Thèses : « Freins – Matériaux – Propriétés thermiques »

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

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Résumé :

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

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Dufrénoy, Philippe. « Étude du comportement thermomécanique des disques de freins vis-à-vis des risques de défaillance : application au domaine ferroviaire ». Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10181.

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Résumé :

L'augmentation continue des énergies et des puissances de freinage des systèmes ferroviaires a conduit peu à peu les disques de freins vers leurs limites d'utilisation, mises en évidence par des échauffements thermiques considérables (supérieurs à 1000°C) et par l'apparition de fissures en surface des pistes de frottement. Les travaux présentés ont consiste à développer des modèles numériques du comportement thermomécanique des disques de freins, afin de mieux comprendre les phénomènes engendrés et de prédire les niveaux de performance et d'endurance face à une sollicitation donnée. Pour appréhender les gradients thermiques effectifs de surface, la dynamique de contact de la garniture est introduite, régie par les variations de l'usure, des dilatations thermiques, des champs de pression de contact, des caractéristiques des matériaux ou encore des déformations plastiques. L'utilisation de techniques expérimentales récentes par thermographie infrarouge sur objets tournants, s'est avérée cruciale pour la mise en évidence des phénomènes tels que les cercles de feu et pour la validation des modèles numériques correspondants. Il a pu être montré expérimentalement et numériquement que le développement de points chauds stabilisés sur la surface du disque pouvait provenir du flambement du disque dû à l'état de compression circonférentielle, et qui serait initié lors de la transition élasto-plastique. La présence de ces points chauds correspond à la sollicitation thermomécanique la plus endommageante pour le disque, pour laquelle il a pu être démontré le risque d'une sollicitation caractéristique de la fatigue thermique oligocyclique, dont les premiers calculs montrent qu'elle peut être à l'origine de la fissuration des disques. La compréhension de ces phénomènes et les modèles développés doivent permettre de définir et de repousser les limites des systèmes actuels, afin d'augmenter les capacités de charge et les vitesses de service des véhicules ferroviaires.

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Brunel, Florent. « Étude thermomécanique du couple roue-semelle ferroviaire sous sollicitations de freinage ». Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-77.pdf.

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Résumé :

Le freinage roue-semelle, principalement utilisé dans le transport frêt, est un système ancien mais qui reste économique de par son architecture. Il présente l'inconvénient majeur de solliciter directement la roue. Les enjeux sécuritaires et de performances nécessitent des procédures d'homologation longues et coûteuses pour l'acceptation d'une roue ou d'une semelle en service commercial. Cette étude vise à développer des outils numériques permettant la présélection d'un couple roue-semelle face à une application donnée et le développement de nouvelles solutions. Les objectifs des deux partenaires de cette étude, Valdunes, fabricant de roues et Flertex, fabricant de semelles, sont plus précisement : l'évolution des contraintes résiduelles dans la roue sous sollicitations de freinage et la prédiction des températures dans le couple roue-semelle. La première phase de ce travail a consisté en une investigation expérimentale approfondie permettant d'identifier les phénomènes prépondérants mis en jeu dans le freinage roue-semelle et d'orienter les modélisations numériques. L'analyse des freinages à l'aide d'une instrumentation thermique (thermocouples et caméra infrarouge) et mécanique (mesures de contraintes résiduelles) a permis d'établir une classification des différents gradients thermiques observés. Une distinction a pu être faite entre les freinages d'arrêts (localisations de type " bandes chaudes " étroites circulant dans le contact, avec peu de modifications des contraintes résiduelles) et les freinages de maintien (bandes chaudes larges et centrées dans le cas des semelles organiques et modification des contraintes résiduelles). La détermination des températures et des gradients thermiques est obtenue par une modélisation 2D thermomécanique du couple roue-semelle avec intégration des phénomènes d'usure et d'interface thermique. Elle permet la mise en évidence des phénomènes mis en jeu dans l'apparition et la circulation des bandes chaudes, par compétiton entre les phénomènes de dilatations thermiques et d'usure. Le modèle est validé par confrontation avec les mesures expérimentales
Une seconde modélisation est proposée permettant la prise en compte de la géométrie 3D de la semelle. L'originalité se situe dans la résolution thermique transitoire de la roue, basée sur un suivi temporel d'une section de roue suivie d'une reconstitution 3D. Les résultats permettent la prédiction des localisations sur toute la surface de frottement. L'utilisation conjointe de ces modèles permet de répondre à l'objectif de prédiction des gradients thermiques et de mise à disposition de moyens d'optimisation de la semelle. Pour le second objectif de prédiction de l'évolution des contraintes résiduelles dans les roues, la détermination de l'état initial, issu du traitement thermique, est nécessaire. Elle est réalisée à l'aide d'un modèle thermomécanique 2D axisymétrique. Le coefficient d'échange thermique, lors de la trempe, a été identifié sur un dispositif expérimental développé spécifiquement. Différentes simulations ont pu montrer l'importance du modèle de comportement du matériau de la roue sur la distribution des contraintes résiduelles, notamment la prise en compte des phénomènes visqueux. Les résultats indiquent une bonne prédiction de l'évolution des contraintes résiduelles, de compression après le traitement thermique puis leur passage en traction après freinages, en conformité avec les relevés expérimentaux. Des compléments sont en cours pour une meilleure identification du modèle de comportement du matériau de la roue

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Wicker, Paul. « Influence des garnitures de frein sur les sollicitations thermiques des disques TGV et conséquences sur les risques de fissuration ». Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00579663.

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Résumé :

L'occurrence en service commercial de fissures macroscopiques dans certains disques de frein TGV a pu être reliée au type de garniture utilisé. L'objectif de cette thèse est de comprendre cette relation, d'identifier les paramètres d'influence et de proposer des voies d'amélioration pour la conception de garnitures à risque de fissuration réduit. Le comportement thermique de quatre couples disque-garnitures est d'abord analysé par le biais d'une campagne expérimentale de freinage originale. Elle met en évidence différents types de localisations thermiques et permet d'identifier des signatures thermiques caractéristiques des garnitures. Le lien entre localisations thermiques et risques de fissuration est ensuite établi à l'aide d'une modélisation thermomécanique. Des indicateurs tenant compte des caractéristiques spatiales et temporelles des localisations thermiques ainsi que des niveaux de température atteints sont proposés. Ils permettent de classer les garnitures testées dans un graphe de " criticité ". Enfin, une étude d'influence des caractéristiques mécaniques et thermiques des garnitures sur les localisations engendrées permet de dégager des préconisations et des voies d'amélioration pour la conception de nouvelles garnitures. La caractérisation expérimentale du comportement de deux nouvelles garnitures, l'une s'approchant le plus des préconisations faites, l'autre s'en éloignant fortement, montre la pertinence de l'approche développée et la validité des préconisations

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An, Tao. « Design, realization and study of bimetallic and metallic based composite materials with controlled architecture obtained by mixed process : additive manufacturing/foundry/powder metallurgy for heat exchange in braking systems ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2024. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDSMRE/2024/2024ULILR028.pdf.

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Les sollicitations thermiques élevées et répétées subies lors des freinages des trains à grande vitesse provoquent des fissures de fatigue thermique, entraînant une défaillance des matériaux de frein. Les patins de frein composites à base de cuivre (Cu) utilisés sous forme de poudres sont choisis pour améliorer la dissipation thermique des systèmes de freinage. Cependant, les nouvelles normes environnementales internationales exigent une réduction de la teneur en Cu, entrant en conflit avec le bon maintien des propriétés thermiques. Il est proposé dans ce travail d'utiliser des mousses de Cu architecturées avec un réseau continu sous la forme d'un volume élémentaire représentatif (VER) permettant un meilleur contrôle du flux thermique. Des simulations numériques FEM sont d'abord réalisées pour étudier la faisabilité de l'optimisation de la capacité de transfert de chaleur en passant par des mousses de Cu. Les résultats de la simulation montrent que la diffusivité thermique considérant les VERs peut être considérablement améliorées. En particulier localement, lorsque la taille du VER est réduite. Ainsi, le travail suivant se concentre sur la réduction de la taille du VER des mousses de Cu produites par la méthode de fabrication additive (FA) assistée par la fonderie à la cire perdue. Des patins bimétalliques basés sur des mousses de Cu sont ensuite produits par une technologie de pressage à chaud. Leur comportement thermique est étudié. Expérimentalement, les résultats montrent d'une part que les mousses de Cu avec une taille de VER jusqu'à 2 mm sont techniquement fabricables. D'autre part, un essai tribologique est effectué. Les mousses de Cu avec une taille réduite de VER peuvent optimiser la capacité de transfert de chaleur des patins de frein de manière significative en accord avec les résultats numériques. Enfin, cette nouvelle configuration montre la stabilité du freinage en favorisant la formation d'un troisième corps
The high and repeated thermal stresses during the braking of high-speed trains result in thermal fatigue cracks, leading to braking material failures. Composite braking pads based on copper (Cu) matrix in powder form are chosen to improve thermal dissipation of braking system. However, new international environmental standards require a reduction in Cu content, conflicting with maintaining the proper thermal properties. It is proposed in this work to utilize Cu foams architected with a continuous network in the form of a representative elementary volume (REV) enabling better control of heat flow. FEM numerical simulations are first carried out to investigate the feasibility of optimizing heat transfer ability by using Cu foams. Simulation results show that the thermal diffusivity considering REVs can be significantly improved. Especially locally, when the REV size is reduced. Thus, the following work focuses on reducing REV size of Cu foams produced by additive manufacturing (AM) assisted investment casting. Bimetallic pads based on Cu foams are then produced by a hot-pressing technology. Their thermal behavior of the produced pads is studied. Experimental results show that Cu foams with a REV size of up to 2 mm can be technically fabricated. In addition, a tribological test is also carried out. Cu foams with a reduced REV size can significantly optimize the heat transfer capacity of braking pads, in line with the numerical results. Finally, this new configuration demonstrates braking stability by promoting the formation of a third body

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Jaisle, Jens-Wolf. « Comportement thermique des disques de frein ». Metz, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1992/Jaisle.Jens_Wolf.SMZ9230.pdf.

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Cette thèse concerne le comportement des disques de frein sous une charge thermique, notamment l'évolution de la température et la déformation. On y examine aussi les possibilités de contrôler ce comportement. On modélise le disque dans son environnement par les différentes voies d'évacuation et d'injection de chaleur, notamment la convection, la conduction, le rayonnement et le flux de chaleur du au freinage. En ce qui concerne les voies d'évacuation de chaleur, la modélisation de la convection se révèle comme étant le problème principal car elle est liée aux conditions aérodynamiques autour du disque. On utilise une technique de subdivision de la surface du disque en attribuant des coefficients de convection différents aux sub-surfaces. La même technique est utilisée pour la modélisation du rayonnement. Le modèle est vérifié par des essais sur banc. On étudie si des modifications à la géométrie conduisent à des améliorations du comportement thermique. Pour étudier cette question, la méthode des plans d'expériences est utilisée
The following theses examines the behaviour of disc brake rotors under different thermal charges, namely the temperature and deformation. It considers as well the possibilities to influence this behavior. The disc brake rotor is modelised in its environnement by the different ways of heat evacuation and heat injection, namely convection, conduction, radiation and heat flux due to the breaking maneuvers. As far as it concerns the heat evacuation by convection, it reveals to be the most difficult and complex problem to modelise since the convection is linked to aerodynamic flow-conditions around the disc brake rotor. A technique of subdivision of the rotor surface is applied, linking individual convection coefficients to certain sub-surfaces. The same technique is used for the modelisation of the radiation. The model is verified by bench tests. Also modifications of rotor-geometry are examined with respect to their influence on the thermal behavior of the disc brake rotor. This examination is performed using a statistical design method

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Guazzagaloppa, Jérémy. « Matériaux super-isolants thermiques à propriétés thermoélectriques intégrées ». Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS086.

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Dans le cadre du développement de nouvelles sources d’énergie durables, la récupération d'énergie est essentielle. La plupart des processus industriels entraînent une perte colossale de chaleur, la thermoélectricité a donc pleinement son rôle à jouer dans ce développement grâce à l'effet Seebeck qui consiste à convertir un gradient de température en énergie électrique. Un bon matériau thermoélectrique nécessite une conductivité électrique σ élevée, un grand coefficient Seebeck α ainsi qu'une conductivité thermique λ faible. Cependant, malgré de récentes avancées dans le domaine, l’utilisation en masse des matériaux thermoélectriques usuels devient difficile du fait de leur toxicité, leur faible abondance et leur coût. Le développement de nouveaux matériaux en respect des contraintes environnementales devient alors nécessaire. Ainsi, avec l’émergence d’une nouvelle famille de matériaux, à savoir les matériaux organiques thermoélectriques, à base de polymères conducteurs et de gels (aérogels/xérogels), de nouvelles perspectives sont envisageables. A l’instar de ces nouvelles avancées, le but de ce travail est de fonctionnaliser des matériaux super-isolants thermiques possédant une très faible conductivité thermique en leur conférant des propriétés thermoélectriques. Cela a d’abord été réalisé par des simulations numériques basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), ainsi que sur la dynamique moléculaire classique (DM), via différents modules appartenant au logiciel Materials Studio. Cela a permis de représenter numériquement et valider la structure de notre matériau, le xérogel de Résorcinol/Formaldéhyde. Une étude de dopage avec 5 % en particules de fer a ensuite été réalisée en DM afin d’étudier la dispersion des charges au sein du réseau RF et représenter le numériquement le matériau dopé en vue d’une future étude de ses propriétés thermoélectriques.Dans un second temps, l’objectif a été de définir le protocole de synthèse optimal en fonction des différents paramètres de synthèse et des différentes charges conductrices utilisées. L’étude de l’influence d’un traitement thermique par pyrolyse a alors permis l’amélioration de la conductivité électrique du matériau pur présentant un facteur de mérite ZT=2.7×〖10〗^(-16), (ZT=α^2 σT/λ permet de quantifier le rendement de la conversion thermoélectrique). Des dopages ont par la suite été effectués durant l’étape de gélification suivant différents taux de charge en vue d’atteindre un seuil de percolation. Un facteur de mérite ZT=2.4×〖10〗^(-3) a alors été obtenu avec un taux de dopage de 60 % en oxyde de graphène (GO). Cependant, ce type de dopant engendre un coût de synthèse trop important, nous nous sommes alors orientés vers d’autres types de charges, à savoir des fibres conductrices. Ceci a permis d’obtenir un ZT= 8.0×〖10〗^(-4) avec un taux de dopage de 10 % en fibres de polyacrylonitrile oxydée (PANOX). L’assemblage du module ainsi que la réalisation d’un banc d’essais ont par la suite permis de caractériser la performance thermoélectrique de nos différents matériaux. Une densité de puissance de l’ordre de 2 mW.m-2 a alors été obtenue avec le xérogel RF fibré PANOX d’une épaisseur de 1 cm et d’une surface de 50 cm² pour une différence de température de 30°C. Ce matériau a alors permis d’identifier une application dans le cadre de l’isolation thermique d’une batterie de véhicule hybride en vue de détecter une défaillance associée à la perte du vide. Finalement une étude se basant sur des modèles théoriques a démontré l’intérêt de poursuivre les recherches dans le but d’améliorer les propriétés thermoélectriques. Nous avons alors envisagé l’assemblage de modules composés de 1000 jonctions (p-p) puis (n-p) avec des matériaux cibles afin d’atteindre des niveaux de densité de puissance de plusieurs W.m-2 et des tensions de sortie de plusieurs V permettant de produire suffisamment d’énergie pour l’alimentation d’auxiliaires tels que des capteurs par exemple
In the search of new sustainable energies, the issue of energy harvesting is essential. Heat loss is involved in most of the industrial processes, thus thermoelectricity has its full role to play in this search through the Seebeck effect which consists in converting a temperature gradient into an electrical current. A good thermoelectric material requires a high electrical conductivity σ and Seebeck coefficient α and a low thermal conductivity λ. However, despite recent advances in the field, the use of conventional thermoelectric materials on a large scale becomes difficult due to their toxicity, low abundance and high cost. The development of new materials that respect environmental considerations has thus become necessary. Hence, with the emergence of a new family of materials, namely organic thermoelectric materials, based on conductive polymers and gels (aerogels/xerogels), new perspectives are now possible. In the frame of these new advances, the aim of this work is to functionalize thermal super-insulating materials with a very low thermal conductivity by adding thermoelectric properties. This was first done by numerical simulations based on density functional theory (DFT) and classical molecular dynamics (MD), via different modules included in the Materials Studio software. This allowed us to numerically represent and validate the structure of our thermal insulating material, the Resorcinol/Formaldehyde (RF) xerogel. A doping process with 5 % in iron particles was then performed using MD calculations in order to evaluate the dispersion of the charges within the RF network and to represent numerically the doped material for a future study of its thermoelectric properties via a Boltzmann formalism.In a second step, the objective was to identify the optimal synthesis protocol as a function of the different synthesis parameters and the different conductive dopants. The study of the influence of a thermal treatment by pyrolysis then allowed the improvement of the electrical conductivity of the pure material having a very low figure of merit ZT=2.7×〖10〗^(-16), (ZT=α^2 σT/λ is a measure of the efficiency of the thermoelectric conversion). A study of doping was then carried out during the gelling process according to different loading rates in order to reach a percolation threshold. A figure of merit ZT=2.4×〖10〗^(-3) was then obtained with a doping level of 60 % in graphene oxide (GO). However, this type of dopant generates a very high synthesis cost, which explain why we investigated other types of charges, namely electrically conductive fibers. In that case, we obtained a ZT= 8.0×〖10〗^(-4) with a doping level of 10 % in oxidized polyacrylonitrile fibers (PANOX). The assembly of the module and the realization of a test bench have made it possible to characterize the thermoelectric performance of our different materials. A power density of the order of 2 mW.m-2 was then obtained with the PANOX fiber-reinforced RF xerogel with a thickness of 1 cm and an surface area of 50 cm² for a temperature difference of 30°C. Thanks to this materials, we have identified an application as part of the thermal insulation of a hybrid vehicle battery in order to detect a failure associated with a vacuum loss. Finally, a study based on theoretical models has shown the interest of continuing research activities in order to improve the thermoelectric properties. We then considered the assembly of modules composed of 1000 junctions (pp) then (np) with target materials in order to reach higher power density levels of several W.m-2 and output voltages of several V to produce enough energy for the supply of auxiliaries such as sensors for example

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Thomas, Benjamin. « Matériaux composites Argent/Carbone à propriétés thermiques adaptatives ». Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0140.

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Résumé :

Du fait leur conductivité thermique élevée, les matériaux composites à matrice métallique et renfort carbone possèdent un fort potentiel d’application pour la gestion thermique en électronique. Ces travaux présentent le développement d’un nouveau procédé pour la synthèse de matériaux composites Ag/rGO (argent / « reduced Graphene Oxide ») et Ag/GF (argent / « Graphite Flakes ») par métallurgie des poudres. Ce procédé, inspiré des méthodes de « molecular level mixing », permet d’obtenir des poudres composites Ag/rGO dans lesquelles les nano-renforts sont individualisés jusqu’à une concentration volumique de 1 %. Lorsqu’il est appliqué à la synthèse de matériaux composites Ag/GF, ce dernier permet l’élaboration de matériaux composites denses avec une concentration volumique en graphite jusqu’à 70 % et une conductivité thermique jusqu’à 675 W.m-1.K-1 (426 W.m-1.K-1 pour l’argent pur). En outre, il a été montré que le procédé d’élaboration des poudres composites Ag/GF a une forte influence sur l’anisotropie structurale des matériaux massifs ainsi que sur la résistance thermique d’interface extrinsèque Ag-graphite. Le procédé d’élaboration développé dans ces travaux permet ainsi d’obtenir des matériaux ayant une conductivité thermique jusqu’à 19 % supérieure à celle des matériaux obtenus par un procédé de mélange conventionnel. Néanmoins, comme la plupart des matériaux composites métal/GF (à matrice Cu, Al, Mg et Fe), la dilatation thermique des matériaux composites Ag/GF présente des « anomalies ». En effet, l’anisotropie de leur coefficient d’expansion thermique (CTE) est opposée à leur anisotropie structurale, leur CTE a une dépendance anormalement élevée vis-à-vis de la température et ces matériaux présentent une instabilité dimensionnelle en cyclage thermique. S’il est communément admis dans la littérature que ces anomalies sont la conséquence des contraintes internes générées lors de l’élaboration des matériaux (du fait de la différence de CTE entre matrice et renfort), ce phénomène reste mal compris et difficile à maitriser. Une part importante de ces travaux est consacrée à l’étude de ces « anomalies » et en particulier à l’étude de l’influence des propriétés mécaniques de la matrice d’argent sur la dilation thermique des matériaux composites. Grâce à la combinaison des caractérisations d’EBSD, de DRX, de microdureté instrumentée et de microscopie, des phénomènes clés responsables des propriétés thermomécaniques des matériaux composites Ag/GF ont pu être identifiés. En particulier, il a été montré qu’une part importante des contraintes internes est relaxée via la déformation plastique de la matrice d’argent et la déformation pseudo plastique du graphite lors du refroidissement post-densification des matériaux composites. Ainsi, le contrôle des propriétés mécaniques de la matrice métallique (en particulier de sa limite d’élasticité) permet d’atténuer les anomalies en CTE et confère une meilleure stabilité dimensionnelle aux matériaux composites Ag/GF lors d’un cycle thermique. L’addition de rGO dans la matrice d’argent des matériaux composites Ag/GF a également permis de réduire l’instabilité dimensionnel des matériaux jusqu’à 50 % grâce aux propriétés d’amortissement du rGO
Due to their high thermal conductivity, metal matrix composite materials reinforced with carbon allotropes exhibit a high potential application for thermal management in electronics. This work deals with the elaboration of new synthesis process to produce Ag/rGO (silver/reduced Graphene Oxide) and Ag/GF (silver/Graphite Flakes) composite materials. This process, based on “molecular level mixing” methods, makes it possible to obtain Ag/rGO composite powders with individualized nano-reinforcements up to a concentration of 1 % in volume. Applied to the synthesis of Ag/GF composite materials, it allows to synthesize dense composite materials with a graphite concentration up to 70 % in volume and with a thermal conductivity up to 675 Wm-1.K-1 (426 Wm-1.K-1 for pure silver). Moreover, it has been shown that Ag/GF powders elaboration process has a strong influence on the structural anisotropy of bulk materials as well as on the extrinsic thermal boundary resistance Ag-graphite. The process developed in this work allows Ag/GF composite materials to reach thermal conductivity up to 19 % higher than the same materials synthesized by conventional mixing powder process. However, like most metal/GF composite materials (with Cu, Al, Mg and Fe matrix), thermal expansion of Ag/GF composite materials shows “anomalies”. Indeed, the anisotropy of their coefficient of thermal expansion (CTE) is opposed to their structural anisotropy, their CTE has an abnormally high dependence on temperature and these materials exhibit dimensional instability during thermal cycling. While it is commonly admit in literature that these “anomalies” are the consequence of internal stresses generated during materials densification (because of CTE mismatch between matrix and reinforcement), this phenomenon remains poorly understood and difficult to control. A significant part of this work is devoted to the study of these anomalies and especially to the study of the influence of matrix mechanical properties on composite materials thermal expansion. Thanks to EBSD, XRD, instrumented microhardness and microscopy analysis, key phenomena responsible of thermomechanical behavior of Ag/GF composite materials have been identified. Especially, it has been shown that a large part of the internal stresses is relaxed by plastic deformation of silver matrix and pseudo-plastic deformation of graphite during the post-densification cooling step of the materials. Thus, the control of mechanical properties of metallic matrix (especially of its elastic limit) makes it possible to attenuate the anomalies in CTE and confers a better dimensional stability to Ag / GF composite materials during thermal cycling. Finally, the addition of rGO in silver matrix of Ag/GF composites materials has also reduced material dimensional instability by up to 50 % thanks to the damping properties of rGO

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Redares, Christian. « Contribution a l'étude du comportement thermique des batiments en régime transitoire : proposition de differents modèles simplifiés ». Perpignan, 1986. http://www.theses.fr/1986PERP0007.

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Résumé :

Proposition et analyse des modeles mathématiques simples établis en regime varie, accessibles aux microordinateurs et rendant compte avec une precision suffisante du comportement thermique des batiments. Les parois opaques sont, dans un premier temps, modelises par differents schemas electriques dont la validite et les limites sont determinees. Proposition de deux modeles de batiment: le premier base sur une description globale des echanges thermiques, le second issu d'une analyse des phenomenes plus fine et d'un decoupage de l'habitat en deux zones. Large eventail de leurs possibilites, coherence des bilans thermiques obtenus a partir de simulations annuelles sont montres. En parallele, etude de la modelisation de la ventilation d'un logement.

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Meukam, Pierre. « Valorisation des briques de terre stabilisées en vue de l'isolation thermique de batiments ». Cergy-Pontoise, 2004. http://biblioweb.u-cergy.fr/theses/04CERG0287.pdf.

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Résumé :

Ce travail porte sur la valorisation de matériaux locaux au Cameroun en vue d'améliorer leurs performances en isolation thermique. Il s'agit dans un premier de temps de mettre au point de nouveaux matériaux locaux pour l'enveloppe de bâtiment. La pouzzolane naturelle et la sciure de bois qu'on trouve en abondance au Cameroun ont servi à réaliser des briques de terre plus légères et de meilleures performances thermiques que celles utilisées actuellement dans la construction des maisons. Les résultats expérimentaux portant sur les propriétés therrnophysiques montrent que les briques de terre en latérite+pouzzolane et en latérite+sciure de bois sont plus légères et possèdent de meilleures performances d'isolation thermiques que les briques en latérite simple. Les mesures de la résistance en compression faites sur des BTS incorporant de la pouzzolane naturelle et sur celles incorporant une quantité limitée de sciure de bois donnent des valeurs satisfaisantes. Ces résistances mécaniques sont de même ordre de grandeur que celles des BTS actuellement utilisées. La conductivité thermique et de la diffusivité thermique de ces matériaux augmente avec en teneur en eau. L'augmentation de la teneur en ciment dans les BTS étudiées entraîne une augmentation de la conductivité et une baisse de la diffusivité thermique. La modélisation des transferts couplés de chaleur et d'humidité a permis de déterminer les profils de température, d'humidité relative ct de teneur en eau. à travers une enveloppe de bâtiment faite de ces matériaux. Les faibles teneurs en eau relevées dans les différents cas permettent de conclure qu'il y a une faible possibilité de condensation de vapeur d'eau dans ces matériaux et par conséquent leur durabilité n'est pas mise en cause
In this work, an experimental study was carried out in order to determine the properties of local materials used as construction materials. The thermal properties of lateritic soil based materials were deterrnined. The effect of addition of natural pozzolan or sawdust in lateritic soil brick on the thermal properties is examined. It was shown that the effect of incorporation of natural pozzolan or sawdust is the decreasing of the thermal conductivity and density. The moisture content of these materials can modify their thermal performance. Thus a study of the influence of the water content on the thermal conductivity L and the thermal diffusivity a is presented. The effect of the increasing of cement content is to increase the thermal conductivity and to decrease the thermal diffusivity. The composite materials used for building shielding present sufficient mechanical strength and are suitable for constructions. The analysis is developed for the prediction of the temperature, relative humidity and water content behaviour within the walls. A numerical model HMtrans, developed for prediction of heat and rnoisture transfer in multi-Iayered building cornponents, is used to simulate the temperature, moisture content and humidity profiles within the building envelopes. The results allow the prediction of the duration of the exposed building walls to the local weather conditions. There is therefore minimum possibility of water condensation in the materials studied. The durability of buiIding envelopes made of lateritic soil bricks with incorporation of natural pozzolan or sawdust is not strongly affected by the climate conditions in tropical and equatorial regions

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Thomas, Matthieu. « Propriétés thermiques de matériaux composites : caractérisation expérimentale et approche microstructurale ». Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2075.

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Résumé :

Les simulations thermiques sur des structures aéronautiques nécessitent de nombreux paramètres d’entrée parmi lesquels les propriétés thermo-physiques des matériaux composites. La connaissance de leurs propriétés thermiques supposées homogénéisées à l’échelle considérée (tenseur de conductivité thermique et chaleur spécifique), ainsi que les incertitudes liées à leurs estimations sont une nécessité de premier ordre. Les objectifs de la thèse reposent donc d’une part sur leurs mesures expérimentales grâce à la mise au point d’une nouvelle méthode d’identification, et d’autre part sur leurs prédictions par le développement de modèles d’homogénéisation. A l’heure actuelle, de nombreuses techniques de mesure des propriétés thermiques des matériaux composites ont déjà été développées. Cependant, pour estimer les conductivités selon les trois directions principales du composite ainsi que la chaleur spécifique, il est nécessaire de combiner ou répéter ces méthodes. L’originalité de la technique développée au cours de cette thèse réside dans l’estimation simultanée par méthode inverse de l’ensemble de ces paramètres pour une gamme de température allant de l’ambiante à 200°C, et ce, sans que les échantillons soient instrumentés, ou re-surfacés. Pour compléter ce travail expérimental, des modèles prédictifs des conductivités thermiques basés sur la microstructure réelle des composites ont été développés. L’analyse des images de la microstructure permet de caractériser la distribution des fibres, de définir le volume élémentaire représentatif, l’ensemble servant de base aux calculs par éléments finis des propriétés apparentes du matériau composite, avec quantification de l’intervalle de confiance des mesures

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Salome, Francis. « Contribution à l'étude de nouvelles méthodes de mesure des paramètres électriques et thermiques des matériaux : influence de l'humidité sur les propriétés électriques et thermiques des matériaux non métalliques ». Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10082.

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Résumé :

Réalisation de deux dispositifs automatiques à commandes numériques de mesure des paramètres électriques et thermiques des matériaux, et d'autre part à l'étude comparative des propriétés thermiques et électriques de quelques matériaux non métalliques. Dispositif capable de séparer les informations conductivités et permittivité [epsilon], conçu à partir d'un oscillateur à conductance négative. Nouveau dispositif utilisant la phase transitoire de la réponse à un échelon de flux thermique et permettant de mesurer rapidement l'effusivité des matériaux

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Chamroune, Nabil. « Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives ». Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0140/document.

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Résumé :

Les matériaux composites à matrice métallique (CMM) sont actuellement étudiés pour être utilisés dans de nombreux domaines d’application. L’une des applications potentielles concerne leur utilisation en tant que drain thermique pour les modules de puissance. Pour cette application, deux conditions sont requises : une conductivité thermique (CT) élevée pour évacuer la chaleur générée par la puce électronique et un coefficient d’expansion thermique (CTE) proche du substrat céramique (2-8×10-6 /K) utilisé dans le module de puissance.Ainsi des matériaux composites à matrice aluminium (Al : CT de 217 W/m.K et CTE de 24×10-6 /K) et à renfort plaquette de graphite (GF : CT de 1000 W/m.K et CTE de -1×10-6 /K dans le plan de la plaquette) ont été élaborés. Ces matériaux composites ont été fabriqués par Métallurgie des Poudres (MP) conventionnelle mais aussi par un procédé original nommé Flake Powder Metallurgy (FPM). Ce procédé, qui consiste à utiliser une poudre métallique à morphologie plaquette, a permis d’optimiser l’orientation des renforts plaquette dans un plan perpendiculaire à la direction de densification sous l’action d’une pression uniaxiale. De plus, ce procédé a permis d’obtenir une meilleure adhésion entre la matrice et le renfort comparé aux matériaux composites élaborés par MP conventionnelle. Cela a abouti à une amélioration de la CT qui est passée de 400 W/m.K à 450 W/m.K pour un taux de renfort de 50%vol. Néanmoins, concernant la dilatation thermique, des CTE de 21,8×10-6 /K et 21,7×10-6 /K ont été obtenus par MP et FPM respectivement, ce qui est incompatible avec l’application visée.Pour surmonter cette problématique, des matériaux composites à renfort multiple ont été élaborés par frittage en phase liquide. Ainsi des fibres de carbone (FC) ont été rajoutées à l’aluminium et aux plaquettes de graphite. L’ajout de ce second renfort au graphite a permis de diminuer de manière importante le CTE des composites Al/(GF+FC) avec une faible proportion en FC tout en maintenant une haute CT. De plus les matériaux composites Al/(GF+FC) présentent des CTE nettement inférieurs aux composites Al/FC avec un %vol. de FC équivalent. Ainsi des matériaux composites Al/(GF+FC) ont été élaborés par frittage en phase liquide permettant d’obtenir une CT de 400 W/m.K (comparable à la CT du cuivre) et un CTE de 8×10-6 /K (comparable au CTE de l’alumine). De plus la légèreté de l’aluminium confère aux matériaux composites Al/C une faible densité (d=2,4). Par conséquent, les matériaux développés dans cette étude sont prometteur en tant que drain thermique léger, notamment dans le domaine de l’électronique embarquée
Many carbon/metal composites are currently used in several applications. One of them concerns their use as heat sinks in microelectronics. Concerning this application, two conditions are required: a high thermal conductivity (TC) in order to evacuate the heat generated by the electronic chip and a coefficient of thermal expansion (CTE) similar to the used material type of the electronic device (2-8×10-6 /K).Therefore, graphite flakes (GF; TC: 1000 W/m.K and CTE: -1×10-6 /K in the graphite plane) reinforced aluminum matrix (Al; TC: 217 W/m.K and CTE: 25×10-6 /K) composites were fabricated. These composite materials were fabricated by Powder Metallurgy (PM) and Flake Powder Metallurgy (FPM). This process, which consist to use a flattened metallic powder, helped to improve the in-plane orientation (perpendicular to the pressure direction) of GF under uniaxial pressure. Moreover, this process provided a better Al-C interface thanks to a planar contact between the matrix and the reinforcements. This resulted in an improvement of the CT from 400 W/m.K to 450 W/m.K for a reinforcement content of 50 vol.%. Nevertheless, regarding thermal dilation, CTEs of 21.8×10-6 /K and 21.7×10-6 /K were obtained by MP and FPM respectively, which is incompatible with the intended application.To overcome this problem, composite materials with multiple reinforcement were developed by solid-liquid phase sintering. Then, carbon fibers (CF) have been added to aluminum and graphite flakes. The addition of CF to GF reinforcement reduced significantly the CTE of the Al/(GF+CF) composites with a small proportion of CF, while preserving a high TC. In addition, the Al/(GF+FC) composite materials have significantly lower CTEs than the Al/CF composites with a equivalent vol.% of CF. Therefore, Al/(GF+CF) composite materials were developed by solid-liquid phase sintering to obtain a TC of 400 W/m.K (comparable to the TC of copper) and a CTE of 8×10-6 /K (comparable to the CTE of alumina). In addition, the lightweight of aluminum gives composite materials Al/C a low density (d = 2.4 g/cm3). Therefore, the composite materials developed in this study are promising as a lightweight heat sink in microelectronic industries

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Pruja, Patrick. « Transferts thermiques à l'échelle du micron dans les matériaux à structure hétérogène : caractérisation des interfaces par microphotoréflexion modulée ». Perpignan, 2003. http://www.theses.fr/2003PERP0500.

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Résumé :

Les performances des matériaux modernes de protection thermique et mécanique sont directement liées à leurs propriétés thermiques à l'échelle microscopique. Ces matériaux sont souvent constitués d'un assemblage complexe dont il faut être en mesure de caractériser et prévoir le vieillissement. L'intérêt et l'originalité du travail présenté consistent en l'élaboration de deux modèles permettant d'analyser, sur le principe de la microscopie photothermique par photoréflexion modulée, les transferts thermiques à l'échelle micrométrique dans des matériaux présentant des microfissures ou des interfaces. Les hétérogénéités sont modélisées soit par une résistance thermique de contact (RTC), soit par un troisième corps thermique (TCT) d'épaisseur non nulle et aux propriétés thermiques spécifiques. Ces deux modèles ont permis, pour la première fois, d'établir une expression analytique du champ de température à la surface du matériau soumis à une contrainte thermique localisée et présentant des hétérogénéités perpendiculaires à la surface. Une étude de sensibilité permet de préciser les conditions optimales d'expérimentation en vue d'une estimation des paramètres thermo-physiques des hétérogénéités. Les résultats expérimentaux concernent des interfaces cuivre-acier, chrome-acier, et des micro-fissures dans des dépôts de chrome
Performances of modern materials for thermal and mechanical protection are directly related to their thermal properties on a microscopic scale. These materials often consist of a complex assembly of which it is necessary to be able to characterize and envisage ageing. The interest and the originality of this work lie in the development of two models based on the principle of photothermal microscopy by modulated photoreflexion allowing to analyse and to understand the thermal transfers on a micrometric scale in materials presenting microscopic cracks or interfaces. These heterogeneities are modelled either by a thermal contact resistance (TCR) or by a third thermal body (TTB) with non-null thickness and specific thermal properties. These two models lead to the analytical expression of the temperature field on the surface of a material submitted to a localized thermal stress and showing heterogeneities perpendicular to its surface. A sensitivity study gives the optimal experimental conditions to estimate the thermophysical parameters of the heterogeneities. The experimental results concern copper-steel, chromium-steel interfaces and microscopic cracks in chromium deposits

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MALOU, ZAHIR. « Etude de l'optimisation des proprietes mecaniques et thermiques des materiaux poreux de type betons cellulaires ». Cergy-Pontoise, 1996. http://www.theses.fr/1996CERG0013.

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Résumé :

Les betons cellulaires commercialises actuellement sont des materiaux constitues de pores spheriques et regulierement repartis. Ils presentent un comportement mecanique et thermique isotrope. Sans reglage particulier, on obtient naturellement des materiaux anisotropes sur le plan mecanique et thermique. Ce comportement anisotrope du materiau est du a la configuration geometrique de la porosite (forme, repartition et orientation des pores). En effet, les pores presentent un aplatissement uniaxial perpendiculairement au sens de l'expansion. Ce phenomene d'anisotropie peut se reveler avantageux pour l'optimisation des performances des betons cellulaires. En comparaison a des materiaux isotropes constitues de pores spheriques, l'anisotropie peut en effet permettre, a porosite egale, l'amelioration des performances mecaniques du materiau dans le sens parallele a l'aplatissement des pores, et celle des performances thermiques dans le sens perpendiculaire. Notre etude s'articule principalement autour de deux axes. Le premier consiste en la modelisation des proprietes mecaniques et thermiques d'un materiau poreux, constitue de pore de forme anisotrope (ellipsoides), en fonction des parametres geometriques de la porosite (taux de vide, coefficient de forme des pores). Pour cela nous avons utilise une technique d'homogeneisation basee sur une resolution par elements finis. Le second axe est experimental et concerne l'etude de l'optimisation des proprietes des betons cellulaires par le biais des parametres de composition de ces derniers. En dernier lieu nous avons compare les resultats de la modelisation et ceux obtenus experimentalement

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Nicolau, Vicente de Paulo. « Identification des propriétés radiatives des matériaux semi-transparents diffusants ». Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0001.

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Les propriétés radiatives des matériaux semi transparents diffusants comme la laine de verre et la fibre de silice sont identifiées. Il s'agit de l'épaisseur optique, de l'albédo et de la distribution de la fonction de phase. Les coefficients volumiques d'extinction, d'absorption et de diffusion sont calcules a partir de l'épaisseur optique et de l'albédo. Pour la fonction de phase, on utilise une composition de deux fonctions d'Henyey-Greenstein avec une fonction isotrope ce qui représente trois autres paramètres à identifier. La solution numérique de l'équation du transfert radiatif applique au cas d'une tranche plane permet le calcul des transmittances et des réflectances spectrales et bidirectionnelles, respectivement à l'entrée et à la sortie de cette tranche plane, soumise à un rayonnement incident normal et collimaté. Dans des conditions expérimentales identiques à celles simulées, les transmittances et les réflectances sont mesurées. L'épaisseur optique est directement déterminée à partir des valeurs expérimentales des transmittances, tandis que les quatre autres paramètres sont identifiés suivant une minimisation au sens des moindres carres des écarts entre les valeurs théoriques et expérimentales de transmittances et réflectances. La méthode de linéarisation de gauss associée a une analyse détaillée des coefficients de sensibilité a été utilisée pour développer la stratégie d'identification et pour déterminer les paramètres. Deux montages optiques sont successivement mis en œuvre, en utilisant en un premier temps un monochromateur a prisme et après un spectromètre a transformée de Fourier. Les valeurs des paramètres sont présentées dans la plage spectrale allant de 1,5 a 15 microns
Radiative properties of semi-transparent scattering materials like fiberglass and silica fibers are identified, including optical thickness, albedo and a three parameter phase function model. Extinction, absorption and scattering coefficients are calculated based on optical thickness and albedo values. The phase function model is a composition of two Henyey-Greenstein and an isotropic function. The study focuses on a plane slab submitted to a normal incident collimated radiation beam. The numerical solution of the radiative transfer equation gives the values of the spectral transmittances and reflectances at the front and rear faces of the slab. An experimental set-up has also been realized to measure the spectral transmittances and reflectance under the same condition. The optical thickness is directly determined from the experimental transmittances, while the other four parameters are identified by the minimization of the sum of square errors between experimental and theoretical transmittances and reflectance. The Gauss method of linearisation associated with a fine analysis of the sensitivity coefficients has been used to determine the parameters. Two optical bench have been used: firstly a prism based monochromator and secondly a Fourier transform infrared spectrometer. The radiative parameters values are presented in the 1. 5 to 15μm wavelength range. Results show that the studied materials present a high scattering with a dominant forward anisotropy

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Berthou, Yannick. « Étude de parois de bâtiments passifs associant un Matériau à Changement de Phase (MCP) et une super isolation transparents ». Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0109.

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Résumé :

Afin de réduire l'impact environnemental des bâtiments, il est prioritaire de développer des stratégies nouvelles en termes d'isolation et d'exploittion des énergies renouvelables. De ce contexte s'est dégagée l'idée de concevoir, mettre en oeuvre et étudier un mur capteur de chaleur nouvelle génération semi-transparent associant une couche super-isolante (aérogel de silice) et une couche pour l'absoption, le stockage et la restitution de chaleur (Matériau à Changement de Phase). Ce mur a été caractérisé expérimentalement en ambiance contrôlée et in situ sur un bâtiment grandeur nature. Ses qualités en therme d'isolation thermique et de contribution aux apports énergétiques et lumineux ont été mises en évidence. Une limite d'utilisation du mur MCP-aérogel a été observée en été et sur une partie des intersaisons. Le MCP reste liquide d'une journée à l'autre, ce qui est causé par une restitution insuffisante de chaleur la uit engendrant à termes une surchauffe du bâtiment. Un modèle numérique du mur MCP-aérogel a été développé et validé. Ce modèle, couplé au logiciel de simulation dynamique des systme thermiques TRNSYS, a permis d'étudier le coportement du mur pour quatre climats et deux types de bâtiment (un bâtiment d'habitation : une maison "incas" de l'INES à Chabéry, et un bâtiment en évolution libre : la cellule test expérimentale du CEP à Sophia Antipolis). Ces études ont confirmé l'intérêt du mur MCP-aérogel pour l'amélioration des performances énergétiques du bâtiment
To reduce the environmental impact of buildings, it is a priority to develop new strategies concerning the insulation and the exploitation of the renewable energies. Xithin this context appeared the odea to design, to implement an to study a new generation of semi-transparent solar wall associating a super-insulating layer (silica aerogel) and a layer of a material ermitting the absorption, the storage and the restituion of heat (Phase Change Material). This wall was experimentally characterized in controlled atmosphere and in situ on a full-size building. Its qualities in terms of heat insulation and contribution to the energy balance and daylight were revealed. A limit of use pCM-aerogel wall was noticed in summer and on a part of the inter seasons. The PCM aerogel wallwas developed and validated. This model, coupled withTRNSYS, a software for the dynamic simulation of thermal systems, allowed to study the behavior of the wall for four cliamtesand two types of building (a residential building : an "Incas" house of the ines at Chambéry, and a building in free evolution : the experimental test cell of the CEP at Sophia Antipolis. These studies confirmed the interest of he MCP-aerogel wall for the improvement of the energy performances of the building

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Faye, Mactar. « Structure interne et propriétés thermiques macroscopiques, application aux matériaux de construction ». Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30032/document.

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Résumé :

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact de la structure interne des matériaux isotropes granulaires sur leurs propriétés thermiques macroscopiques. Nous avons développé un code de calcul pour résoudre les transferts thermiques au sein d'un matériau hétérogène tridimensionnel. Ce code est couplé avec un algorithme de génération de structures aléatoires. Après validation expérimentale, nous avons généré des géométries granulaires dont nous avons caractérisé la structure interne, puis nous avons étudié l'impact de cette structure sur la conductivité thermique. Nous avons également développé une nouvelle méthode de mesure expérimentale de la capacité thermique surfacique d'un élément de paroi à structure interne complexe. L'originalité de cette méthode est le couplage d'un modèle analytique de la capacité thermique, indépendant des propriétés thermiques des constituants, et d'une étude expérimentale
The objective of this thesis is to study the impact of the internal structure of isotropic granular materials on the macroscopic thermal properties. We have developed a model to solve the heat transfer problem within a heterogeneous three-dimensional material. This code is coupled with an algorithm generating random structure. After an experimental validation, we first generated granular materials and we characterized their internal structure; then we studied the impact of this structure on the thermal conductivity. We also developed a new experimental method for measuring the heat capacity area of a wall element with complex internal structure. The originality of this method is the coupling of an analytical model of heat capacity area, which is independent of the thermal properties of the constituents, and an experimental study

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Fayette, Sylvain. « Conduction thermique dans les matériaux hétérogènes, influence des joints de grains ». Limoges, 2001. http://www.theses.fr/2001LIMOA001.

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Henry, Briot Emmanuelle. « Nouveaux matériaux et nouvelles orientations pour application aux ondes de surface ». Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2086.

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Résumé :

Les filtres à ondes élastiques de surface constituent un étage fondamental de l'éléctronique de filtrage des systèmes de télécommunication portables. L'ensemble des travaux réalisés au cours de cette thèse est dédié à l'analyse théorique et expérimentale des ondes de surface de Rayleigh sur quartz, langasite et phosphate de gallium. L'etude théorique a porté dans un premier temps sur le calcul des paramètres caractéristiques des ondes de Rayleigh : vitesse, couplage, électromécanique, coefficient de réflexion et coefficients de température. L'analyse de ces résultats a permis de mettre en évidence l'existence de coupes cristallines dont les caractéristiques étaient plus intéressantes que celles de la coupe ST du quartz. On a dans un deuxièmes temps développé une méthode de calcul de l'influence des paramètres technologiques tels que la hauteur et le rapport cyclique des métallisations sur les effets thermiques d'un dispositif à ondes de surface. L'étude expérimentale réalisée sur quartz, langasite et phosphate de gallium a consisté au LPMO à mesurer les vitesses et les coefficients de température de la fréquence pour de nombreuses orientations. Nous avons notamment pu valider le travail théorique original de modélisation de l'influence de l'épaisseur relative de métal sur le coefficient de température de la fréquence du premier ordre dans le cas du quartz recouvert d'un film mince d'aluminium. Les expériences réalisées sur langasite ont permis de confirmer l'intérêt de certaines orientations pour une application de type filtre moyenne bande. On a mesuré une compensation en température relativementstable vis-à-vis de l'angle de propagation et de l'un des angles de coupe. Dans le cas du phosphate de gallium, dans l'état actuel des mesures, on ne peut qu'affirmer l'existence en simple rotation d'une coupe compensée des effets thermiques statiques.

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Benseddiq, Noureddine. « Optimisation des garnitures composites pour freins à disques ferroviaires ». Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10076.

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Résumé :

Les limites actuelles des freins à disques ferroviaires sont principalement issues des échauffements considérables en surface des matériaux de friction. Ce travail a pour objet de présenter une optimisation de la structure et de la forme d'une garniture de frein, dans le but d'améliorer le contact frottant et par conséquence de réduire les températures et les gradients thermiques correspondants. Cette démarche fait suite à la mise au point d'un algorithme de simulation du comportement thermomécanique des freins a disques, base sur l'enchaînement d'une résolution thermique et thermomécanique avec la résolution du problème de contact et la prise en compte du phénomène d'usure. L'incidence de l'optimisation sur les échauffements est quantifiée ainsi que sur les propriétés tribologies : l'usure globale du disque et de la garniture ainsi que le coefficient de frottement. La mesure de température par thermographie infrarouge sur l'objet tournant, a permis de valider les modèles élaborés.

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Bouache, Toufik. « Comportement thermique et caractérisation des échanges interfaciaux d’un frein à disque par approches théorique et expérimentale ». Paris 10, 2006. http://www.theses.fr/2006PA100122.

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Résumé :

Le travail développé dans ce mémoire est une contribution à l’étude des transferts de chaleur dans un dispositif de freinage à disques. L’étude est effectuée par voies théorique, numérique et expérimentale. Une solution analytique est établie pour déterminer la distribution 3D de la température dans le disque en régime périodique établi. Des modélisations numériques 3D transitoire sont également développées. Les résultats de ces modélisations ont permis d’analyser les évolutions des températures et de déduire les gradients thermiques dans l’intégralité du dispositif traité. Ces éléments sont précieux pour l’étude du comportement thermomécanique du disque de frein (contraintes, déformations, efficacité et usure). Deux modèles inverses sont développés pour déterminer les températures et les paramètres de contact au niveau de l’interface disque-plaquette (coefficient du partage de flux et résistance thermique de contact). Des mesures thermiques par thermocouples ont été effectuées à l’aide d’un dispositif monté sur un tour d’usinage. Les résultats expérimentaux sont ensuite utilisés pour la procédure d’identification des paramètres de contact
The work developed in this thesis contributes to the knowledge of the thermal behaviour of a disc–brake system. The problem is studied from three different approaches: analytical, numerical and experimental. An analytical solution has been developed to determine the 3D steady temperature distribution in the disc. Three-dimensional numerical simulations of the transient state have also been performed. The results enable us to analyze the evolution of temperatures and to deduce from them the thermal gradients. These gradients are fundamental for the study of the thermomechanical behaviour of the system (constraints, deformations, effectiveness and wear). Two inverse models are developed to determine the temperatures and the contact parameters at disc-brake pad interface (local heat partition coefficient and thermal contact resistance). Measurements by thermocouples were taken using an experimental device mounted on a lathe. The experimental results are then used for the procedure of contact parameters estimation

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Hamdami, Nasser. « Congélation de produits poreux : application à des produits alimentaires ». Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2071.

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Résumé :

Ce travail s'articule autour de la caractérisation des propriétés thermophysiques de matériaux poreux, et de la simulation des transferts couplés masse-chaleur lors de leur congélation. Deux produits ont été étudiés dans cette étude ; un produit modèle (éponge cellulosique) et un pain précuit. Les propriétés diffusionnelles (masse-chaleur) et thermophysiques des produits considérés ont été mesurées et modélisées à l'aide de différents modèles. . .

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Capsal, Jean-Fabien. « Elaboration et analyse des propriétés physiques de nanocomposites hybrides ferroélectriques ». Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/835/.

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Résumé :

L'objectif de ce travail de thèse est de réaliser une étude comparative de nanocomposites hybrides ferroélectriques. Deux matrices thermoplastiques ont été utilisées : le polyamide 11 et le poly(vinylidène fluoride trifluoroéthylène) 70-30. Les nano-objets introduits sont des nanoparticules de titanate de baryum (BaTiO3). Nous nous intéresserons tout particulièrement à l'influence des nanoparticules sur les propriétés physiques des composites en fonction de la taille des inclusions et de leurs fractions volumiques. L'évolution des propriétés pyroélectrique et piézoélectrique des nanocomposites en fonction du caractère électroactif ou non de la matrice est discutée. Dans le premier chapitre de ce mémoire, des éléments de rappel sur la ferroélectricité des polymères et des céramiques ainsi que sur la notion de connectivité des phases dans un composite sont présentés. Les composites étudiés sont de connectivité 0-3 ; une attention particulière est portée aux modèles phénoménologiques permettant de décrire les propriétés physiques de ces matériaux. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des techniques expérimentales utilisées ainsi qu'à la description du protocole d'élaboration des nanocomposites. La stabilité chimique et la structure physique des matériaux constitutifs des composites ont été analysées par Analyse Thermogravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Les propriétés mécaniques statique et dynamique de la matrice polyamide ont été suivies par des essais en traction et en cisaillement dynamique. Les propriétés diélectriques des matrices ont été caractérisées par Analyse des Courants Thermo Stimulés (CTS) et Spectrométrie diélectrique dynamique (SDD). L'influence de la fraction volumique phi de BaTiO3 700 nm sur les propriétés des composites est présentée dans le chapitre 3. Cette étude est réalisée avec les deux matrices. D'un point de vue mécanique, l'introduction de ces nanocéramiques a pour conséquence une forte augmentation du module G' ainsi que de G''. Lorsque la fraction volumique devient trop importante l'évolution d'un comportement ductile vers fragile est constatée. Les nanoparticules de BaTiO3 influencent peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. La diminution du saut delta Cp mesuré par ACD et la diminution de l'amplitude du mode associé à la manifestation diélectrique de la transition vitreuse mis en évidence par CTS indiquent une interaction à l'interface polymère/nanoparticules. L'introduction de BaTiO3 700 nm augmente la partie réelle et imaginaire de la permittivité diélectrique. L'évolution de epsilon' avec phi suit le modèle de Bruggeman jusqu'à phi = 45%. Au-delà de cette fraction volumique, la densification importante et les phénomènes d'agrégation modifient la connectivité des composites. .
The piezoelectric activity of a hybrid ferroelectric nanocomposite, i. E. Polyamide 11/ Barium Titanate (BT), has been investigated for different loadings of BT particles. The BT volume fraction (phi) was ranging from 0. 024 to 0. 4 with a particle size of 50 nm, 100 nm, 300 nm and 700 nm. The influence of polarization mode on the piezoelectric behaviour has been studied. The magnitude of the poling field used in this study is in the same order of magnitude of the one used for bulk BT i. E. Significantly lower than for piezoelectric polymers. The optimum piezoelectric coefficient is reached when the amorphous phase of the polymeric matrix is in the liquid state i. E. ; for a polarization temperature higher than the glass transition and for time constant allowing macromolecular mobility. The composite piezoelectric activity decreases for particles size lower than 300 nm due to the loss of the tetragonal phase. The nanotexture of these particles has been investigated by TEM and HRTEM. A core shell structure has been observed. An increase of the longitudinal piezoelectric strain coefficient d33 with the raising of BT volume fraction was shown. Contrary to inorganic piezoelectric ceramics, the dielectric permittivity of hybrid composites remains moderate although the piezoelectric voltage coefficient of composites is bigger than ceramics

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Verhaeghe, Benjamin. « Allègement de céramiques pour les arts de la table : Influence de la porosité sur les caractéristiques mécaniques et thermiques ». Valenciennes, 2010. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/1b47986d-2f67-4418-beb9-e4762561eded.

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Résumé :

Dans cette étude, des céramiques poreuses sont réalisées et caractérisées mécaniquement et thermiquement. La matrice céramique est à base de silicoaluminate densifiée par frittage. La nature de la matière première céramique et le cycle de frittage sont uniques dans tout ce travail. La porosité est obtenue par addition à la pâte céramique de différents agents poreux organiques calibrés en tailles et formes. Le taux de porosité total est compris entre 8 et 30%. Plusieurs procédés de mise en forme sont testés et permettent de contrôler la qualité de la porosité. Une porosité hétérogène est obtenue par mélange des porogènes avec la poudre atomisée. La porosité résultante est essentiellement distribuée autour des agglomérats d'atomisation. Une porosité assez homogène est apportée par un procédé innovant: Un porogène particulier est introduit au sein de la barbotine avant atomisation, conduisant à une microstructure où la porosité introduite (10µm) est localisée dans le granulat, tandis qu'une faible quantité de porosité subsiste entre eux. Les propriétés mécaniques (compression, flexion, ténacité) et thermiques (diffusivité thermique) sont déterminées puis analysées relativement aux qualités des phases poreuses réalisées. Parallèlement, différentes modélisations par éléments finis sont développées pour décrire l’impact des porosités sur les caractéristiques mécaniques et thermiques des pièces. Plusieurs porosités modèles sont choisies de façon à s’approcher au plus près des porosités expérimentalement réalisées. Les caractéristiques mécaniques et thermiques mesurées sont comparées aux résultats des modélisations
In this study, porous ceramics are developed and mechanically and thermally characterized. The ceramic matrix is based on a silicoaluminate material then after densified by sintering. The nature of the ceramic material and sintering cycle is unique through all this work. Porosity is obtained by adding to the ceramic paste various organic porous agents calibrated in sizes and shapes. Total porosity rate is between 8 and 30%. Several preparation routes are tested allowing the control of the porosity quality. Heterogeneous porosity is obtained by mixing spray dried siliocaluminate powder with pore-forming agent. The obtained porosities are mainly distributed around the spray dried agglomerates. A relatively homogeneous porosity is provided by an innovative process: A particular porogen agent is introduced within the slurry before spray-drying and leads to specific microstructure consisting in pores (10μm) localized inside the aggregates, while a small amount of porosity remains between them. The mechanical properties (compression, bending, toughness) and thermal properties (thermal diffusivity) are determined and analyzed in regards to porous phases qualities. Meanwhile, various finite element modeling are developed to describe the impact of porosity on the mechanical and thermal properties. Several models of porosity are chosen as close as the experimentally realized porosities. The experimental mechanical and thermal characteristics are compared with modeling results

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Petroni, Laeticia. « Étude du comportement post-coulée de réfractaires électrofondus à Très Haute Teneur en Zircone : thtz ». Paris, ENMP, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00657812.

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Résumé :

Cette étude, inscrite dans le Programme National de Recherche NOREV (Nouveaux REfractaires Verriers), porte sur la simulation numérique par éléments finis du refroidissement post-coulée de réfractaires électrofondus à très haute teneur en zircone (THTZ). Un modèle numérique thermique du refroidissement d'une dalle a été développé, à partir de mesures thermiques réalisées dans un moule lors d'une coulée en usine. Ce calcul a permis de situer dans le temps, pour les différents points de la dalle, les phénomènes intervenant au cours du refroidissement : solidification, fluage et transformation de la zircone. Des essais mécaniques isothermes et anisothermes ont permis de définir les équations constitutives du comportement en fluage (écrouissage isotrope) et lors de la transformation de phase de la zircone (modèle de plasticité de transformation de Leblond). A partir des chargements thermiques, les contraintes générées au cours du refroidissement ont été calculées, ainsi que les contraintes résiduelles après retour à température ambiante. La transformation de phase de la zircone, qui induit un gonflement volumique de 4%, semble s'avérer être le phénomène physique le plus critique pour ces deux types de contraintes. Les études paramétriques réalisées ont prouvé l'intérêt du modèle numérique en tant qu'outil d'aide à l'amélioration du procédé en jouant sur les propriétés de divers paramètres : propriétés du matériau coulé, géométrie du moule, propriétés de ses constituants,. .
This work has been carried out in the frame of a French national research program on new refractories for glass production (NOREV) and focussed on the numerical simulation of the post-casting cooling of fused-cast refractories with a very high zirconia content (HZ). A numerical model of the cooling-down sequence of a tile has been developed from thermal measurements performed in a mould during a casting on industrial site. This calculation allowed the time positioning, for each location in the tile, of the physical phenomena occurring during cooling: solidification, creep and phase transformation of zirconia. Isothermal and non-isothermal mechanical tests allowed the constitutive equations of creep (isotropic hardening) and during zirconia transformation (Leblond transformation-induced viscoplasticity model). From the thermal loadings, the thermal stresses induced by cooling have been calculated, as well as the residual stresses remaining at room temperature. The phase transformation of zirconia, which induces a 4% volume swelling, seems to be the most critical physical phenomenon for both types of stresses. The performed parametric studies proved the interest of the numerical model as a tool for improving the process by varying different parameters: cast material properties, mould shape, properties of its constituents,. .

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Godin, Alexandre. « Estimation sur des bases orthogonales des propriétés thermiques de matériaux hétérogènes à propriétés constantes par morceaux ». Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00821884.

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Résumé :

Ce travail se propose de caractériser thermiquement des composites à microstructures complexes. Il s'agit de développer des méthodes d'estimation permettant d'identifier les propriétés thermiques des différentes phases en présence, ainsi que celles associées à leurs interfaces, à partir de mesures issues de la thermographie infrarouge. Cette estimation paramétrique nécessite la connaissance au préalable de la structure géométrique de l'échantillon. Le premier objectif concerne donc l'identification de la structure de l'échantillon testé par la discrimination des différentes phases et interfaces. Une fois la structure de l'échantillon connue, le second objectif est l'identification des paramètres thermiques des différents constituants ainsi que ceux de leurs interfaces. On se propose d'exploiter deux tests spécifiques utilisant le même dispositif expérimental. Deux méthodes mathématiques différentes ont été développées et utilisées pour exploiter les mesures de champ issues du premier test et permettre de retrouver la microstructure de l'échantillon. La première est fondée sur la décomposition en valeurs singulières des données de températures recueillies. Il est montré que cette méthode permet d'obtenir des représentations de la microstructure de très bonne qualité à partir de mesures même fortement bruitées. La seconde méthode permet de raffiner les résultats obtenus à l'aide de la méthode précédente. Elle repose sur la résolution d'un problème d'optimisation sous contraintes en exploitant la technique dite Level-Set pour identifier les frontières des différents constituants de l'échantillon. L'étape d'identification des propriétés thermiques des constituants et des interfaces exploite les mesures de champs issues du second test expérimental. La méthode développée, la SVD-FT combine des techniques de décompositions en valeurs singulières avec desfonctions tests particulières pour dériver des estimateurs linéaires des propriétés recherchées.Cette méthode permet de limiter les effets du bruit de mesure sur la qualité de l'estimation et de s'affranchir des opérations de filtrage des données.

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Novellani, Marc. « Etude expérimentale et numérique des empilements de fibres : structure et propriétés thermiques ». Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11058.

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Résumé :

La caractérisation et la compréhension des transferts de chaleur et de masse au sein de milieux poreux est un enjeu majeur dans des domaines aussi variés que le génie thermique, mécanique, chimique, Un des objectifs principaux consiste à faire le lien entre la structure des milieux poreux et leurs propriétés de transfert. Pour ce faire, l'utilisation de milieux poreux modèles moins complexes structurellement s'avère nécessaire. Ainsi, cette étude va focaliser son attention sur les empilements désordonnés de fibres rigides monodisperses. La première partie concerne l'étude structurale d'empilements de fibres bidimensionnels dont la structure est plus facile à appréhender que les empilements 3D. Différentes approches ont été utilisées. Dans un premier temps, une étude expérimentale faisant notamment appel à l'analyse d'images met en évidence l'influence de la longueur des fibres (à diamètre fixé) sur la structure du milieu ainsi que dans sa complexité. L'approche théorique fournit des lois simples de variation de la porosité en fonction du rapport d'aspect (longueur/diamètre) des fibres en bon accord avec les mesures expérimentales. Enfin, une simulation numérique d'empilements 2D de fibres a été conçue et a permis de montrer le rôle prépondérant joué par la gravité sur les variations de structure en fonction du rapport d'aspect. La seconde partie concerne l'étude des transferts de chaleur dans un empilement 3D de fibres traversé par un fluide en écoulement. Ils ont été caractérisés grâce à la mise en place d'un dispositif expérimental. La démarche numérique a été utilisée afin de mieux comprendre les résultats observés. Ce travail a notamment permis de mettre en évidence la très grande influence de la morphologie des fibres sur la conductivité thermique équivalente du milieu ce qui ouvre des perspectives intéressantes dans la conception de milieux qui soient à la fois poreux et bons conducteurs thermiques.

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Gomart, Hector. « Modélisation des propriétés thermo-radiatives de revêtements à haute efficacité énergétique ». Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2050.

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Résumé :

Les propriétés thermo-radiatives des matériaux dépendent de leur indice de réfraction, valeur qui dépend de la constitution chimique du matériau, mais aussi de leur morphologie. Ce phénomène permet d’élaborer des matériaux de haute technologie dans le domaine de l’industrie (barrières thermiques, SOFC…). L'influence de la rugosité sur les propriétés radiatives est bien connue, mais peu d'études tentent de décrire le comportement radiatif de matériaux réels pour de hautes températures (T ~ 1000 K). Afin de prédire au mieux les propriétés thermo-radiatives de matériaux hétérogènes, des surfaces de graphite ayant un degré de rugosité varié ont été élaborées. Un dépôt de nickélate de praséodyme (Pr2NiO4+δ) est également étudié. La caractérisation de ces surfaces montre une échelle de rugosité supérieure à la gamme de longueur d’onde étudiée (25 – 2 µm). Ces observations permettent de traiter l’interaction du rayonnement électromagnétique avec l’interface dans le cadre de l’approximation de l’optique géométrique. De plus, le fort coefficient d’absorption de ces matériaux et leur épaisseur permettent de considérer ces surfaces comme opaques d’un point de vue optique. Un algorithme de lancer de rayons (LR) est implémenté afin de calculer la réflectivité et l’émissivité de ces matériaux. Le comportement radiatif du Pr2NiO4+δ est bien décrit en couplant la technique LR à une loi de milieux effectifs, tenant compte de la microstructure (porosité, grains) inférieure à la longueur d’onde. Les simulations de la réflectivité du graphite montrent en revanche un désaccord avec les données expérimentales, que l’on attribue à une variation des indices optiques des surfaces lors du polissage.

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Lallam, Abdelaziz. « Corrélations entre les propriétés thermomécaniques de films diélectriques plastiques et les caractéristiques de composants passifs ». Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO19054.

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Résumé :

Etude physicochimique des films dielectriques (pp, pet, ps). Etude des variations dimensionnelles et capacitives des condensateurs en fonction de la temperature. Etude du coefficient de temperature et recherche de methodes de calcul theorique de ce parametre

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Amici, Marco. « Hybrid Inorganic / Organic polymers based on methacrylate - polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS®) : morphology and structure - properties relationships ». Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0004/these.pdf.

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Résumé :

De nouveaux systèmes organiques/inorganiques basés sur des méthacrylates et des polysilsesquioxanes polyédriques (POSS®) ont été synthétisés et caractérisés. La synthèse a été faite par polymérisation radicalaire thermique ou UV. La caractérisation thermique a été faite par RMN, PIR et GPC. Les POSS sont polymérisables avec des monomères organiques après avoir obtenue une bonne dispersion. Les structures et les morphologies, caractérisées par MEB, MET et WAXS, dépendent principalement de la dispersion des POSS dans la matrice organique. En fonction du type de POSS et de leur concentration, on peut avoir plusieurs structures-morphologies qui ont une influence très forte sur les propriétés des systèmes. Les propriétés thermiques, mécaniques et thermomécaniques ont été étudiées. Les POSS changent la densité moyenne de réticulation, quand, dans les systèmes linéaires, les propriétés des systèmes hybrides ont été influencées par la nature des groupes organiques des POSS
Novel hybrid inorganic/organic systems based on methacrylate and polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS ®) have been synthesised and characterised. The synthesis has been performed via either thermally or UV free-radical polymerization. Chemical characterisation has been done with NMR, NIR and SEC. The POSS have been found to be polymerizable with the organic monomers once a good dispersion is ensured. Structure and morphology, characterised by means of SEM, TEM, AFM and WAXS, have been shown to be mainly dependent on the dispersion of the POSS in the organic matrix. Depending on the POSS grade and concentration, one could obtain a wide array of structure-morphologies, from micro-aggregates to a very fine dispersion, probably to the molecular level. In turn, these different morphologies have an influence on the properties of the final systems. Thermal, thermomechanical and mechanical properties have been analysed. The POSS have been shown to change the crosslinking density of the thermosetting networks, while, in thermoplastic systems, the properties of the hybrid systems have been largely influenced by the nature of the organic ligands borne by the POSS

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Rakotovelo, Andriaminosoa Martin. « Contribution à la validation des méthodes de prévision du rochet thermique dans les structures métalliques ». Lyon, INSA, 1998. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1998ISAL0027/these.pdf.

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Résumé :

Ce travail concerne l’évaluation de l’état limite dans les structures métalliques sous chargement thermomécanique cyclique dans un état biaxial de contraintes. L’effet des surcharges mécaniques accidentelles est également analysé. Le premier chapitre est consacré à une recherche bibliographique dans le domaine du comportement des matériaux et des structures en plasticité cyclique. Des travaux concernant aussi bien l’aspect expérimental que l’aspect numérique pour l’évaluation de l’état limite de telles structures sont présentés. Le deuxième chapitre décrit la partie expérimentale de l’étude. Un dispositif a été conçu et réalisé de façon à pouvoir appliquer une sollicitation mécanique primaire de traction et de torsion combinées à un chargement thermique cyclique. Plusieurs essais ont été réalisés en appliquant également des surcharges primaires de courte durée. Le dernier chapitre concerne les calculs numériques utilisant différents modèles de comportement (isotrope, cinématique et élastoviscoplastique de Chaboche) du matériau et l’application de quelques méthodes simplifiées de prévision du rochet dans les structures. Nous avons considéré des méthodes basées sur l’analyse élastique (diagramme de Bree, règle des 3 Sm, règle d’efficacité), et d’autres basées sur une analyse élastique associée à une analyse élastoplastique du premier cycle (méthodes de Gatt et Taleb). L’ensemble des résultats a permis: • de valider dans le cas biaxial de contraintes une expression qui permet de tenir compte de l’effet des surcharges mécaniques de courte durée. • de tester les performances des modèles de comportement sur l’évolution de la structure au premier cycle et sur la prise en compte de l’effet des surcharges de courte durée. Parmi les modèles considérés, le modèle élastoplastique de Chaboche semble le plus adapté. • de valider les méthodes simplifiées. Les prévisions données par certaines méthodes basées uniquement sur des analyses élastiques (Bree et règle d’efficacité) ne semblent pas toujours conservatives. Par contre, l’utilisation des méthodes de Gatt et de Taleb a donné des prévisions satisfaisantes
This work concerns the steady state assessment in the metallic structures subjected to thermomecanical cyclic loadings in biaxial stress state. The effect of the short time mechanical overloads is also investigated. The first chapter is devoted to a bibliographic research concerning the behaviour of the materials and the structures in the cyclic plasticity. Some works related to the experimental aspect as well as the numerical one for the steady state assessment of such structures are presented. The experimental part of the study is presented in the second chapter. The experimental device was carried out in order to prescribe tension and torsion forces combined with cyclic thermal loading. Some tests was then carried out, among these tests certain include some overloads in tension or torsion. The last chapter describes the numerical calculations using different models (linear isotropic hardening, linear kinematic hardening and elastoviscoplastic Chaboche’s model) and the application of some simplified methods for the ratchetting assessment in the structures. We have considered two categories of methods. The first one is based on an elastic analysis (Bree’s diagram, 3 Sm rule, efficiency rule) and the second one combines elastic analysis and elastoplastic analysis of the first cycle (Gatt’s and Taleb’s methods). The results of this study have enabled: • to validate in the biaxial stress state an expression which takes into account the effect of mechanical short time overloads. • to test the performances of considered models to describe the evolution of the structure during the first cycle and to take into account the effect of short time overloads. Among the considered models, the elastoplastic Chaboche’s model seems to be the most accurate to describe the structure’s behaviour during the first cycles. • to validate some simplified methods. Certain methods based only on elastic analysis (Bree’s diagram and efficiency rule) seem not suitable for the considered kind of structure. On the other hand, Gatt’s and Taleb’s methods give some conservative predictions

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Zayat, Kamel Afif. « Contribution à l’étude au choc du béton et mortier de fibres ». Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0021.

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Résumé :

Après un bilan bibliographique traitant des bétons de fibres, de leurs formulations, de leurs propriétés mécaniques, la recherche porte sur l'analyse du comportement sous chargement statique ou dynamique de mortiers renforcés par des rubans de verre métallique suivant deux pourcentages et pour des valeurs d'élancements variables. La première partie, à caractère expérimental, présente des résultats d'essais acquis sous chargement de compression et de flexion. Une des originalités des méthodes d'exploitation proposée consiste à établir à partir de l'essai de flexion la loi de comportement en traction. La seconde partie concerne des essais de choc de compression mono axiale induit par un projectile de 300 kg à des vitesses de 0,5, 1,5, 3,5 et 4,5 m;s. L' exploitation des résultats extensométriques, des mesures d'accélération, des enregistrements photographiques (caméra ultra rapide) met en évidence que la présence de fibres modifie les relations contrainte-déformation, la durée du choc et les modes d'endommagement du matériau. La troisième partie cherche à améliorer le traitement et l'analyse des données expérimentales en prenant en compte notamment les phénomènes de réflexion et de propagation d'ondes dans le matériau doué d'orthotropie ainsi que l'effet de "structure" correspondant au mode de rupture localisée
This research concerns the experimental and theoretical examination of the behaviour law mortar reinforced by the amorphous cast iron fibre under mono-axially compression impulse and static charge under 4 points bending tests. In the first part, we realize the experimental study in static compression to establish the relation between stress and strain and the behaviour degradation's law of material. We develop a numerical method which can treat the experimental measurement and obtain the relation between the stress and the strain until the rupture. The last part concerns the theoretical approach of the phenomenon of waves reflections and waves propagation through the non-homogenous medium. The exploitation of the numerical model can valorous the treatment of the experimental results and understand the different physical mechanisms developed during the shock. In conclusion, we compare our results with experimental ones given from other research and we establish the rôle played by the fibres in case of shock solicitation

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Ahmat, Charfadine Mahamat. « Etude expérimentale des propriétés thermophysiques des matériaux locaux du Tchad : application au confort thermique de l'habitat ». Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10021.

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Résumé :

La construction en matériau terre étant celle la plus utilisée au Tchad, ce travail présente une étude technique de ce matériau. Différentes analyses ont été menées afin de caractériser ce matériau, principalement en ce qui concerne les caractéristiques thermo physiques qui affectent considérablement le confort de l'habitat. L'étude a porté sur le matériau terre, mélangé à la paille dans une proportion bien donnée, prélevé dans les différentes zones climatiques du Tchad. Les différentes valeurs de la conductivité thermique, de la diffusivité de ces matériaux et leurs variations en fonction de la teneur en eau sont présentées. Une étude particulère sur la conductivité thermique de la zone sahélienne 'N'Djaména) a été faite, ce qui a permis de faire des calculs de note de confort par simulation avec le logiciel CODYBA dans deux habitats de même conception géométrique mais avec des enveloppes respectivement en terre et en ciment. Ces calculs ont confirmé un meilleur confort thermique de l'habitat en terre que l'habitat en ciment. Toutefois, les caractéristiques mécaniques et la résistance à l'eau des terres doivent être améliorées par les recherches de liants et d'enduits locaux économiques adaptés.

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Bour, Yves. « Matériaux composites à fibres courtes : Relation entre facteur d'orientation et propriétés mécaniques et thermiques ». Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Bour.Yves.SMZ9906.pdf.

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Résumé :

Le comportement physico-chimique d'un matériau composite à fibres courtes est fortement dépendant de l'orientation de ces dernières. Ce travail, basé sur une méthode d'orientation de fibres de carbone par champs magnétiques consiste à élaborer des matériaux composites anisotropes contenant des taux de fibres d'environ 20%. Dans ce but, une compréhension des phénomènes physiques présents dans la méthode d'orientation sous champs est nécessaire. Une modélisation présentée dans ce travail permet de résoudre l'équation du mouvement d'une fibre seule soumise à un champs à composantes statique et oscillante. De plus, les différents paramètres influençant l'orientation sont évalués. L'anisotropie des matériaux élaborés sous champs est évaluée de façon non destructive à l'aide d'un système d'acquisition couplé à un logiciel de traitement des images. Une procédure de filtrage de l'image a été mise au point de façon à déterminer précisément la fonction de distribution en orientation des fibres. Une méthode de mesure de la conductivité thermique en régime permanent est utilisée afin d'évaluer l'orientation des fibres en trois dimensions. Une bonne corrélation est établie entre l'orientation mesurée par analyse d'image et celle déduite de la conductivité thermique. Néanmoins, il faut constater que les modèles théoriques étudiés sont insuffisants pour déduire le facteur d'orientation de la conductivité thermique mesurée. Enfin, l'influence de l'orientation des fibres sur le module d'élasticité du matériau est mesurée pour différentes natures de fibres et pour différentes résines époxydes (on constate que le gain en module est également corrélé avec le facteur d'orientation). Les résultats sont en accord avec certains modèles théoriques
The behavior of short fibers composite materials depends strongly of the orientation of the fibers. Using magnetic fields, anisotropic composite materials have been elaborated which contained up to 20 vol% of carbon fibers. One aim was to gain a better understanding of the process of orientation in the magnetic field. A model has been formulated to describe the movement of a single fiber which is exposed to a static and an oscillating magnetic field. Other parameters such as viscosity of the liquid polymer, temperature and fiber length were examined as well. The degree of anisotropy of the materials is measured by microscopy coupled to an optical imaging system, this work leading to define a procedure of filtering the image in order to obtain precisely the fiber orientation distribution (function). As well as the thermal conductivity was measured which is related to the three-dimensional orientation. The results from optical and thermal measurements correlate well, but the theoretical models to interpret the thermal conductivity are not yet reliable enough to allow the degree of orientation to be reduced from the measurements. Regarding the mechanical properties the increase of the YOUNG's modulus was measured and correlated with the fiber orientation distribution. Between the mechanical models tested some are found to agree well with the experiments

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Beaumale, Marine. « Substitution, Intercalation et Non-stœchiométrie dans les matériaux thermoélectriques TiS2 densifiés par SPS ». Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2006.

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Résumé :

Le composé TiS2 est un candidat potentiel pour d’éventuelles applications en thermoélectricité. Sa conductivité thermique doit être significativement diminuée afin d’obtenir une valeur de ZT proche de celle du tellure de bismuth (composé de référence). Pour cela, sa structure cristallographique de basse dimensionnalité permet d’une part, l’intercalation de cations au sein de sa structure et, d’autre part, la substitution sur les sites cationiques du titane laissant penser que sa conductivité thermique est modulable. Les solutions solides Ti1-xTaxS2 (0 ≤ x ≤ 0. 4) et Ti1-xNbxS2 (0 ≤ x ≤ 0. 1) ont été synthétisées puis densifiées par SPS. La substitution partielle du titane par un élément lourd a engendré une diminution significative de la conductivité thermique de réseau grâce à l’effet de la différence de masse entre ces atomes. Il en résulte, pour la série Ti1-xNbxS2, que les valeurs de ZT des composés dopés (0. 01 ≤ x ≤ 0. 05) sont clairement meilleures que celle de TiS2 : le ZT est alors amélioré de 60 %. D’autre part, l’intercalation partielle d’atomes de Ti dans le gap de van der Waals de TiS2 conduit à une nette amélioration des propriétés thermoélectriques. Un coefficient Seebeck de -300 μV/K est obtenu associé à un taux de porteurs de charge de 0. 11x1021cm-3. La conductivité thermique est quant à elle drastiquement diminuée. Une valeur de ZT de 0. 48 à 700 K est alors obtenue et n’a, à notre connaissance, jamais été atteinte auparavant dans les composés TiS2. Des essais de faisabilité de modules thermoélectriques ont été effectués sur plusieurs de nos matériaux densifiés montrant ainsi leur capacité à convertir la chaleur en électricité
TiS2 compound has high electrical properties however, from a thermoelectric point of view, its thermal conductivity must be significantly reduced in order to obtain a ZT value close to bismuth telluride compound. Its low dimensional crystallographic structure allows on one hand, the intercalation of cations and, on the other hand, the substitution of Ti by heavier cations in TiS2 layers, suggesting that its lattice thermal conductivity can be modulated. Solid solutions Ti1-xTaxS2 (0 ≤ x ≤ 0. 4) and Ti1-xNbxS2 (0 ≤ x ≤ 0. 1) were synthesized and densified by SPS. The partial substitution of titanium by an heavy element led to a significant decrease of the lattice thermal conductivity through a mass fluctuation effect. For example, in the Ti1-xNbxS2 serie, beyond 400 K, the ZT values of doped compounds (0. 01 ≤ x ≤ 0. 05) are clearly better than the one of TiS2 : ZT is improved by 60 %. Bulk polycrystalline samples in the series Ti1+xS2 (x = 0 to 0. 05) were also prepared and densified by Spark Plasma Sintering. For x = 0, a Seebeck coefficient of -300 μV/K is firstly observed for TiS2 compound. The decrease in electrical resistivity and Seebeck coefficient that occurs upon Ti intercalation (Ti off stoichiometry) supports the view that charge carrier transfer to the Ti 3d band takes place and the carrier concentration increases. At the same time, the thermal conductivity is reduced by phonon scattering due to structural disorder induced by Ti intercalation. Optimum ZT values of 0. 48 at 700 K is obtained for x = 0. 025. Finally, thermoelectric modules have been made using our densified materials showing their ability to convert heat into electricity

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Imbert, Claire. « Matériaux à propriétés mécaniques et thermiques améliorées sous pression hydrostatique en utilisation aquatique ». Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20019.

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Résumé :

Les matériaux aujourd'hui utilisés pour l'isolation thermique en milieu aquatique sous pression hydrostatique sont soit des mousses souples à base de caoutchoucs, soit des mousses rigides, notamment syntactiques, selon la profondeur. Ces matériaux souples ont été analysés par des tests mécaniques et thermiques classiques. Cependant, les protocoles et valeurs relevées ont été adaptés à l'usage final du produit, et plus particulièrement à l'environnement aquatique en surface et en profondeur. Les relations entre les différentes caractéristiques (structures et propriétés) de ces matériaux ont été étudiées afin de définir les propriétés adéquates selon des critères pertinents. Pour mettre en évidence les propriétés thermiques sous pression hydrostatique, un outil de test a de plus été développé : une enceinte de test hyperbare innovante, pour l'évaluation de la résistance thermique et de l'épaisseur sous pression d'eau entre 0 et 50 m de profondeur. Les points forts et faibles des matières classiquement utilisées ont été clairement établis. L'analyse de ces résultats a permis d'identifier un concept de matériau composite propre à l'usage défini. Une matière innovante a été conçue en fonction : une mousse syntactique. En variant le type de particules additionnées à une matrice thermoplastique élastomère, la structure cellulaire a été affinée pour obtenir un comportement identique en milieu aquatique, en surface comme en profondeur. En parallèle de sa production industrielle, cette matière a été testée afin d'identifier les relations entre structures et propriétés
Materials nowadays used for thermal insulation in aquatic environment under hydrostatic pressure are either rubber flexible foams or rigid foams, especially syntactic foams, depending on depth. These flexible materials were analyzed through classical mechanical and thermal tests. However, methods and results were adapted to the final usage of the product, particularly to the aquatic environment at the surface and under depth. Relationships between structures and properties characteristics were studied to define appropriate properties within relevant criteria. Moreover, to underline thermal properties under hydrostatic pressure, a testing instrument has been developed: an innovating hyperbaric test chamber, dedicated to under water pressure thermal resistance and thickness measurements, from 0 to 50 m depth. Strengths and weak points of these classical materials have been clearly established. Results analysis lead to a new concept of composite material for the defined usage. This innovating material, a syntactic foam, has been developed. By varying the particle type added to a thermoplastic elastomer matrix, the cellular structure has been refined in order to obtain a similar behaviour in aquatic environment, at the surface like in depth. This material has been tested, parallel to its industrial production, to identify relationships between structures and properties

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Huguet-Chantôme, Pascal. « Mesure de propriétés thermiques de matériaux diélectriques en couches minces par optique guidée ». Aix-Marseille 3, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX30084.

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Résumé :

Nous étudions les propriétés thermiques de matériaux diélectriques en couches minces. Nous utilisons pour cela des techniques d'optique guidée basée sur le coupleur à prisme ("m-lines "). Le coefficient thermo-optique dn/dT est mesuré pour différents matériaux en couches minces. Ces mesures sont appliquées à l'interprétation et la simulation du décalage spectral avec la température de filtres interférentiels. Le coupleur à prisme à réflexion totale, dans un montage à deux faisceaux de type pompe-sonde, permet de détecter, en régime harmonique, des variations d'indice photo-induites dans une couche mince aussi faibles que 10 -8. Ces variations d'indice sont provoquées par léchauffement créé par l'absorption d'une faible partie du faisceau pompe dans la couche. Leur répartition dans la couche est reliée aux propriétés thermiques (conductivité, chaleur spécifique) de celle-ci. Un modèle bidimensionnel de conduction thermique dans le coupleur à prisme a donc été développé, avec un bon accord qualitatif entre les calculs et les mesures. Une comparaison des mesures effectuées sur différents échantillons est également présentée
We study the thermal properties of dielectric thin-film materials. To achieve this goal, we use guided optic techniques based on the prism coupler (m-lines). The thermo-optical coefficients of different thin-film materials are measured. These measurements are applied to the analysis and simulation of interference filters' spectral shift with temperature. The totally reflecting prism coupler, in a two-beam pump-and-probe set-up, allows the detection, in harmonic regime, of photo-induced index modifications in a thin film as low as 10 -8. These index variations are due to the temperature increase created by the absorption of a small part of the pump beam in the film. Their distribution in the film is related to the film's thermal properties (conductivity, specific heat). A two-dimensional model of the heat conduction in the prism coupler has been developped, with a good qualitative agreement between calculations and measurements. The measurements performed on different samples are also compared

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Claudet, Bernard. « Métrologie par interférométrie holographique de champs thermiques aux interfaces de matériaux soumis à un choc thermique ». Perpignan, 1996. http://www.theses.fr/1996PERP0216.

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L'etude du comportement de materiaux de protection soumis a des flux thermiques intenses et brefs necessite la connaissance du champ de temperature au voisinage de la surface chauffee. Nous avons concu un nouvel interferometre holographique compact qui permet de suivre en temps reel l'evolution des phenomenes thermiques dans la couche d'air entourant les echantillons de tissu etudies. Nous avons developpe une methode de calcul numerique pour reconstruire le champ de temperature a partir des donnees interferometriques. L'utilisation d'un algorithme de fft permet une determination rapide de la distribution d'ordre d'interference sur l'interferogramme. La distribution d'indice de refraction est obtenue apres inversion d'une integrale d'abel dont le resultat depend fortement de la precision des mesures. Une methode de filtrage a donc ete mise au point pour supprimer les incertitudes dues notamment a la presence du speckle coherent sur les interferogrammes. Les resultats obtenus a partir du traitement de differents interferogrammes enregistres lors d'essais realises au four solaire du centre d'essais d'odeillo sont presentes

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Rose, Nathalie. « Étude de la dégradation thermique et du comportement au feu de résines époxydes utilisées dans l'aéronautique ». Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10008.

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Résumé :

L'objectif est d'apporter une contribution à la compréhension du processus de dégradation thermique des résines époxydes aéronautiques modelés de type tgmda/dds et tgmda/dda (tgmda: tetraglycidyl-methylene-dianiline ; dds: diaminodiphenyl-sulfone ; dda: dicyandiamide). Une méthode d'exploitation (ikp) des analyses thermogravimétriques, permet d'apporter des informations sur la cinétique de dégradation. Pour les deux systèmes modelés étudiés, l'énergie d'activation invariante est de l'ordre de 125 Kj/mol et leur mode de dégradation peut être modelisé par des fonctions correspondant à des lois d'ordre et potentielles. La caractérisation des espèces formées lors du processus de dégradation montre qu'aux basses températures (t<350°C), il y a principalement déshydratation. Lorsque la température augmente (t>350°C), il y a formation d'un résidu carbone expansé thermiquement plus stable. L'étude montre également l'influence de l'oxygène moléculaire dans la formation de cette structure. Différentes techniques de caractérisation du carbone (RMN, RX, Raman, RPE) montrent que le processus de carbonisation est radicalaire, et mettent en évidence une organisation progressive de la phase carbonée quand la température augmente. Cette phase est constituée d'espèces polyaromatiques oxygénées qui se développent selon un empilement en couches parallèles. Parallèlement, l'évaluation des propriétés retard au feu à l'aide du calorimètre à cône et la double approche analytique et biologique de la toxicité des effluents générés au cours de la combustion s'accordent pour dire que l'utilisation d'une amine aromatique permet d'avoir un matériau présentant le meilleur compromis en terme de sécurité feu. Finalement, l'étude cinétique du mode de dégradation et du comportement au feu des résines époxydes, a permis de bâtir et de valider un modèle, permettant d'avoir accès à des paramètres caractéristiques du matériau lors d'une combustion.

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Sakami, Driss. « Contribution à l'étude des propriétés thermiques des couches minces métalliques : effets de la microstructure ». Nantes, 2001. http://www.theses.fr/2001NANT2087.

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Résumé :

Les couches minces sont largement utilisées dans divers domaines tels que l'électronique de puissance, l'automobile, l'aérospatial,. . . Une couche mince est un film solide d'épaisseur pouvant varier de quelques monocouches atomiques à quelques microns déposés sur un substrat. Une couche mince possède des propriétés thermiques très spécifiques, en raison d'effets d'échelle liés à la structure et à la microstructure du matériau. Les structures de ces couches peuvent varier très largement en jouant sur les conditions d'élaboration, permettant ainsi la conception et la réalisation de couches à propriétés uniques.

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Diab, Yasser. « Étude et modélisation des supercondensateurs : applications aux systèmes de puissance ». Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10042.

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Résumé :

Ce travail a pour objectif d’analyser quantitativement les performances (capacité, ESR, autodécharge, …) des supercondensateurs issus de différentes technologies lorsqu’ils sont soumis aux contraintes électriques et thermiques. Les différents paramètres de ces supercondensateurs sont caractérisés par les techniques de spectroscopie d’impédance, de cycles de charge/décharge et de voltampéremétrie. La modélisation des supercondensateurs a été effectuée par plusieurs modèles complémentaires. Les résultats de simulation de ces derniers sont comparés avec ceux expérimentaux dans le domaine temporel et fréquentiel. Nous avons mis au point un modèle innovant de l’autodécharge dans les supercondensateurs. L’ensemble de ce travail a permis d’étudier le comportement des supercondensateurs mis en série en mettant en évidence leur fiabilité, le temps d’équilibrage et le rendement énergétique global du système
The aim of this work is to analyze quantitatively the supercapacitors performance (capacitance, ESR, self-discharge. . . ), which are made by different technologies under constraints ; thermal and electrical. Different supercapacitors parameters are charactezed by the help of different techniques as impedance spectroscopy, voltamperometry, and charging/discharging cycles. The supercapacitors modelling have been conducted by several complementary models. These models are compared in time and frequency domain with various experimental tests. A new model of the self-discharge was established. All the life expectancy energetic efficiency and balancing time are compared for different balancing circuits and typical applications. The whole of this wordk has helped to investigate the supercapacitors behaviour applied in series demonstrating their reliability, the balancing time and the total energy efficiency of the system

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Lassalle, Maxime. « Structure électronique et propriétés thermoélectriques des skuttérudites ». Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10201.

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Résumé :

Dans ce travail, nous etudions la structure electronique et les proprietes thermoelectriques des materiaux de structure cristallographique dite skutterudite. Pour cela, nous utilisons un certain nombre de methodes theoriques (d. F. T, liaisons fortes, champ de forces) et d'outils de caracterisation experimentale (spectroscopie mossbauer, x. P. S, x. A. N. E. S). L'etude porte tout d'abord sur la skutterudite simple cosb 3. Un jeu de parametres liaisons fortes est etabli dont l'utilisation peut etre etendu aux autres materiaux de type skutterudite. Une modelisation de la structure de bandes au voisinage de la bande interdite est obtenue. L'ensemble des caracterisations confirme que la description de la structure sous forme d'octaedres distordus et connectes entre eux, formant des anneaux d'antimoines, est plus realiste. Le travail est etendu au compose alliage fe 0. 5ni 0. 5sb 3, obtenu par substitution des atomes de cobalt par des atomes de fer et de nickel. Dans ce compose, une deformation des anneaux d'antimoines est obtenue
Les caracterisations experimentales ne revelent aucun ordre apparent dans la repartition des deux metaux de transition. Ce desordre se traduit par la fluctuation des charges portees par les atomes de fer et d'antimoine. Dans le dernier chapitre, nous calculons les coefficients de transport des materiaux sur la base de nos calculs de structure de bandes pour les coefficients de transport d'origine electronique, et a partir d'un modele de champ de forces pour la conductivite thermique de reseau. Nous obtenons une description correcte de la figure de merite et des evolutions de celle-ci en fonction de l'evolution des parametres de la structure electronique. La conductivite thermique de reseau est modelisee pour les composes cosb 3, fe 0. 5ni 0. 5sb 3 et cefe 4sb 1 2 (skutterudite remplie) nous permettant de souligner l'important de souligner l'importance des phonons optiques et des defauts ponctuels (alliages, atomes d'insertion) pour le transport thermique

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Nana, Koumtoudji Lecomte Gisèle Laure. « Transformations thermiques, organisation structurale et frittage des composés kaolinite-muscovite ». Limoges, 2004. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/1f887c04-ebcd-4780-a15c-aee018af90f2/blobholder:0/2004LIMO0034.pdf.

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Résumé :

Les argiles les plus utilisées pour l'élaboration des céramiques de grande diffusion ont des teneurs élevées en minéraux du groupe de la kaolinite et des micas. Pour étudier les propriétés d'usage de ces argiles dans les matériaux céramiques, nous avons analysé les transformations thermiques et structurales ainsi que le processus frittage de composés kaolinite-muscovite. Leurs teneurs en muscovite sont inférieures à 25% de la masse totale. Le comportement idéal des composés s'insère dans le diagramme ternaire Al2O3-SiO2-K2O, dans une zone non étudiée. Nous proposons une étude expérimentale et une modélisation de deux sections verticales de ce diagramme, qui décrivent les composés kaolinite-muscovite. Il est ainsi montré l'existence d'un domaine d'immiscibilité sur la section reliant le point eutectique à 985°C au point de composition de la mullite, susceptible d'être le prolongement dans le ternaire de la lacune de miscibilité mise en évidence autour du point de composition de la kaolinite dans le diagramme binaire Al2O3-SiO2. Le comportement global est aussi caractérisé par l'analyse des transformations thermiques. On observe notamment que jusqu'à 900°C, la kaolinite et la muscovite évoluent sans interaction. Dès 925°C, la diffusion du potassium a pour effet de modifier les processus de réorganisation structurale de la métakaolinite. Le phénomène exothermique à 980°C s'en trouve fortement diminuer. Vers 1140°C le pic caractéristique de la réaction péritectique reste invariable et proportionnel à la quantité de muscovite réagissante, tandis que l'épaulement exothermique lié à cristallisation de la cristobalite et de la mullite secondaire est décalé vers les basses températures en présence de muscovite. La croissance de la mullite à l'interface kaolinite-muscovite a été étudiée par diffraction des rayons X et par l'analyse des fonctions de distribution de paires atomiques. Les résultats montrent des orientations systématiques des cristallites de mullite, suivant les directions (010), (310) et () de la muscovite. La croissance préférentielle de la mullite à l'interface des minéraux a pu être expliquée par une relation d'épitaxie entre les phases haute température des phyllosilicates. L'utilisation des modèles de frittage existant dans la littérature se heurte à la complexité des transformations des composés de phyllosilicates et de leurs morphologies particulières. Néanmoins, nous montrons l'existence de trois mécanismes principaux qui contrôlent la densification des composés : le frittage par flux visqueux, le frittage par diffusion aux joints de grains et le frittage avec phase liquide. Cette étude a permis de mettre en évidence les interactions mutuelles entre les minéraux kaolinite et muscovite. Les transformations structurales et microstructurales qui résultent de traitements thermiques appropriés doivent permettre de réaliser des matériaux céramiques dont la microstructure est organisée. Nous avons aussi contribué à la compréhension des mécanismes de frittage de mélanges complexes de phyllosilicates. L'apport de ces résultats est favorable à l'industrie céramique, notamment en ce qui concerne la production des matériaux de grande diffusion

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Agoudjil, Boudjemaa. « Étude des propriétés thermophysiques et électriques de matériaux hétérogènes ». Paris 12, 2006. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990003939470204611&vid=upec.

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Résumé :

Ce travail présente une étude comparative des propriétés thermiques, électriques rhéologiques et diélectriques de trois systèmes composites : EVA chargé de billes de verre argentées et non argentées, EVA chargé de poudres de BaTiO3, et PVC chargé de nanotubes de carbone. Cette étude est consacrée dans un premier temps à l’élaboration des échantillons et à la détermination de la conductivité électrique (), de la conductivité thermique (k), de la viscosité dynamique () et de la permittivité diélectrique relative (r) (pour certains composites). Il a été démontré dans ce travail que l’effet de la taille des charges est significatif sur les propriétés électriques et diélectriques (diminution du seuil de percolation et de r) et négligeable sur les propriétés thermiques et rhéologiques. En outre, l’effet de la surface externe des charges est très important sur k et  s’il existe des contacts entre les charges au sein de la matrice. Par ailleurs, des corrélations ont été constatées entre k et les autres propriétés de transport (,  et r). Parallèlement à ce travail, une amélioration d’une méthode radiométrique périodique utilisant la thermographie infrarouge et permettant la mesure simultanée de l'émissivité, de la conductivité et de la diffusivité thermique de matériaux opaques a été mise en place. La méthode et le dispositif de mesure ont été validés en étudiant un matériau de propriétés connues (PVC) à température ambiante. Cette validation comprend une étude de la reproductibilité de la méthode, une comparaison aux résultats de la littérature, une analyse des sources d'incertitudes ainsi qu'une analyse de sensibilité pour l’échantillon de PVC
This work presents a comparative study of thermophysical, electrical, dielectric and rheologic properties of three composites: glass and silver coated glass spheres dispersed in EVA matrix, powders of BaTiO3 dispersed in EVA matrix and PVC matrix filled with Carbon NanoTubes. This study is devoted in the first time to the composites preparation and to the measurements of the electrical conductivity (), thermal conductivity (k), dynamic viscosity () and the relative permittivity (r) (for some composites). It was shown that both relative permittivity r and electrical conductivity  depend on the fillers size. However, the effect of the particles size on the thermal and the rheologic properties can be neglected. Besides, the fillers surface is an important factor controlling the thermal and the electrical conductivities. It also follows from this study the existence of a correlation between the thermal conductivity and others properties (,  and r). The second objective of this study was the improvement of a measurement method of emissivity, thermal conductivity and diffusivity. The characterisation of a reference sample (PVC) allowed the validation of the measurement protocol. This includes the reproducibility study of the method, the comparison of the results to the literature data, the analysis of the limitations of the measurement protocol and a sensitivity analysis

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Longuemart, Stéphane. « Nouvelle méthodologie pour la mesure des paramètres thermiques et pyroélectriques de matériaux solides pyroélectriques et cristaux liquides ferroélectriques ». Littoral, 2002. http://www.theses.fr/2002DUNK0095.

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Les matériaux pyroélectriques possèdent la propriété remarquable de générer un courant électrique lorsqu'ils subissent une variation de leur température moyenne. Ils sont très largement utilisés dans les dispositifs de détection de radiation, et notamment pour l'imagerie infrarouge. La réponse du matériau pyroélectrique à une excitation lumineuse est directement liée à son coefficient pyroélectrique et à ses paramètres thermiques. L'objectif de ce travail était de proposer une nouvelle méthodologie qui permette la mesure simultanée du coefficient pyroélectrique et des paramètres thermiques des matériaux pyroélectriques. La méthode proposée dans ce travail est basée sur l'étude du signal pyroélectrique généré par l'échantillon pyroélectrique lorsqu'il est irradié par une source d'intensité modulée. Différentes procédures ont été présentées pour déterminer les paramètres thermiques du matériau pyroélectrique à partir de l'amplitude ou la phase du signal pyroélectrique. En particulier, deux procédures ne nécessitant pas de balayage en fréquence ont été proposées pour l'étude de l'évolution de ces paramètres thermiques avec la température. La dépendance en température du coefficient pyroélectrique peut être quant à elle déduite de l'amplitude du signal pyroélectrique. La méthodologie présentée dans ce travail est non destructive : le matériau pyroélectrique peut être utilisé après sa caractérisation ou pour d'autres mesures. La validation de la méthode sur des matériaux pyroélectriques solides et les premiers résultats obtenus sur un film cristal liquide ferroélectrique montrent que la méthode peut être utilisée pour la caractérisation de matériaux pytroélectriques de toute nature
Pyroelectric materials possess the remarkable property to generate an electric current when their average temperature is subject to variations. They are widely used in radiation detection devices or for infrared imaging. The response of the pyroelectric material to a light excitation is directly connected to its pyroelectric coefficient and its thermal parameters. The aim of this work was to propose a new methodology which allows the simultaneous measurement of the pyroelectric coefficient and the thermal parameters of pyroelectric materials. The proposed method is based on the analysis of the pyroelectric signal generated by the pyroelectric sample when it is irradiated by an intensity modulated radiation source. Different procedures have been presented for the determination of the thermal parameters of the pyroelectric material from the amplitude or the phase of the pyroelectric signal. In particular, two procedures not using frequency scans are proposed for the study of the thermal parameters as a function of temperature. The pyroelectric coefficient temperature dependence can be obtained from the amplitude of the pyroelectric signal. The methodology presented in this work is non destructive : the pyroelectric material can be used after its characterization or for other measurements. The validation of the method on solid pyroelectric materials and the first results obtained for a ferroelectric liquid crystal film shows that the method can be used for the characterization of pyroelectric materials of different types

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Ezbakhe, Hassan. « Caractéristiques thermiques et mécaniques de matériaux poreux utilisés comme isolants simples ou porteurs ». Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO10024.

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Résumé :

Etude de l'influence des parametres morphologiques sur les caracteristiques thermiques et mecaniques des materiaux poreux utilises comme isolants simples ou porteurs. Choix d'isolants classiques (le polyurethane comme isolants simples, le verre expanse comme isolants porteurs). Analyse de la structure poreuse et interet que peut presenter une forte porosite fermee sur leur conductivite thermique; etude du comportement hygrometrique des verres expanses; on constate qu'une matrice solide "compacte" et une porosite fermee importante presente un grand interet au plan du comportement hygroscopique. Modele tenant compte des differentes porosites confronte aux resultats experimentaux. Proposition d'une methode originale de determination de coefficient de conduction de la matrice solide. Influence de la nature des gaz inclus dans les pores fermes. Courbe caracteristique de variation de la resistance a la compression en fonction de la conductivite thermique

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Shen, Jibao. « Notion d'impédance thermique appliquée au contrôle non destructif des matériaux ». Artois, 2003. http://www.theses.fr/2003ARTO0201.

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Ce travail se situe dans le cadre de la caractérisation thermique et le contrôle non destructif des matériaux de construction par impédance thermique. L'approche théorique utilise la notion d'ondes thermiques et place l'identification dans le domaine fréquentiel. L'utilisation de fluxmètres à gradients tangentiels autorise la mesure du flux et de la température dans un même plan. En basses fréquences, la perturbation des capteurs est faible. Elle est toutefois intégrée dans les modèles de connaissance. La méthode permet d'exploiter des signaux aléatoires comme les sollicitations rencontrées in situ. Dans la première application, l'effusivité des matériaux de construction a été mesurée. Puis, une étude menée sur des multicouches permet de se situer dans une perspective d'application au contrôle non destructif (décollement, fissuration, ). Enfin, l'évolution des impédances thermiques d'un béton soumis à des cycles de gel-dégel est un exemple de suivi de dégradation
This work is in the framework of the thermal characterization and the non destructive testing of building materials by the thermal impedance. The theoretical approach uses the concept of thermal waves and makes the identification in the frequency domain. The use of heat flow sensors based on tangential gradients authorizes the measurement of the flow and the temperature in the same plane. At low frequencies, though the sensor disturbance is weak, it is integrated in the models of knowledge. The method makes it possible to exploit the random signals like the solicitations met in situ. As a first application, the effusivity of building materials was measured. A further study undertaken on multi-layer systems lead to results allowing us to be optimistic in perspective of the application in the non destructive testing (separation, crack,. . . ). Finally, the evolution of the thermal impedances of a concrete under freeze-thaw cycles is an example of the damage follow-up

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Challier, Laetitia. « Interfaces charge-matrice et propriétés de nanohybrides élastomères : vers l'élaboration de nanomatériaux multi-échelles et multi-fonctionnels ». Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4108.

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Résumé :

Ce travail de thèse concerne les propriétés de nanohybrides organique/inorganique, élaborés à partir d'une matrice élastomère et de nanocharges telles que la sépiolite (argile fibreuse naturelle), la silice ou le pigment bleu Maya, qui est lui-même un nanohybride composé d'indigo incorporé dans les cavités de la sépiolite. La possibilité de disperser la sépiolite chargée de molécules organiques dans différentes matrices ouvre la voie à l'élaboration de matériaux hybrides multi-échelles et multifonctionnels. La sépiolite est alors à la fois la matrice des molécules d'indigo et la charge de l'élastomère. Nous avons caractérisé certaines propriétés thermiques, optiques et mécaniques de ces nanohybrides. Les essais de traction ont mis en évidence l'amélioration notable des propriétés mécaniques du PHEA chargé de sépiolite pour des taux relativement faibles. L'accent a été mis sur l'importance de la dispersion des charges au sein de la matrice conduisant à une augmentation de l'aire d'interfaces et ainsi du nombre d'interactions charge/matrice. Nous avons ainsi clairement relié les résultats des essais mécaniques à l'amélioration de l'état de dispersion. L'existence d'interactions entre les charges et la matrice a été formellement établie par différentes techniques d'analyse. La caractérisation à l'échelle moléculaire de ces interactions a permis de déterminer que le HEA interagit aussi bien avec les SiOH de surface qu'avec les sites MgOH2 à l'intérieur des canaux et des tunnels de la sépiolite. Il a ainsi été montré que ces deux types d'interactions interviennent directement sur l'état de dispersion et par conséquent sur les propriétés finales des nanohybrides
This work reports on the properties of organic/inorganic nanohybrids elaborated from an elastomer matrix and minerals fillers such as sepiolite (natural fibrous clay) , silica or Maya blue. The pigment Maya is itself a nanohybrid with sepiolite as matrix incorporating indigo molecules in these cavities. Dispersing the sepiolite filled with organic molecules in different matrix allows elaborate multi-scales and multi-functional hybrid materials. The sepiolite is then both the matrix for the indigo molecules and the filler for the elastomer. For these nanohybrids, we characterized thermal, optical and mechanical properties. The tensile tests highlighted the significant improvement of the mechanical properties of the PHEA filled with sepiolite for relatively low load factors. The accent was set on the importance of the fillers dispersion within the matrix, leading to increase of the interface area and consequently the number of filler/matrix interactions. We thus clearly connected the results of mechanical tests to the improvement of the state of dispersion. The existence of interactions between the fillers and the matrix was undoubtedly established by various techniques of analysis. Molecular scale interactions between sepiolite-HEA were evidenced. Moreover we show that the HEA interacts as well with the surface SiOH as with the MgOH2 sites located inside the channels and tunnels of the sepiolite. It was thus shown that these two types of interactions are directly connected to the dispersion state and consequently to the final properties of the nanohybrids

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Vincent, Adrien. « Elaboration et caractérisation de matériaux "barrières thermiques" à matrice cimentaire ». Toulon, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUL0009.

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Thèses sur le sujet « Freins – Matériaux – Propriétés thermiques »

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