégrés au logiciel. Les résultats obtenus sont très satisfaisants, tant au niveau de la thermique que du déplacement de matière et de la forme des bourrelets. Nous avons à présent une meilleure compréhension du soudage bout à bout ainsi qu'un premier outil opérationnel pour simuler le procédé.
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Hehn, Olivier. "Analyse expérimentale et simulation thermomécanique du soudage bout a bout de tubes de polyéthylène". Paris, ENMP, 2006. http://www.theses.fr/2006ENMP1427.
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Ce travail porte sur la compréhension et la simulation numérique des phénomènes thermomécaniques régissant la formation des soudures au cours du procédé de soudage bout à bout de tubes de polyéthylène. Ce procédé consiste à faire fondre les extrémités des tubes et à les plaquer l’un contre l’autre avec une certaine pression pour former la soudure par refroidissement de la matière. Le soudage bout à bout, qui paraît simple a priori, fait intervenir un certain nombre de phénomènes interagissant entre eux. Ainsi, il existe de forts couplages entre la mécanique, la thermique et les changements de phase. Ce manuscrit est composé de trois parties principales. Premièrement, une analyse complète du procédé a été réalisée. Ainsi, les phénomènes thermiques se produisant au cours du procédé, principaux moteurs du soudage, et les déplacements de matière, responsables de la formation du cordon de soudure, ont été étudiés. Ceci a mis en évidence l’importance de la dilatation thermique, notamment lors du chauffage de la matière, mais aussi une cinétique de formation du bourrelet et une thermique complexes (formation d’un plan vertical dans le bourrelet lors du chauffage, importance du rayonnement et de la convection lors du chauffage des tubes ; …). Dans une deuxième partie, nous avons caractérisé la matière dans le but d’obtenir une simulation numérique du procédé la plus réaliste possible. Les lois de fusion et de crisallisation du polyéthylène ont été déterminées à partir des lois d’Avrami et d’Ozawa. Les comportements du polyéthylène à l’état liquide, solide et au cours de la transition ont également été déterminés. De plus, des mesures d’enthalpie de changement de phase et de dilatation thermique ont été faites. Finalement, l’ensemble des étapes du procédé a été simulé à l’aide du logiciel Forge2, bien adapté à la résolution des problèmes thermiques et mécaniques responsables de la formation des soudures. Les lois et les paramètres obtenus expérimentalement ont été intégrés au logiciel. Les résultats obtenus sont très satisfaisants, tant au niveau de la thermique que du déplacement de matière et de la forme des bourrelets. Nous avons à présent une meilleure compréhension du soudage bout à bout ainsi qu’un premier outil opérationnel pour simuler le procédéThis work concerns the comprehension and the digital simulation of the thermomechanical phenomena governing the development of the welds during the process of butt fusion welding of polyethylene tubes. This process consists in melting the ends of the tubes and pressing them together to form the weld after the matter is cooled. Butt fusion welding, which seems to be simple a priori, brings in some phenomena interacting ones with the others. Thus, there are strong couplings between thermics, mechanics and phase changes. This manuscript is composed of three principal parts. Firstly, a complete analysis of the process was carried out. Thus, thermal phenomena occurring during the process, which are the main origins of welding, and displacements of matter, which are responsible for the formation of the weld bead, were studied. The importance of thermal dilatation, in particular during the heating of the matter, but also complicated kinetics of bead formation and thermal phenomena are highlighted (formation of a vertical plane in the bead during heating, importance of the radiation and the convection during tubes heating ; …). In a second part, we characterized the matter with an aim of obtaining a digital simulation of the process that is as realistic as possible. The fusion and crystallization laws of polyethylene were given using the Avrami and Ozawa laws. The behaviour of polyethylene in a liquid state, solid state and during the transition were also given. Moreover, measurements of thermal dilatation enthalpy and phase changes were made. Finally, all the stages of the process were simulated using Forge2 software, which is well adapted to the resolution of thermal and mechanical problems responsible for the welds formation. The laws and the parameters obtained in experiments were integrated into the software. The results obtained are very satisfactory, as well from the point of view of thermics as of the matter displacement and the shape of the beads. We have now a better comprehension of butt fusion welding and a first operational tool to simulate the process