Добірка наукової літератури з теми "Pièges de surface"

Connaître la distribution des espèces vectrices de zoonoses est fondamentale pour comprendre les dynamiques épidémiologiques et caractériser les zones à risque. Cette distribution peut être appréhendée à différentes échelles : régionalement, l'aire de répartition de ces espèces définit les limites d'occurrence de la transmission d'agents pathogènes et, localement, leurs niches déterminent l'aléa. Cette dernière échelle requiert une connaissance très précise des milieux qui peut être acquise par l'analyse d'images satellite à très haute résolution spatiale. Dans le cadre d'un projet de recherche sur la leptospirose à La Réunion (LeptOI), cette étude propose de mesurer le potentiel d'utilisation d'une image Pléiades (pixels de 50 cm) pour caractériser la distribution locale de différents petits mammifères terrestres autour de l'Etang de Saint-Paul. Trois campagnes de piégeage ont permis la capture de 134 animaux appartenant à quatre des cinq espèces présentes à La Réunion (Rattus rattus, R. norvegicus, Suncus murinus et Tenrec ecaudatus). Une analyse orientée-objet de l'image Pléiades a permis de discriminer dix classes d'occupation des sols avec une précision totale de 83,6%. Des indices paysagers ont été calculés à partir de cette classification autour de chacun des pièges (distances les plus courtes aux classes d'occupation, densité de contours et pourcentages de surface des classes au sein de zones tampon de 50 et de 100 mètres). Trois zones (« humide », « anthropisée » et « sèche ») sont clairement discriminées par ces variables, qui pourront être utilisées comme déterminants écologiques de différents profils épidémiologiques : la zone humide étant propice à la leptospirose et la zone anthropisée étant un lieu de co-occurrence des quatre espèces et ainsi potentiellement une zone d'échanges de pathogènes.

Description du sujet. Cette étude traite de la végétation et des Diptères Syrphidae au sein de Surfaces de Promotion de la Biodiversité (SPB) de type « prairies extensives » en contexte agricole. Objectifs. L’objectif consiste à tester l’influence des facteurs « taille » et « qualité botanique » des SPB sur la syrphifaune qui s’y développe. Il s’agit également de rechercher les relations entre la végétation et les syrphes, ainsi que de mettre en avant le potentiel de lutte biologique de ces surfaces. Méthode. Douze SPB ont été sélectionnées, sur la base de leur taille (< 3 000 m2 vs > 9 000 m2) et de leur niveau de qualité botanique établi sur la base de la présence d'espèces végétales indicatrices. Des inventaires de végétation ont été réalisés dans chacune des SPB, l’échantillonnage des syrphes a été effectué par la pose de deux pièges à émergence et d’un piège Malaise par site. Résultats. Indépendamment de leur taille ou de leur niveau de qualité botanique, les SPB abritent et attirent une faune syrphidologique majoritairement aphidiphage au stade larvaire. Les fleurs de couleur jaune et blanche ainsi que celles produisant du nectar influencent la richesse et l'abondance en syrphes. Conclusions. Le potentiel des SPB à abriter et attirer des syrphes aphidiphages montre qu'elles sont en mesure d’offrir un service de lutte biologique contre les ravageurs des cultures adjacentes.

La fonctionnalisation de surface des matériaux et notamment des polymères fait l'objet de recherches intenses dans de nombreux secteurs tels que l'industrie du biomédical ou du transport afin de conférer aux pièces des propriétés spécifiques comme l'antibuée, la réduction du frottement ou le dégivrage… Dans le cas d'une production en grande série de pièces polymères fonctionnalisées, il est préférable, pour des questions de coûts, de générer des textures, au moyen d'une technique de reproduction d'empreinte comme l'injection plastique. Toutefois les fonctions requises nécessitent parfois la reproduction de dimensions microniques voire submicroniques poussant à ses limites la maîtrise du procédé conventionnel, avec les caractéristiques de l'injection de micro-pièces, mais aussi des spécificités propres à la micro-texturation. L'objet de cette revue bibliographique est de couvrir le large spectre des problèmes techniques et scientifiques associés à la micro-texturation des pièces plastiques. Les techniques d'usinage de ces micro-motifs sur les outillages et le rôle des revêtements est particulièrement décrit ainsi que le besoin de mettre en œuvre des approches spécifiques de caractérisation topographique des textures. L'influence des paramètres du procédé d'injection est aussi discutée, soulignant la nécessité d'appréhender la micro-texturation des pièces plastiques avec une nouvelle grille de lecture de la microinjection.

Les récepteurs sont les pièces maîtresses véhiculant l’information apportée par l’hormone de l’environnement extracellulaire vers le milieu intracellulaire. Par ce fait, la fraction de récepteur à la surface de la cellule peut déterminer la force du signal. La régulation du trafic du récepteur vers la surface de la cellule ainsi que les processus de rétention du récepteur dans les compartiments intracellulaires constituent des mécanismes clés pour l’activité du récepteur de la leptine (ObR). Une altération de ces mécanismes conduit au développement de l’obésité. Par ailleurs, la part du mécanisme classique d’activation des récepteurs à la membrane plasmique est mise en question, depuis la découverte d’une activité de signalisation propre à ces récepteurs intracellulaires. Ceux-ci peuvent déclencher une signalisation régulant une fonction particulière, différente de la signalisation des récepteurs de surface, ou en continuité avec ces derniers. Nous aborderons à la fois ces deux aspects en nous intéressant particulièrement au cas du récepteur de la leptine, c’est à dire i) la régulation de son niveau d’exposition à la surface cellulaire et ses répercussions sur le développement de l’obésité, et ii) la découverte de sa localisation et de sa signalisation dans certains compartiments intracellulaires.

Longtemps considéré comme un genre inférieur, le portrait peint suscite, au XVIIe siècle, un engouement de plus en plus marqué chez un public de clients et d’amateurs. Or la théorie du portrait ne cesse d’entrer en dialogue avec les textes scientifiques ou religieux, philosophiques ou littéraires. Cet article met en évidence les enjeux théoriques reliés à la représentation du visage pour ensuite examiner de quelle façon les romans, récits et pièces du XVIIe siècle reprennent les principaux lieux communs du portrait peint, qu’il s’agisse du portrait comme substitut de la présence de l’autre, du problème de la comparaison entre le modèle et l’image peinte, l’original et la copie, l’être et le paraitre, ou de celui de la mise en scène de soi et de la vanité. Pareil tableau permet de montrer en quoi le portrait est un lieu ou s’incarnent à la fois les plus vives espérances sur les possibilités d’une représentation du visage susceptible de livrer l’intimité dans la plus parfaite transparence et les plus grandes inquiétudes théoriques au sujet d’un monde dominé par les apparences. Ce sont ces différentes tensions qui sont ensuite étudiées à partir de deux textes de Charles Sorel : Le berger extravagant (1627) et La description de l’isle de portraiture et de la ville des portraits (1659).

Cette thèse présente la caractérisation des effets de piégeage dans des structures photoconductrices utilisées pour la détection optique. Par le calcul, on montre l’influence des phénomènes de piégeage, dans le volume d’un barreau semi-conducteur et de la recombinaison bande à bande sur l’évolution du photocourant en régime permanent et en régime transitoire. Pour pouvoir comparer les résultats obtenus aux caractéristiques expérimentales relevées sur les dispositifs planars, on tient compte de l’existence des états de surface. La structure utilisée est constituée par une couche épitaxiale d’Arséniure de Gallium, peu dopée, déposée sur un substrat semi-isolant. Dans de tels dispositifs, en particulier lorsque le dopage est très faible, l’influence des pièges de surface sur la conductivité de la couche est importante. En obscurité les structures ont été caractérisées par des mesures des courants dans la couche sous polarisation du substrat et à différentes températures. Ceci a permis de détecter les pièges existant à l’interface et dans la couche. Une caractérisation sous éclairement a été réalisée en utilisant un rayonnement infrarouge plus ou moins pénétrant, de manière à favoriser ou non les effets de surface. Un modèle d’états de surface à charges variables a été proposé, permettant d’expliquer les résultats expérimentaux.

Les réservoirs géologiques fracturés ont une place importante parmi les défis environnementaux et économiques du 21e siècle. En effet, ils sont associés tantôt au stockage de fluides en profondeur comme les déchets nucléaires, tantôt à la production de ressources fondamentales pour nos sociétés comme l'énergie géothermique. Les écoulements préférentiels au sein des roches fracturées sont façonnés par des réseaux de fractures qui rendent le milieu très hétérogène et anisotrope, et dont la structure et les propriétés physiques sont difficiles à déterminer, car elles dépendent notamment de l'échelle d'investigation et de la connectivité des réseaux. Dans cette thèse, nous évaluons le potentiel informatif des méthodes de déformations de surface, en particulier l'inclinométrie, pour suivre et décrire les réservoirs fracturés à trois échelles importantes. Les inclinaisons de la surface du sol, ou tilt, sont en effet très sensibles aux flux souterrains et par conséquent à l'impact des structures conductrices principales. Dans un premier temps, nous développons la stratégie méthodologique visant à interpréter les signaux inclinométriques. A l'aide d'un modèle élastique et à travers une exploration systématique de l'espace des paramètres géométriques, nous avons observé que le tilt est principalement sensible au pendage et à l'extension en profondeur d'une fracture, mais que cette sensibilité dépend de l'endroit où sont placés les instruments en surface. Nous validons ensuite l'approche hydrogéodésique en couplant un suivi temporel fin des déformations à l'aide d'inclinomètres longue-base, et une cartographie bien distribuée des déplacements verticaux par nivellement optique, au cours d'une mise en charge d'une zone de faille pendant quelques heures. Les observations sont honorées avec succès à l'aide d'un modèle hydromécanique simple permettant notamment d'estimer l'emmagasinement de la faille, en accord avec des études passées utilisant des méthodes différentes. Une modélisation poro-mécanique du problème de diffusion de pression au sein d'une zone de faille sub-verticale, incluse dans une matrice moins transmissive, a permis de démontrer que le signal transitoire de déformation en surface rend compte des propriétés mécaniques de la faille, ainsi que du fonctionnement hydromécanique du système dans son ensemble. Ensuite, nous avons développé une approche expérimentale permettant de suivre les déformations en surface associées à la mise en pression de fractures profondes et horizontales d'extension métrique. Grâce à la nature oscillatoire de la charge hydraulique imposée, nous avons pu identifier la signature des variations d'ouverture des fractures testées dans le signal d'un inclinomètre pendulaire. Les amplitudes trouvées, de l'ordre de 10 nanoradians pour quelques centimètres de charge hydraulique, permettent d'obtenir des estimations cohérentes de la raideur des fractures. Enfin, nous avons abordé la problématique des flux saisonniers au sein d'un aquifère de socle fracturé et son lien avec la recharge. Le signal inclinométrique est fortement corrélé aux variations piézométriques annuelles du site d'étude mais possède la singularité importante d'être en avance de phase d'environ un mois. Nous interprétons avec succès les chroniques inclinométriques à l'aide d'un modèle hydromécanique 1D, et mettons en valeur le fait que la méthode présente un intérêt pour déterminer la géométrie du réservoir à large échelle, et est sensible aux modalités de la recharge (diffuse versus focalisée, dans le temps et l'espace) davantage encore que ne l'est la piézométrie. Ce résultat inédit ouvre des perspectives quant à l'estimation des flux liés à la recharge, ce qui est un enjeu majeur pour les questions de gestion de ressource en eau. Nous concluons donc que l'inclinométrie est une méthode à fort potentiel pour décrire les propriétés et le comportement hydromécanique des réservoirs fracturés, de l'échelle du mètre jusqu'à plusieurs kilomètres
Fractured geological reservoirs have an important position among the environmental and economical challenges of the 21st century. In fact, they are either associated to deep storage of fluids, like nuclear wastes and carbon dioxide, or to the production of resources that are fundamental in our society, like geothermal energy and water. Preferential flowpaths within fractured rocks are shaped by fracture networks which make the media very heterogeneous and anisotropic. It is difficult to determine their structure and physical properties as they actually depend on the network's connectivity and scale of investigation. In this thesis, we assess the informational potential of surface deformation methods, in particular surface tilt, to monitor and describe fractured reservoirs at three important scales. Indeed, surface tilt is very sensitive to deep sub-surface fluxes and thereby to the impact of main conductive structures. Firstly, we develop the methodological strategy aiming at interpreting surface tilt. Using an elastic model and through a systematic exploration of the geometrical parameter space, we observe that tilt measurements are mainly sensitive to a fault's dip and extension in the dip direction. However, this sensitivity clearly depends on the position of measurement with respect to the fault. In addition, we validate the hydrogeophysical approach by monitoring the deformation induced by the pressurization of a sub-vertical fault zone during a few hours, using continuous long-baseline tiltmeter data and spatially distributed vertical displacements from two optical leveling campaigns. The observations are successfully reproduced by a simple hydromechanical model from which we estimate the fault's storativity, in agreement with previous results obtained from different approaches. A more robust poro-mechanical model of pressure diffusion in a fault embedded in a less permeable matrix is then used to further investigate the information content of transient tilt data. Therewith, we show that surface tilt is sensitive to the mechanical properties of the fault zone and to the hydromechanical functioning of the system as a whole. Secondly, we have developed an experimental approach aiming at monitoring surface deformations generated by the pressurization of deep sub-horizontal fractures of a few meters extent. By imposing an oscillatory hydraulic load at the fractures' inlets, we are able to recognize the signature of their mechanical opening in tilt measurements. The recovered amplitudes lie around 10 nanoradians for a few centimeters of hydraulic head variations. From this we estimate fracture stiffnesses that are consistent in light of published data. Finally, we address the question of seasonal fluxes within a fractured aquifer and its link with recharge.Tilt signals are well correlated with annual head fluctuations at the study site. However, the remarkable difference is that tilt displays a phase lead of about one month with respect to piezometric levels. We interpret tilt time series with a 1D hydromechanical model and highlight the fact that the method is of interest for determining the large scale reservoir's geometry and that it is sensitive to recharge processes (local versus spread recharge, both in space and time). This novel result opens new perspectives as regards the estimation of recharge fluxes which is a major concern for water resources management. Hence, we conclude that surface tilt monitoring is a method with a strong potential to describe the properties and hydromechanical behavior of fractured media, from a few meters' scale up to several kilometers

Avec le développement croissant de réseaux sans fil de capteurs de faible puissance pour ce que l’on appelle l’Internet des objets, il est nécessaire de trouver des moyens efficaces d’assurer l’autonomie énergétique des nœuds de détection. Parmi les différentes solutions de récupération d’énergie, la conversion en énergie électrique de l’abondante énergie mécanique présente dans l’environnement est très prometteuse. Dans ce domaine de recherche émergent, les nanofils (NFs) de ZnO ont été fortement étudiés au cours de ces deux dernières décennies, à la fois en tant que tels, et intégrés dans des nanocomposites. À l’échelle nanométrique, ils présentent des propriétés électromécaniques meilleures que le matériau massif, ainsi qu’une intégration facile sur des substrats rigides ou flexibles. Néanmoins, des divergences intrigantes entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques disponibles au début de cette thèse ont mis en évidence la nécessité d’une meilleure compréhension du fonctionnement piézoélectrique des composites à base de NF, en particulier pour ce qui concerne deux aspects importants qui avaient été peu traités jusqu’alors: le couplage entre les propriétés piézoélectriques et semi-conductrices dans les simulations numériques et la dépendance des propriétés électromécaniques avec la méthode de croissance des NFs de ZnO ou avec l’influence de l’environnement des NFs dans les expériences.Du point de vue théorique, cette thèse de doctorat étudie le couplage des propriétés piézoélectriques et semi-conductrices des NFs de ZnO et de leur nanocomposites et fournit des lignes directrices d’optimisation pour les applications de transduction électromécanique. Cette étude prend en compte l’influence du niveau de dopage, de la densité de porteurs libres, des pièges d’interface et des paramètres géométriques sur les paramètres électromécaniques. Des simulations numériques de nanocomposites à base de NF de ZnO sous compression mécanique ont été effectuées à l’aide de la méthode des éléments finis (FEM). Expérimentalement, plusieurs modes de microscopie à force atomique (AFM), tels que la microscopie à force piézoélectrique (PFM), la microscopie à force de sonde Kelvin (KPFM) et la microscopie à force atomique conductrice (C-AFM) ont été utilisés, afin de sonder localement les paramètres électriques et électromécaniques qui jouent un rôle clé dans l’efficacité de la réponse piézoélectrique des NFs de ZnO. Nos résultats ont montré que le niveau de dopage, les porteurs libres et les pièges d'interface, ainsi que la dynamique des pièges, doivent être pris en compte pour expliquer l’amplitude et l’asymétrie potentielle de la réponse électromécanique ou l’influence que la géométrie a sur elle. Ils montrent que les propriétés semi-conductrices doivent être prises en compte pour l’analyse des résultats expérimentaux et la conception correcte de dispositifs électromécaniques autonomes basés sur des NFs de ZnO et leurs nanocomposites
With the increasing development of wireless networks of low-power sensors for the so-called internet-of-things, there is a need for efficient ways to ensure the energetic autonomy of sensing nodes. Among the various energy harvesting solutions, converting the abundant mechanical energy present in the environment into electrical energy is very promising. In this emerging field of research, ZnO nanowires (NWs) have been strongly studied during these last two decades, both as such, and integrated into nanocomposite materials. At the nanoscale, they feature improved electromechanical properties compared to bulk, as well as easy integration and manufacturing, on both rigid and flexibles substrates. However, some intriguing discrepancies between the experimental and simulation results available at the beginning of this PhD highlighted the need for a better understanding of the piezoelectric operation of NW-based composites, especially for what concerns two important aspects which had been poorly addressed so far: the coupling between piezoelectric and semi-conducting properties in simulations, and the dependence of electromechanical properties with ZnO NW growth method or with NW surrounding environment in experiments.From the theoretical point of view, this Ph.D. thesis studies the coupling of piezoelectric and semiconducting properties in ZnO NWs and related nanocomposites and provides optimization guidelines for mechanical to electrical transducing applications. It investigates the influence of doping level, free carrier density, interface traps and geometrical parameters on electromechanical parameters. Simulations of ZnO NW-based nanocomposites under mechanical compression were performed using the Finite Element Method (FEM). Experimentally, several atomic force microscopy (AFM) modes, such as piezoelectric force microscopy (PFM), Kelvin probe force microscopy (KPFM), and conducting atomic force microscopy (C-AFM) were used, in order to probe locally electrical and electromechanical parameters which play a key role in the efficiency of the piezoelectric response of ZnO NWs. Our results showed that doping level, free carriers and surface traps, as well as traps dynamics, must be considered in order to explain the amplitude and the potential asymmetry of the electromechanical response, or the influence that geometry has on it. They demonstrate that semiconducting properties should be taken into account for the analysis of experimental results and for the correct design of electromechanical self-powered devices based on ZnO NWs and nanocomposites

L'alignement des pièces en utilisant les surfaces constitue le sujet principal traité dans ce travail. L'idée consiste à reconstruire les surfaces de la pièce réelle à partir de points relevés sur celle-ci par une méthode appropriée. Par la suite, ces surfaces sont subdivisées en des entités surfaciques distinctes pour être alignées avec une pièce nominale. Cela est rendu possible par l'intégration de l'algorithme dans le logiciel de CAO CATIA V5. Le développement de cette technique se base essentiellement sur la résolution d'un problème d'optimisation qui respecte un certain nombre de contraintes et de préférences. La méthode d'optimisation Simplex est utilisée pour solutionner ce problème. Finalement, le test de cette nouvelle technique avec quelques exemples, nous a permis de constater son efficacité lors de l'alignement de surfaces à géométries assez complexes. Cela se traduit par une baisse considérable du nombre de points nécessaire pour arriver à un résultat acceptable

Les progrès dans le domaine du découpage par laser créent le besoin d'étudier la micro-géométrie des surfaces découpées pour améliorer la qualité de découpe. La mise en œuvre de ces techniques nécessite des expérimentations, des mesures et leurs analyses pour évaluer les morphologie des surfaces et les facteurs d'influence sur celle-ci. Cette étude contribue à cet objectif. La première partie présente diverses études antérieures sur les mécanismes fondamentaux du processus de la découpe ( chapitre I) et sur les bases de la caractérisation de l'état de surface ( chapitre II). La deuxième partie présente les résultats issus de nos expérimentations: le chapitre III concerne l'étude de la morphologie d'une surface générée sur une pièce industrielle découpée par laser ; poursuivant cette étude, les analyses des influences des paramètres d'usinage sur la qualité de découpe à partir d’essais font l'objet du chapitre IV. La troisième partie ( chapitre V) initie la modélisation thermique du processus à partir d'un modèle monodimensionnel. Cette première approche permet une interprétation plus pertinente des résultats expérimentaux, quant à la dynamique du processus de découpe; elle permet en outre de mieux connaître les problèmes à résoudre pour une étude plus approfondie. Enfin,. Le chapitre VI pr~sente les conclusions générales.

Identification géométrique d'une surface fabriquée. Méthode générale d'identification géométrique d'une surface. Etude détaillée de l'association d'une surface géométrique idéale a une surface palpée dans les cas de la droite, du plan, de la sphère, du cylindre et du cone. Etude comparative des résultats obtenus par une optimalisation suivant les critères de gauss du défaut de forme mini de la plus grande ou de la plus petite surface tangente intérieure ou extérieure. Identification tridimensionnelle d'une pièce mécanique. Correction des écarts géométrique d'une machine a mesurer tridimensionnelle

Le procédé de fabrication directe par projection laser (FDPL), est un procédé de fabrication additive qui permet de fabriquer des pièces de forme complexe directement à partir d'un fichier CAO, sans outil et sans moule. L'un de ses inconvénients majeurs est la mauvaise qualité des états de surface obtenus (Ra supérieur à 15 μm) qui nécessite systématiquement des étapes de ré-usinage. Dans ce contexte, et dans le cadre du projet ANR « ASPECT », cette thèse a pour double objectif une meilleure compréhension de l'origine des états de surface dégradés, et le développement de différentes solutions expérimentales innovantes permettant d'améliorer les états de surface.Dans un premier temps, en considérant des géométries simples (murs) en alliage de titane Ti-6Al-4V, nous avons étudié l'interaction faisceau laser / jet de poudre / bain liquide métallique par différents diagnostics (caméra rapide, caméra thermique, pyrométrie…) pour comprendre l'évolution de la géométrie, la thermique et l'hydrodynamique de la zone fondue (ZF). Ces analyses nous ont permis de corréler les évolutions des ZF à celles des états de surface, et de mettre en évidence, sur le Ti-6Al-4V la prépondérance des effets de tension superficielle sur les effets de gravité, dans l'équilibre des ZF, et l'effet bénéfique de zones fondues larges et profondes combinées à de faibles hauteurs par couche, dans la réduction des micro et macro-rugosités. La réduction du débit massique local Dm* en vis-à-vis des parois latérales et l'augmentation du rayon de courbure des ZF avec l'élargissement des ZF (donc avec des rapports El= P/V (J/m) élevés) sont à l'origine des effets bénéfiques obtenus. Différents modèles analytiques et numériques ont également été utilisés ou développés, en complément des résultats expérimentaux, pour décrire le procédé (modèle d'interaction laser-poudre, modèle numérique thermique 3D du procédé, modèle de calcul des ondulations périodiques).En utilisant un large spectre de conditions expérimentales, et une caractérisation rigoureuse des conditions de fabrication (analyses de faisceau, de jet de poudre …) nous avons également apporté des améliorations notables à la qualité des états de surface obtenus. Ainsi, l'utilisation d'un éclairement laser uniforme plutôt que quasi-Gaussien, ou l'utilisation d'un régime quasi-pulsé plutôt que continu ont permis, sur le Ti-6Al-4V de réduire significativement les gradients thermiques en ZF et les mouvements de convection de Marangoni associés, et d'obtenir des qualités d'états de surface fortement améliorées (Ra< 3 µm) par rapport aux études antérieures sur le sujet.Pour finir, une partie de l'étude s'est concentrée sur l'utilisation d'un autre matériau: l'acier inoxydable 316L, afin d'analyser l'influence de la nature chimique et des propriétés thermo-physiques de la poudre projetée sur la qualité des états de surface. Les résultats ont montré que, contrairement à l'alliage de titane, les meilleures rugosités étaient obtenues pour les énergies linéiques El (J/m) les plus faibles, en raison de la formation, à El élevé, de macro-agglomérats de poudre sur les parois des murs. Ce résultat confirme la difficulté d'une approche prédictive globale des états de surface à partir des paramètres thermo-physiques des matériaux projetés
The process of direct manufacturing by projection laser ( FDPL), is a process of additive manufacturing which allows to make rooms(parts,plays) of complex shape directly from a file CAD, without tool and without mold(mussel). One of its major inconveniences is the bad quality of the states of surface obtained (Ra upper to 15 µm) which requires systematically stages of remanufacturing. In this context, and within the framework of the project ANR " aspect ", this thesis(theory) has for double objective a better understanding of the origin of the degraded states of surface, and the development of various innovative experimental solutions allowing to improve the states of surface. At first, by considering simple geometries (walls) in alloy of titanium Ti-6Al-4V, we studied the interaction

Il été prouvée dans plusieurs études de la littérature que la taille d'un composant affecte sa tenue en fatigue et cette tendance est plus prononcée dans le régime de fatigue à grand nombre de cycles. Plus précisément, une baisse de la limite de fatigue est observée et est souvent expliquée par l’augmentation, avec l’augmentation du volume sollicité, de la probabilité de trouver un défaut critique ou une zone plus faible dans le matériau. Le présent mémoire fait partie d'un projet de recherche français (QUAUSI) regroupant plusieurs partenaires industriels et académiques qui vise à contrôler la qualité d'usinage des composants structuraux d'avions. Un des défis consiste à définir un critère approprié d'acceptabilité de défauts pour la conception en FGNC. Le critère doit être capable de prendre en compte une large gamme de défauts de surface et de composants de tailles et de géométries différentes. L'objectif principal étant de mieux comprendre l'impact des états de surface périodiques (caractéristique du type d'usinage utilisé) sur la limite de fatigue, Il a fallu d'abord vérifier si un effet de taille peut être observé quand un nombre croissant de défauts de surface simples sont introduits à la surface d'échantillons polis. Le matériau d’étude est l’alliage d'aluminium 7050 (Al Zn6CuMgZr). Une grande campagne d'essais de fatigue sous charge de flexion plane à R=-1 est effectuée sur des éprouvettes présentant des défauts hémisphériques, de différents tailles et nombres, et des états de surface usinés. Les résultats des essais ont permis de caractériser à la fois l'effet Kitagawa et l'effet d'échelle sur la tenue fatigue. Une approche probabiliste basée sur le concept du maillon le plus faible associé à un critère d'amorçage de fissure de fatigue approprié est utilisée pour prendre en compte la répartition des contraintes et la taille du volume fortement sollicité. Les prédictions utilisant des simulations EF montrent un bon accord avec les résultats expérimentaux et illustrent l'importance de prendre en compte l'effet d'échelle lors de la conception de composants contenant différents types de défauts de surface ou de motifs de rugosité.Mots-clés : Défaut de surface, fatigue à grand nombre de cycles, diagramme de Kitagawa-Takahashi, Le plus faible concept de lien, alliage AA7050
The size of a component has been proved in several studies of the literature to affect the fatigue strength and this trend is known to be more pronounced in the High Cycle Fatigue regime. More exactly a drop of the fatigue limit is observed and this evolution is very often explained by the probability to find a critical defect or a weakest zone in the material as the stressed volume rises. The present manuscript is part of a French research project gathering several industrial and academic partners that aims to control the machining quality of aircraft structural components. For one part of the project the challenge is to define a proper defect acceptability criterion for HCF design purpose. It must be able to account for a large range of surface defects and of component sizes and geometries. Even though the primary objective was to better understand the impact of periodic surface micro-geometry patterns (characteristic of the type of machining used) on the fatigue limit, we thought that it was first necessary to check if a size effect can be observed when an increasing number of artificial simplified surface defects are introduced at the surface of smooth specimens. The aeronautical material under investigation is a 7050 Aluminum alloy (Al Zn6CuMgZr). A large fatigue testing campaign under fully reversed plane bending loading is undertaken on specimens with artificial surface hemispherical defects. Defect number varies from 1 to 44 per specimen whereas their size ranges from 60 µm to 800 µm. Testing results allow the characterization of both Kitagawa effect and scale effect on the fatigue response. A probabilistic approach based on the weakest link concept together with a proper fatigue crack initiation criterion is used to account for the stress distribution and the size of the highly stressed volume. Predictions using FE simulations show a good agreement with experimental results and illustrate the importance of taking the scale effect into account while designing components containing different types of surface defects or roughness patterns.Keywords : Surface defect, HCF, Kitagawa-Takahashi diagram, Weakest link concept, AA7050 alloy

Le chauffage par induction électromagnétique est un procédé efficace permettant de chauffer directement une zone d'épaisseur contrôlée sous la surface de pièces métalliques en vue de les tremper. Cette thèse présente un modèle mathématique couplé électromagnétique/thermique et des approches numériques pour modéliser le procédé. Le modèle électromagnétique est basé sur une formulation en potentiel vecteur magnétique. Les courants de source sont imposés à l'aide d'une formulation en potentiel scalaire électrique permettant de modéliser des inducteurs de forme géométrique arbitraire. Le problème du transfert de chaleur est modélisé à l'aide de l'équation classique de diffusion de la chaleur. Le modèle électromagnétique est entièrement transitoire, afin de permettre l'introduction des effets non linéaires. La discrétisation spatiale est basée sur une approche éléments d'arêtes en utilisant un domaine global air/pièce/inducteur. Le système linéaire d'équations issu de la formulation implicite est creux et défini semi-positif ; il possède un noyau de taille importante. Il est démontré qu'un préconditionneur basé sur une méthode multigrille algébrique construit conjointement avec un solveur du type Krylov réduit substantiellement le temps de calcul du problème électromagnétique par rapport aux méthodes classiques de solution et peut être très efficace pour le calcul parallèle. Des exemples d'application pour le traitement thermique d'un pignon et pour un vilebrequin automobile sont présentés. Le traitement thermique des surfaces des pièces aux géométries complexes nécessite l'introduction d'un mouvement relatif de la pièce et de l'inducteur pour assurer un traitement homogène de la surface. Une nouvelle méthode est proposée, basée sur une représentation discrète d'une fonction level set du mouvement de l'inducteur qui peut être utilisée pour générer des maillages éléments finis conformes dans le cadre d'une configuration lagrangienne.

Depuis plusieurs années, on cherche à fonctionnaliser les surfaces de tout type de matériaux que ce soit pour le biomédical, la recherche ou l’industrie des transports afin de conférer de nouvelles propriétés (antibuée, réduction du frottement, dégivrage…). Parmi les techniques de traitement de surface, l’ablation au moyen d’un laser à impulsions ultra-brèves offre la possibilité d’élaborer des textures submicroniques, qui jouent un rôle essentiel dans leur comportement fonctionnel. Toutefois, dans le cas de production en grande série, il est préférable pour des questions de coûts, de reproduire ces textures avec une technique de reproduction d’empreinte.Ce travail porte sur l’étude des différents facteurs impliqués dans la réplication par injection plastique de topographies submicroniques. Il s’agit de comprendre l’influence des paramètres du procédé d’injection, des propriétés du polymère injecté et de la chimie de surface du moule (avec ou sans revêtement) sur la qualité de la pièce injectée.Une première étude a été réalisée sur deux polypropylènes de viscosité différente sous faible taux de cisaillement (grade MFR). Une première étape a consisté à développer une nouvelle méthodologie pour quantifier la qualité de réplication de structures submicroniques périodiques et aléatoires entre la pièce injectée et le moule, avant de mettre en œuvre une série d’injections. Pour des paramètres d’injection identiques, on observe que la qualité de réplication des motifs sur les pièces injectées est différente. Une étude approfondie des caractéristiques structurales et rhéologiques des polymères a été réalisée. Cette différence de réplication n’est pas dues à leur viscosité dans les conditions d’injection en dépit de grades MFR très différents mais de leur mode de relaxation de contraintes pendant la phase de refroidissement [1]. Une deuxième étude s’est concentrée sur l’influence de la chimie de surface des moules lors du remplissage des cavités dans le procédé d’injection. Nous avons principalement étudié le phénomène d’adhésion d’un polymère fondu sur différents substrats revêtus de dépôt à base de nitrures de chrome ou de titane ainsi qu’un dépôt de DLC (Diamond Like Carbon). A partir d’essais de mouillage en température et de mesures d’énergie de surface des polymères fondus, nous avons déterminé le travail d’adhésion du polymères sur les moules revêtus (ou non) aux températures d’injection [2]. A partir de ces résultats nous avons tenté de mener un travail de synthèse en développant une approche statistique basée sur l’analyse de plans d’expériences afin de quantifier l’influence de différents facteurs tant procédés (vitesses d’injection, vide dans l’empreinte, température moule, …) que matériaux (différents polymères, différents revêtements sur le moule). Nous avons montré que les échanges thermiques à l’interface moule-polymère avaient un rôle prépondérant dans la qualité de réplication. Ces échanges dépendent notamment de la nature des revêtements qui conditionne la formation de la gaine solide lors de la microinjection [3].[1] J. Vera, A.-C. Brulez, E. Contraires, M. Larochette, S. Valette, S. Benayoun, Influence of the polypropylene structure on the replication of nanostructures by injection molding, J. Micromech. Microeng. 25 (2015) 115027. doi:10.1088/0960-1317/25/11/115027.[2] J. Vera, E. Contraires, A.-C. Brulez, M. Larochette, S. Valette, S. Benayoun, Wetting of polymer melts on coated and uncoated steel surfaces, Applied Surface Science. 410 (2017) 87–98. doi:10.1016/j.apsusc.2017.02.067.[3] J. Vera, A.-C. Brulez, E. Contraires, M. Larochette, N. Trannoy-Orban, M. Pignon, C. Mauclair, S. Valette, S. Benayoun, Factors influencing micro-injection quality, Journal of Micromechanics and Microengineering. (soumis en juin 2017)
Over the past decades, industrial and academic research groups have been trying to functionalize surfaces, i.e. provide new properties to surfaces, in order to obtain specific functions such as friction reduction, anti-fog or de-icing properties. Among the various existing surface treatment techniques, laser ablation using an ultra-short pulse laser gives the opportunity to generate submicronic textures, which play an essential role in their functional behavior. However, in the case of mass production of textured surfaces, it is preferable to reproduce these textures with a fingerprinting technique for reasons of cost-effectiveness.This work focuses on the study of the various factors involved in the replication of submicronic topographies by plastic injection. Understanding the influence of the parameters of the injection process, the properties of the injected polymer and the surface chemistry of the mold (with or without coating) is key to controlling the quality of the injected part.A first study was carried out on two polypropylenes of different viscosities under low shear rate (MFR grade). A first step was to develop a methodology enabling to quantify the quality of replication of periodic and random submicron structures between the injected part and the mold. For identical injection parameters, it was observed that the quality of replication of the patterns on the injected parts was different when viscosity changed. A study of the structural and rheological characteristics of the polymers was carried out. This difference in replication was not due to their viscosity under the injection conditions in spite of very different MFR grades but to their mode of stress relaxation during the cooling phase [1]. A second study focused on the influence of the surface chemistry of molds when filling the cavities in the injection process. We mainly studied the phenomenon of adhesion of a molten polymer on different chromium nitride, titanium-based and DLC films deposited on mold substrates. From the temperature wetting tests and the surface energy measurements of the molten polymers, we determined the work of adhesion between the polymers and the coated or non-coated molds at injection temperatures [2]. On the basis of these results, we performed a synthesis work by developing a statistical approach based on the analysis of experimental plans in order to quantify the influence of various factors, both process (injection rates, Impression, mold temperature, etc.) and material (different polymers, different coatings on the mold) related. We showed that thermal exchanges at the mold-polymer interface had a dominant role in the quality of replication. In particular, these exchanges depend on the nature of the coatings and regulates the formation of the solid sheath during microinjection [3].[1] J. Vera, A.-C. Brulez, E. Contraires, M. Larochette, S. Valette, S. Benayoun, Influence of the polypropylene structure on the replication of nanostructures by injection molding, J. Micromech. Microeng. 25 (2015) 115027. doi:10.1088/0960-1317/25/11/115027.[2] J. Vera, E. Contraires, A.-C. Brulez, M. Larochette, S. Valette, S. Benayoun, Wetting of polymer melts on coated and uncoated steel surfaces, Applied Surface Science. 410 (2017) 87–98. doi:10.1016/j.apsusc.2017.02.067.[3] J. Vera, A.-C. Brulez, E. Contraires, M. Larochette, N. Trannoy-Orban, M. Pignon, C. Mauclair, S. Valette, S. Benayoun, Factors influencing micro-injection quality, Journal of Micromechanics and Microengineering. (soumis en juin 2017)

Ce chapitre présente une synthèse des différents types de traitements post fabrication additive en distinguant trois catégories : les traitements thermiques, le traitement thermomécanique de CIC, et les traitements de surface. Les principes physiques de ces traitements et leurs effets sur les propriétés des pièces y sont passés en revue.

Ce chapitre présente les éléments nécessaires à la simulation numérique des phénomènes physiques en fabrication additive. Les principales équations pour simuler le comportement thermo-hydrodynamique du bain liquide et le comportement thermo-métallurgique et mécanique de la pièce sont présentées. Divers exemples illustrent l’intérêt des outils de simulation, capables de prédire des défauts de surface, des porosités, des risques de fissuration.