Academic literature on the topic 'Aérospatiale (Ingénierie) – Matériaux – Évaluation'

Les céramiques en phosphate de calcium sont souvent utilisées en chirurgie orthopédique, mais les transformations biologiques dont elles font l’objet dans le corps humain restent encore insuffisamment connues. Récemment, des biomatériaux hybrides associant des céramiques en phosphate de calcium et des cellules souches mésenchymateuses ont été développés pour réparer ces pertes osseuses de grand volume (« critical-sized defect »). L’apport de nutriments au centre du dispositif est alors essentiel pour favoriser la reconstruction. Dans une première partie du travail, 36 échantillons de substituts osseux, prélevés en chirurgie orthopédique, ont été analysés par microscopie en os non décalcifié. Dans une seconde partie, des cylindres poreux de phosphate tricalcique bêta (PTC-ß) ensemencés avec des cellules souches mésenchymateuses ont été perfusés en continu dans un bioréacteur. La prolifération et la distribution cellulaire ont été évalués. Une simulation des conditions d’écoulement dans le cylindre perfusé a été réalisée pour préciser le mécanisme de la distribution cellulaire. Pour finir, les matériaux hybrides ont été implantés dans des « critical-sized defect » du tibia chez la chèvre. Ce travail montre les transformations biologiques des céramiques en phosphate de calcium chez l’humain. Le bioréacteur à perfusion nouvellement conçu a permis l’apport de nutriments et les échanges gazeux au centre d’une matrice poreuse de grand volume. Il a permis la survie et la prolifération des cellules souches mésenchymateuses dans ces cylindres de grande taille. Le matériau hybride ainsi obtenu a permis d’obtenir la réparation de défects segmentaires d’os long chez la chèvre
The calcium phosphate (Ca-P) ceramics have been used in the orthopedic surgery. Little has been known about their biological changes in the human body. Recently the hybrid material of Ca-P ceramic and BMSCs has been developed to reconstruct critical-sized bone defect. The nutrition supply in the center of large scaffold is still great obstacle in the way of reconstruction. Firstly, the undecalcified histological study was performed on 36 samples of bone substitutes retrieved from the orthopedic surgery. Secondly, the porous ß-TCP cylindrical scaffolds loaded with BMSCs were continuously perfused by a novel perfusion bioreactor. The cells proliferation and distribution were examined. The CFD was used to simulate the flow condition within the perfused scaffold to give insight into the mechanism of the cellular distribution. Lastly, the hybrid materials were implanted in the goats to repair the critical-sized tibial defects. The study documented the biological changes of the Ca-P ceramics in the human body. The newly designed perfusion bioreactor permitted the persistent nutrition supply and gas exchange into the centre of large scaffold. It made the BMSCs survive and proliferate through a large three-dimensional scaffold. The hybrid material could repair the long segmental bone defect efficiently in the goat

L'objectif de la première partie de cette recherche est de mettre en relief les lois statistiques qui s'adaptent à la rupture par fatigue des canalisations de transport de gaz en polyéthylène. Les résultats indiquent qu'il est recommandé d'utiliser la distribution de Weibull à deux paramètres pour l'évaluation de la fiabilité de ces canalisations pour la phase conception vu leur l'aspect conservateur. La seconde partie est une nouvelle contribution pour l'analyse des résultats de fissuration par fatigue dans ces tubes en termes de paramètres énergétiques basés sur le travail irréversible et la vitesse de propagation. La transition de fragile à ductile est ainsi décrite par des énergies critiques obtenues pour différentes charges de fatigue. Enfin, la fiabilité et l'optimisation de la maintenance des pipes en polyéthylène sont approchées par l'étude de l'effet de la température et de la pression sur la probabilité de défaillance. Il en ressort que l'effet des incertitudes relatives à la température et au modèle de durée de vie est plus important que les fluctuations de la pression du gaz et la géométrie, alors que le remplacement groupé des tronçons usés est bien justifié à partir de la vie de service et des coûts correspondants

La Thermographie des Courants de Foucault (Eddy Current Thermography, ECT) est une méthode de contrôle non-destructif (CND) sans contact, et de nos jours il est utilisé dans une large gamme d'applications. Cette méthode combine les techniques de courants de Foucault et des techniques de thermographies de type CND afin de fournir une méthode efficace pour la détection des fissures. Dans cette méthode, le courant de Foucault est généré dans les échantillons métalliques. Si l'échantillon contient des fissures, le déplacement du courant et la propagation de la température à l'intérieur des échantillons métalliques seraient affectés par ces fissures. Les changements de la distribution de température sont captés par une caméra infrarouge. L'un des principaux défis de cette méthode est qu'elle nécessite beaucoup de paramètres dans les expériences, tels que l’excitation des bobines: la valeur de la fréquence, le nombre de tours, le matériel de fil, le rayon de la bobine ... Afin d'optimiser les expériences, la simulation numérique est nécessaire, et le logiciel COMSOL Multiphysics® FEM est une solution très appropriée. Pendant le processus de simulation, une limite de détection de fissure a été proposée pour une fissure dans un spécimen métallique donné. Les résultats de la simulation et de la limite de détection des fissures sont également vérifiés au moyen d’expériences en laboratoire. L'objectif final de cette thèse est de fournir une image globale de la Thermographie des Courants de Foucault, la limite de détection des fissures et la manière dont la simulation ainsi que les expériences doivent être effectue afin de détecter les fissures dans les échantillons de plaques métalliques. Ces échantillons ont été fournis par L3-MAS et Pratt & Whitney Canada (PWC), les partenaires industriels impliqués dans ce projet quia été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et le Consortium de recherche et d'innovation en aérospatiale au Québec (CRIAQ).
Eddy Current Thermography (ECT) is a non-contact, non-destructive testing (NDT) method, and nowadays it is used in a wide range of applications. This method combines eddy current and thermographic NDT techniques in order to provide an efficient method for crack detection. In this method, the eddy current is generated into metallic specimens. If the specimen contains cracks, the current flow and temperature propagation inside the metallic specimens would be affected by these cracks. The changes of temperature distribution are captured by an infrared camera. One of the main challenges in this method is that it requires many parameters in the experiments, such as coil excitations: the frequency value, number of turns, material of wire, radius of the coil...In order to optimize the experiments, numerical simulation is necessary, and COMSOL Multiphysics® FEM software is a very suitable solution. During the simulation process, a crack detection limit for a crack in a given metallic specimen has been proposed. The simulation results and crack detection limit are also verified using experiments in the laboratory. The final goal of this thesis is to provide the overall picture of the Eddy Current Thermography, crack detection limit and the manner in which to simulate as well as perform the experiments in order to detect cracks on the metallic plate specimens which were provided by L3-MAS and Pratt & Whitney Canada (P.W.C), the industrial partners involved in this project which was sponsored by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) and The Consortium for Research and Innovation in Aerospace in Québec (CRIAQ).

L'objectif de la thèse est d'étudier la propagation d'une fissure en fatigue après l'application d'un cycle de surcharge suivi par un cycle de souscharge dans le but d'estimer la durée de vie pour les structures fissurées soumises à un chargement cyclique variable. La thèse se décompose en trois volets : une partie expérimentale, une partie numérique et une partie modélisation. La partie expérimentale a été menée sur un acier 12NC6 traité thermiquement pour faire varier sa limite d'élasticité afin d'étudier l'interaction des zones plastifiées en fond de fissure. Différentes configurations de chargement ont été effectuées dans le but d'isoler l'effet de la souscharge sur les différents paramètres du retard engendré par le cycle de surcharge: ad, Nd, (da/dN)min, et amin· Ces mesures ont montré que la souscharge réduit notablement l'effet de la surcharge et le gain en termes de durée de vie. Cet effet est directement lié à l'amplitude de la souscharge. La modélisation par éléments finis permet de calculer l'évolution des zones plastifiées, le profil des contraintes résiduelles ơyy, et de la fermeture de la fissure pendant la propagation, avant et après application du cycle surcharge-souscharge. Elle permet de corroborer les hypothèses faites sur les mécanismes de retard, et notamment celles proposées sur les contraintes résiduelles en fond de fissure. La modélisation proposée est basée sur la connaissance des zones plastifiées. Elle permet de décrire la vitesse de propagation de la fissure et d'estimer la durée de vie après un cycle de surcharge ou après un cycle de surcharge - souscharge. Le modèle proposé en en bon accord avec les résultats expérimentaux.

La rareté de l'eau douce de bonne qualité pour l'humanité est un problème qui devient de plus aiguë (d'actualité). Les populations humaines croissantes ainsi que l'augmentation des activités industrielles et agricoles jouent un rôle majeur dans l'épuisement et la pollution des ressources en eau douce. Cette situation devient de plus en plus grave dans des pays disposant de ressources limites d'eau comme l'Arabie Saoudite qui est le plus grand pays au monde sans ressources naturelles d'eau douce. En même temps, l'Arabie saoudite est le troisième plus grand consommateur d'eau par habitant dans le monde. Pour remédier à cette pénurie d'eau douce, différentes technologies de dessalement d'eau de mer sont utilisées actuellement. Malgré plus de trente-deux usines de dessalement, le pays fait face à un défi de taille pour alimenter sa population avec eau en quantité suffisante (nécessaire). Dans ce contexte, en premier lieu, nous présentons un procédé pour produire la quantité requise d'eau, avec un impact minimum sur l'environnement, tout en maintenant sa bonne qualité. En outre, les possibilités pour l'utilisation des énergies alternatives pour réduire l'impact environnemental des besoins de dessalement sont examinées, ainsi que la pertinence des différents types d'énergie alternative qui pourraient être utilisés dans le cas particulier de l'Arabie Saoudite. L'analyse du cycle de vie (ACV) étant une méthode holistique de l'évaluation des impacts environnementaux des produits, a été utilisée pour évaluer l'impact environnemental du processus de dessalement et en identifier les principales raisons de cet impact. A cet effet, une collaboration avec une usine de dessalement en Arabie Saoudite a été mise en place, soldée par de multiples visites sur place. Ces dernières nous ont permis de comprendre le processus de dessalement, recueillir des données nécessaires et considère les possibilités d'introduire des sources d'énergie alternatives pour alimenter l'usine de dessalement. Afin d'évaluer l'impact environnemental du processus de dessalement une ACV basée sur le logiciel SimaPro a été réalisée. Les résultats de l'étude ont montré que le choix le plus pertinent concernant la technologie de dessalement dans le contexte de l'Arabie Saoudite est l'Osmose inverse (RO). Le modèle LCA a également montré que l'électricité produite à partir de combustibles fossiles a été responsable de 92,8% des dommages environnementaux causés. En outre, l'étude a montré, que les solutions les plus appropriées pour approvisionner en électricité la technologie RO de dessalement sont l'énergie solaire et l'énergie éolienne au lieu du pétrole brut fossile actuellement utilisé. L'ACV a montré également que l'utilisation de l'énergie alternative comme source d'énergie au dessalement peut réduire considérablement l'impact environnemental
The scarcity of fresh water with enough (good) quality for human been is a problem which becomes more acute day by day. The increasing human populations along with increasing industrial and agricultural activities are adding more burden towered the depletion and pollution of fresh water resources. This situation becomes more serious in countries with limit water resources as Saudi Arabia which is the largest country in the world without natural fresh water resources. At the same time, Saudi Arabia is the third-largest per capita water consumer worldwide. To overcome the water shortage, sea water desalination technology has been used so far. Despite more than thirty-two desalination plants, the country faces a significant challenge to supply its population with the required amount of water. In this context, in the first place, this thesis presents a method for producing the required amount of water with minimal environmental impact while maintaining the required water quality need to be developed. Further, the possibilities of alternative energy in reducing the environmental impact from desalination needs are investigated, along with the suitability of different types of alternative energy that could be utilized in the particularly case of Saudi Arabia. Life cycle assessment (LCA) being a holistic method of assessing the environmental impacts of products it was used to assess the environmental impact of the desalination process and identifying the main reasons behind this damages. For this purpose, a collaboration with a desalination plant in Saudi Arabia was set up, which included visiting the plant several times. This allowed us to understand the desalination process, collect the required data and consider the possibilities of introducing alternative energy sources to power the desalination plants. In order to assess the environmental impact of the desalination process a LCA based on SimaPro software was performed. The results of the study showed that the most likely choice of desalination technology within the Saudi Arabian context is Reverse Osmosis (RO) desalination. The LCA model showed also that electricity produced from fossil fuel was the responsible of 92.8% of the environmental damages. Further, the most suitable alternatives to produce electricity to RO desalination are solar energy and wind energy instead of fossil crude oil. The LCA showed that using alternative energy as the source to supply electricity to desalination may substantially reduce the environmental impact

Une étude expérimentale a été effectuée sur diverses formules de trois familles d’enrobés bitumineux avec des taux de recyclage variables et la présence ou non de régénérant. La composition des mélanges et le procédé de fabrication ont été élaborés afin d’effectuer une étude comparative. L’enrobage produit des variations des paramètres physico-chimiques des liants telles que la consistance, la température de transition vitreuse, les fractions cristallisables, les taux d’aromatiques et d’asphaltènes ; ces variations sont limitées en présence de régénérant. Lorsque le taux d’AE augmente, la compactibilité et l’orniérage des mélanges diminuent et leur rigidité viscoélastique augmente, mais le régénérant limite ces variations. Globalement, les AE produisent une augmentation de la résistance à la fatigue des formules et un aplatissement des droites de Wöhler. Le régénérant améliore le paramètre de fatigue ɛ6 ; les performances en fatigue augmentent avec la TBA et l’indice colloïdal du liant ainsi qu’avec la diminution de la viscosité de l’enrobé. L’impact favorable d’un taux élevé d’AE et du régénérant sur le trafic admissible a été déterminé suite au dimensionnement d’une structure souple tri-couche. À basse température, la détérioration par les AE de la ductilité en traction et de la température de rupture par retrait empêché se trouvent limitées par le régénérant ; un compromis est cependant à trouver avec la résistance à la fatigue. Les formules régénérées mises en œuvre sur la couche de roulement d’une route départementale ont subi une moindre évolution après six ans de service que les mélanges non régénérés
An experimental programme has been performed on three types of bituminous mixes with variable recycling rates and the possible addition of rejuvenator. The mix composition and the production process have been defined in order to perform a comparative analysis. The coating process modifies the physico-chemical parameters of the binders, like consistency, glassy transition temperature, cristallizable moiety, aromatics and asphaltenes rates; the above variations are limited by using the rejuvenator. As the RAP content increases, the compactibility and the rutting of the mixes decrease and the viscoelastic stiffness increases, but the rejuvenation reduces these variations. Globally, RAP increases the fatigue resistance of the mixes and flattens the Wöhler curve. Rejuvenation enhances ɛ6 fatigue parameter; fatigue performances increase with R&B temperature and colloidal index of the binder and as the viscous component of the mixes decreases. The positive impact of a high rate of RAP and of the rejuvenation on the allowable traffic has been evaluated from the structural design of a threelayered pavement. At low temperature, the deterioration of the tension ductility and of the stress restrained failure temperature produced by the RAP, is limited by the rejuvenation; a compromise with the fatigue resistance has to be found. The rejuvenated mixes laid as surface layers on a provincial road have experienced a smaller evolution that non rejuvenated mixes

Les travaux de cette thèse portent sur la simulation de la dégradation des paramètres électriques des transistors MOS et bipolaires sous stress statiques et dynamiques. Cette étude a été menée à l’aide d’un outil de simulation de fiabilité développé en interne. Selon la technologie MOS ou bipolaire, les mécanismes étudiés ont été successivement : Hot Carrier Injection, Bias Temperature instability, Mixed Mode et Reverse base emitter bias. L’investigation a été aussi étendue au niveau circuit. Nous nous sommes ainsi intéressés à l’effet de la dégradation des transistors sur la fréquence d’un oscillateur en anneau et les performances RF d’un amplificateur faible bruit. Les circuits ont été soumis à des contraintes DC , AC et RF. La prédictibilité, établie de ces dégradations, a été validée par des essais de vieillissement expérimentaux sur des démonstrateurs encapsulés et montés sur PCB. Les résultats de ces études ont permis de valider la précision du simulateur et la méthode de calcul quasi-statique utilisée pour calculer les dégradations sous stress dynamiques. Ces travaux de recherche ont pour but d’inscrire cette approche prédictive dans un flot de conception de circuits afin d’assurer leur fiabilité
The work of this thesis focuses on the simulation of the electrical parameters degradation of MOS and bipolar transistors under static and dynamic stresses. This study was conducted using an in-house reliability simulation tool. According to the MOS or bipolar technology, the studied mechanisms were successively: Hot Carrier Injection, Bias Temperature instability, Mixed Mode and Reverse base emitter bias. The investigation was then extended to circuit-level. The effect of transistors degradation on a ring oscillator frequency and the RF performances of a low noise amplifier were investigated. The circuits were subjected to DC, AC and RF constraints. Predictability of these degradations has been validated by experimental aging tests on encapsulated and PCB-mounted demonstrators. The results of these studies proved the accuracy of the simulator and validated the quasi-static calculation method used to predict the degradation under dynamic stress. The goal of this research is to embed this predictive approach into a circuit design flow to ensure its reliability