Dissertations / Theses: 'Contraintes et déformations résiduelles'

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Depouhon, Pierre. "Contribution à la modélisation des déformations et des contraintes résiduelles induites par la nitruration des pièces mécaniques." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4015.

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Abstract:

La nitruration des aciers est un traitement thermochimique très utilisé dans l'aéronautique. Il est connu pour améliorer la tenue en fatigue des composants mécaniques. Il est basé sur la diffusion de l'azote en surface des pièces traitées. Des mécanismes complexes sont alors mis en jeu et provoquent la naissance de contraintes internes et de déformations dites "résiduelles" des pièces traitées. Suivant leur géométrie, les pièces peuvent se déformer de plusieurs millimètres, et être soumises à des contraintes internes de traction-compression importantes. L'objectif de ce travail est de proposer une modélisation multi-physiques du traitement de nitruration permettant de prédire, pour n'importe quelle géométrie de pièce, les contraintes résiduelles et les déformations qu'elles subiront lors du traitement. Ces informations, précieuses aux ingénieurs, permettront de mieux maîtriser, et donc d'optimiser les processus de dimensionnement et de fabrication des pièces nitrurées
Nitriding of steel is a thermo-chemical treatment well known to improve the mechanical properties of the material. It is based on the diffusion of nitrogen into the surface of treated parts. Complex phenomena are then involved and generate residual stresses and distortions. Depending on their geometry, parts can be distorted up to several millimeters and be subject to significant internal tensile-compression stresses. The aim of this work is to provide a multi-physical model of the nitriding in order to predict, for any part geometry, their residual stresses and distortions after treatment. These informations, precious for engineers, will allow to optimize the design and the manufacturing processes of nitrided parts

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Ghfiri, Rachid. "Etude du retard à l'amorçage et à la propagation d'une fissure de fatigue après perçage d'un trou avec et sans expansion." Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10146.

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Abstract:

Ce travail est une investigation experimentale qui se situe dans un contexte industriel de reparation des structures fissurees en utilisant la technique du trou perce en fond de fissure avec et sans expansion. Cette etude a porte sur deux alliages d'aluminium en vue de mettre en evidence le retard lie au reamorcage et a la propagation d'une fissure de fatigue. En effet, le percage d'un trou en fond de fissure conduit a eliminer la singularite par modification geometrique qui diminue la concentration de contrainte. Trois rayons differents ont ete etudies ( = 1 mm, 2. 5 mm et 3 mm). Le nombre de cycles au reamorcage n a, qui est le gain obtenu par cette technique croit quand le rayon du trou augmente. De plus, l'expansion du trou, par deformation plastique du bord (passage d'une bille en acier a travers le trou), permet d'introduire des contraintes residuelles de compression qui reduisent d'une maniere significative les contraintes effectives
Dans ce travail, trois degres d'expansion ont ete analyses (de = 1. 7%, 3. 4% et 4. 3%). L'expansion du trou ameliore considerablement la duree de vie qui augmente avec le degre d'expansion. Par ailleurs, l'effet du chargement sur le nombre de cycles a l'amorcage est etudie. Ce dernier augmente quand l'amplitude du facteur d'intensite de contrainte diminue. L'analyse des facies de rupture par microscope electronique a balayage montre une zone comprimee au bord du trou et une absence des microfissures. Par contre, loin de cette zone des microfissures orientees dans tous les sens ont ete observees. Une modelisation numerique par elements finis est realisee afin de quantifier les contraintes residuelles de compression ainsi que la zone affectee par l'expansion au bord du trou

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Lê, Minh-Bao. "Propagation de fissure par fatigue en présence d'une pré-déformation et de contraintes résiduelles." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://www.theses.fr/2013EPXX0032.

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Veaux, Michaël. "Étude expérimentale et prévisions par le calcul des cinétiques de transformation de phases, des contraintes résiduelles et des déformations lors de la transformation bainitique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL050N.

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Abstract:

Une microstructure totalement bainitique est recherchée pour certaines pièces mécaniques en acier. L'optimisation du procédé de traitement thermique en terme de microstructures finales (c'est à dire de propriétés mécaniques), de déformations et de contraintes résiduelles des pièces traitées passe par la modélisation fine des évolutions couplées de température, de microstructures et du comportement thermomécanique de ces pièces. Notre travail a consisté d'abord à étudier expérimentalement les cinétiques de transformation bainitique, le comportement thermomécanique des microstructures formées et l'influence d'une contrainte sur la transformation bainitique (plasticité de transformation et effet de la contrainte sur la cinétique) pour un acier moyennement allié (35MnV7). Nous avons ensuite mis en œuvre différents modèles de prévision des cinétiques de transformation de phases et de comportement thermomécanique à l'échelle d'épouvettes sans gradients (modèles macroscopiques et microscopiques). Les validations expérimentales effectuées à cette échelle ont permis de passer à l'échelle d'éprouvettes massives (gradients élevés) avec la prise en compte de l'ensemble des couplages dans des simulations numériques par éléments finis. L'incidence des transformations de phases sur la genèse des contraintes internes et des déformations au cours du refroidissement a été analysée en détail. La réalisation de traitements thermiques de trempe de cylindres instrumentés a permis de valider les simulations et surtout de montrer que la prise en compte de l'interaction contraintes internes - cinétique de transformation bainitique est nécessaire pour la prévision des distributions de microstructures et duretés finales
A fully bainitic microstructure is required for some mechanical steel parts. The simulation of the dedicated heat treatment process is necessary to optimise the parts in terms of final microstructures (i. E. Mechanical properties), residual stresses and distortions. The first part of the work deals with the experimental study of the bainitic transformation kinetics, the thermomechanical behaviour of the formed microstructures and the effect of an applied stress on the bainitic transformation (transformation plasticity and kinetic effect) for a middle alloyed steel. Different models for the prediction of phase transformation kinetics and thermomechanical behaviour (macroscopic and microscopic cnes) have been used at the scale of specimen without gradients. The. Experimental validations at that scale have allowed to move to the scale of massive specimen (with high gradients) for whlch the dlfferent coupllngs between thermal, metallurglcal and mechanlcal phenomena have been taken into account in finite element simulations. The influence of phase transformations on the development of internai stresses and deformations during cooling have been analysed in details. Moreover, quenching experiments with in-situ temperature measurements have allowed to validate the numerical simulations. It has been pointed out that it is necessary to take into account the effect of internai stresses on bainitic transformation kinetics to predict final microstructure and hardness distributions

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Krier, Joël. "Influences des hétérogénéité élastoplastiques sur les contraintes du deuxième ordre dans les polycristaux métalliques mono- et biphasés : calculs autocohérents - mesures par diffraction X." Metz, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1993/Krier.Joel.SMZ9305.pdf.

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Abstract:

Ce travail propose une étude de l'influence des hétérogénéités élastoplastiques sur les champs de contraintes et déformations microscopiques dans les polycristaux mono-et biphasés. Les grandeurs locales sont calculées à l'aide de l'approximation autocohérente de l'équation intégrale cinématique reliant grandeurs locales et globales. Le calcul des déformations dans le domaine élastique permet de mettre en évidence l'origine des contraintes du deuxième ordre et de simuler de facon parfaite les courbes de mesure par diffraction des rayons X pour des matériaux isotropes et présentant des textures cristallographiques et morphologiques. Les calculs et les mesures de diffraction menés en parallèle pour des déformations plastiques en traction simple montrent que le modèle est également capable de prédire les contraintes résiduelles, leurs évolutions et leurs influences sur les courbes de diffraction. Le modèle simple de l'inclusion dans une matrice permet d'expliquer qualitativement le dédoublement des courbes de diffraction de matériaux multiphasés lié à des traitements de surface, mais également de le relier à la morphologie des constituants pour des déformations macrohomogènes
The aim of this work is to study influences of elastoplastic heterogeneities on microscopic stress and strain fields in one - and two phased polycrystals. Local stresses and strains are calculated owing to the self consistant scheme of cinematic integral equation linking local and global strains. Elastic strain calculations allow to show second order stresses and to simulate perfectly X-ray diffraction experiments on isotropic materials and materials with crystallographic and morphologic texture. Parallel calculations and diffraction experiments after tensile plastic déformations show that the model is able to predict residual stresses and their evolution during plastic straining, and their influences on X-ray diffraction experiments. The simple model based on the problem of an inclusion in a matrix allows to explain qualitatively the splitting of X-ray diffraction curves after surface machining in multiphased materials, and to link it to the morphology of the constituents for global homogeneous strains

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Roland, Thierry. "Génération de nanostructures par traitement de nanocritallisation superficielle SMAT sur matériaux métalliques et étude des propriétés mécaniques associées." Troyes, 2006. http://www.theses.fr/2006TROY0011.

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Abstract:

Ce travail s’inscrit dans l’étude d’un procédé nouveau pour la génération d’une couche superficielle nanostructurée en surface des matériaux métalliques. Basé sur un concept proche de celui d’un grenaillage ultrasons, ce procédé, connu sous le nom de « surface mechanical attrition treatment (SMAT) » repose sur un mécanisme de raffinement des grains en surface des matériaux, jusqu’à l’échelle nanométrique, par l’intermédiaire de déformations plastiques sévères et aléatoires. Pour cela, le matériau à traiter est impacté par de multiples projectiles, le plus généralement, des billes, qui sont lancés avec des directions complètement aléatoires à la surface du matériau. Il en résulte la formation d’une couche superficielle nanostructurée sur plusieurs dizaines de microns. Du fait de la très faible taille des grains (inférieure à 100nm), la nanostructure est caractérisée par une large fraction volumique de joints de grains qui lui confère des propriétés physiques, chimiques et mécaniques différentes et, en général, supérieures à celles de son matériau homologue uniquement composé de grains de taille classique. On peut ainsi suggérer que la nanocristallisation superficielle d’un métal va permettre de significativement améliorer l’ensemble de ses propriétés mécaniques
This work aims to study a recently developed process for the generation of a nanocrystalline surface layer on metallic materials. Based on a concept, close to which of ultrasonic shot peening, this process, known as “surface mechanical attrition treatment (SMAT)” is based on a gain refinement mechanism down to the nanometer scale obtained by severe plastic deformations. In this way, the material to be treated is impacted by shot, in general, perfectly spherical balls, launch with random directions at the surface of the sample. Consequently, a nanocrystalline surface layer with a thickness of several tens of micrometers is formed. Because of the very small grain size, nanocrystalline materials are structurally characterized by a large volume fraction of grain boundaries, which may significantly after their physical, chemical and mechanical properties in comparison with conventional coarse-grained polycrystalline materials and which have grain sizes usually in the range of 10-300um. Thus, it may be suggested that the transformation of the surface layer of metals into surface nanocrystalline layer may enhance their overall properties

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Stoehr, Michèle. "Epitaxie par MOVPE de ZnSe sur des substrats semiconducteurs et études des contraintes dans ces hétérostructures." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20301.

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Abstract:

L'epitaxie de znse a ete realisee sur differents substrats semiconducteurs par la methode de l'epitaxie en phase vapeur par les composes organometalliques (movpe). Les heterostructures elaborees ont ete principalement caracterisees par diffraction de rayons x, reflectivite et spectroscopie raman permettant une etude detaillee des contraintes residuelles dans les couches epitaxiees

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Chevre, Pascal. "Modélisation magnéto-thermique, métallurgique et mécanique et validation expérimentale de traitement par induction des engrenages à dentures hélicoïdales." Paris, ENSAM, 2000. http://www.theses.fr/2000ENAM0009.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'une nouvelle boîte de vitesse au sein de la direction de recherche RENAULT et du remplacement d'un procédé de traitement thermochimique par une technologie induction. Il nous a semblé intéressant pour répondre à un besoin d'une maîtrise globale du procédé, de modéliser les différents domaines physiques liés à ce type de traitement : à savoir une analyse des phénomènes physiques et leurs interactions. Ce mémoire s'organise en trois parties / - Le 1er chapitre décrit l'état de l'art dans le domaine de la trempe de contour en particulier dans l'avancement des travaux en terme de simulation numérique. Une analyse des phénomène physiques et leurs interactions est réalisée - Dans les chapitres II et III, les équations des différents domaines physiques et les grandeurs, est mise en relief - Les chapitres IV et V constituent le cœur de ce mémoire. La simulation 2D et 3D a permis de mettre en évidence l'influence et la sensibilité de certains paramètres du procédé, les problèmes de traitement liés aux spécificités de la denture héliocoïdale et d'obtenir les temps de cycle, la répartition de contraintes et les déformations dans la pièce. Enfin, les 1er essais expérimentaux sont expérimentaux sont présentés et ces résultats sont comparés avec les prédictions de la simulation numérique. En conclusion, la modélisation numérique comme outil d'analyse et de compréhension des phénomènes physiques et d'aide à la conception et à la mise au point pour le traitement thermique par induction a été démontré
This work is a part of developpemnt of a new gear box by Research Departement of RENAULT. The aim of this work is to replace a thermo chemical by an induction contour harding. To have a perfect control of the process, the different physical phenomena were modeled. This report falls in 3 parts : the 1er chapter is dedicated to the state of the art of induction contour hardening and more particularly of its simulation. An analysis of physical phenomena is performed. In chapters 2 and 3, the equations and models needed are presented. The difficuty to obtain accurate measures is outlined. Chapters 4 and 5 are the heart of this report. The 2D and 3D simulation allowed the study of the process parameters influence and parameters sensibilities on the results. The difficulty to obtain a correct treatment of the gear because of the helical geometry of teeth is shown. The duration cycle, the strains and stress state in the part were calculated. First experimental results were compared to numerical predictions. In conclusion, numericla simulation has shown its usefulness in analys and understanding of physical phenomena, and appears as an efficient tool to design and optimise the induction heat treatment of helical gears

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Kombate, N'Yimanne. "Modélisation numérique et optimisation des micro et nano connecteurs twist-pin." Thesis, Reims, 2018. http://www.theses.fr/2018REIMS027.

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Abstract:

Ce projet de thèse s’inscrit dans le cadre du FUI « MicroConnect », porté par la société Axon’Cable, dont l’objectif principal, est la conception et le développement d’un procédé de mise en forme automatisé, permettant d’élaborer un nouveau type de connecteurs twist-pin novateurs et très performants. Ces connecteurs, robustes, répondent aux exigences d’environnements sévères et trouvent leurs applications dans de nombreux domaines tels que l'électronique aéronautique, les équipements avioniques, les systèmes militaires... L’un des éléments essentiels des connecteurs est le contact, qui permet de faire transiter le courant électrique d’un système à un autre. Chaque connecteur peut compter des dizaines, voire des centaines de contacts.De par l’enchaînement des procédés utilisés pour concevoir ces contacts, les propriétés électriques et mécaniques initiales peuvent être modifiées. L’utilisation de la simulation numérique s’avère donc indispensable pour maitriser l’influence de ces procédés sur le produit final. La démarche adoptée dans ce travail a consisté à modéliser numériquement les différentes étapes de fabrication des contacts (pliage, soudage laser et sertissage) avec le logiciel Abaqus afin de déterminer les contraintes résiduelles issues de ces différents procédés de mise en forme. Les modèles sont validés en les confrontant à des investigations expérimentales réalisées. Pour finir, une optimisation du sertissage a été réalisée pour mettre en évidence les configurations géométriques des outillages permettant au produit développé de répondre aux essais d’arrachement prévus par les normes de validation imposées
This PhD thesis is part of the FUI "MicroConnect" project, carried out by Axon'Cable Group, whose main objective is the design and development of an automated forming process to manufacture a new type of innovative and high-performance twist-pin connectors. These connectors are used in many fields such as aeronautical electronics, avionics, military systems because of their strength and their hability to be used in very demanding environments... An essential element of the connectors is the contact, as it makes the transfer of the electric current from a system to another. Each connector can have tens or even hundreds.Due to the sequence of the processes used to produce these contacts, their initial properties can be modified. The use of numerical simulation is therefore essential to master the influence of these processes on the final product. The approach adopted in this work consisted in modelling the different steps of the contact fabrication (bending, laser welding and crimping) on the Abaqus software in order to determine the residual stresses resulting from these operations. These models are validated by comparing them with experimental investigations carried out. Finally, an optimization of the crimping is done to highlight the geometrical configurations of the tools allowing the developed product to respond to the tearing tests provided by the validation standards

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Xu, Chan. "Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14895/document.

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Abstract:

L’élaboration de composites en cuisson autoclave est un procédé bien maîtrisé maisles cycles de cuisson peuvent être très longs, en particulier dans le cas de préimprégnésaéronautiques. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier la possibilité de diminuer letemps des cycles de polymérisation pour la fabrication de composites stratifiés minces àl’aide d’un procédé de cuisson rapide. Des essais de caractérisation ont permis de définirles grandeurs thermodynamiques du préimprégné carbone/époxy qui a servi de base ànotre étude ainsi que les paramètres du modèle cinétique de la résine. Une simulationnumérique du procédé de cuisson, basée sur une modélisation des couplages desphénomènes chimiques (polymérisation de la résine), thermiques (transferts de chaleuravec prise en compte de l’exothermie de la réaction) et mécaniques (formation decontraintes et déformations résiduelles) induits par le procédé, a été développée dans lebut d’optimiser les cycles de polymérisation. La caractérisation mécanique des matériauxélaborés à partir d’un dispositif de cuisson rapide mis au point au Laboratoire a permis dedémontrer que nous n’avions pas de pertes de caractéristiques par rapport aux piècesélaborées en autoclave
The autoclave polymerization is the bottleneck of the production flux for largepublic parts, hence the speedy polymerization process emerges to improve the productionratio. The objective is to study the possibility of reducing the cycle time of polymerizationfor the production of thin composite laminates using a fast cure process out-of-autoclave.Specific or standard chemical and mechanical characterization tests had been designed inorder to capture the expected characteristics for the model simulation and validate thesimulation results. According to the values obtained, an analysis based on the finiteelement technique is developed to simulate the speedy curing process of epoxy resincomposite. The analysis relates the cure temperature to the thermal, chemical and physicalprocesses occurring in the thin composite part during cure. Included in the analysis are theeffects such as the heat generation due to exothermic chemical reactions. For a specifiedcure cycle, the model could be used to calculate the temperature distribution, the degree ofcure of the resin inside the composite part as well as predict the residual curing stressesand the strains of the cured composite parts.Keywords :

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Panicaud, Benoît. "Contraintes « de croissance » et cinétiques d'oxydation dans des couches d'oxydes thermiques de Fer et de Nickel ;Etude in-situ par Diffraction des Rayons X et modélisation." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00169180.

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Abstract:

La formation d'une couche d'oxyde thermique sur un métal entraîne l'apparition d'une déformation spécifique liée à la croissance de l'oxyde. Nous considérons que cette déformation est proportionnelle à l'épaisseur de la couche d'oxyde. Nous avons analysé les contraintes de « croissance » associées, dans les oxydes se développant sur des substrats de nickel, de fer et enfin de fer phosphaté. L'oxydation des deux premiers métaux est parabolique. En revanche, l'oxydation du fer phosphaté montre plusieurs caractéristiques. Des analyses menées par Diffraction des Rayons X (évolution des pourcentages de phases) ont montré que le film de phosphate se comportait comme une barrière de diffusion. La mesure des contraintes dans les oxydes a été réalisée in-situ par thermodiffraction avec l'apport du Rayonnement Synchrotron. Enfin, la modélisation de l'évolution des contraintes dans les systèmes oxydes thermiques sur métal nous a permis de reproduire qualitativement les résultats expérimentaux.

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Taro, Mandikizinoyou. "Modélisation et simulation des procédés de mise en compression des surfaces à très grandes vitesses de déformation par méthode semi-analytique." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0105/document.

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Abstract:

La défaillance des pièces mécaniques est très souvent initiée par un défaut de surface. Par conséquent, la génération de contraintes résiduelles compressives sur des pièces mécaniques via une déformation plastique hétérogène améliore la tenue en fatigue et augmente la durée de vie des pièces. Parmi les procédés permettant d'introduire des contraintes résiduelles dans les pièces, le traitement par choc laser est plus intéressant à plusieurs titres. D'une part, il permet de produire des pressions en surface du matériau de l'ordre de 1 à 6 GPa sur de courtes durées d'impulsion allant de 3 à 30 nanosecondes. D'autre part, il offre la possibilité d'introduire des contraintes résiduelles de compression sur une certaine profondeur tout en conservant l'état initial de la pièce traitée. Ainsi, les simulations numériques par réalisation de modèles simples permettent de cerner les physiques mises en jeux. Dans cette perspective, la méthode semi-analytique offre d'énormes avantages, notamment la simplicité des modèles et la réduction des temps de calcul. Cependant, cette méthode n’a jamais été étendue aux problème dynamiques. Dans cette thèse la méthode semi-analytique a été étendue aux problèmes dynamiques et le modèle mis en place été appliqué pour la simulation du procédé de choc Laser
The failure of the mechanical parts is very often initiated by a surface defects. Consequently, the generation of compressive residual stresses on mechanical parts by introducing a heterogeneous plastic strain improves the resistance to fatigue and increases the lifetime of the parts. Among the processes making it possible to introduce residual stresses into the parts, the laser shock peening is more interesting for several reasons. On the one hand, it makes it possible to produce pressures on the surface of material of about 1 to 6 going GPa over short pulse times from 3 to 30 nanoseconds. In addition, he gives the opportunity of introducing residual stresses of compression on a certain depth while preserving the initial state of the treated part. The numerical simulation becomes necessary to determine the best physical phenomena involved. Thus, the semi-analytical method offers a lot of advantages, in particular the simplicity of the models and the computation times saving. This method was never extended to the dynamic problems. In this thesis the semi-analytical method was extended to the dynamic problems and the model implemented is applied for the simulation of the Laser process of shock

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Xu, Chan. "Étude et simulation numérique d'un procédé de cuisson rapide pour l'élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064333.

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Abstract:

L'élaboration de composites en cuisson autoclave est un procédé bien maîtrisé maisles cycles de cuisson peuvent être très longs, en particulier dans le cas de préimprégnésaéronautiques. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la possibilité de diminuer letemps des cycles de polymérisation pour la fabrication de composites stratifiés minces àl'aide d'un procédé de cuisson rapide. Des essais de caractérisation ont permis de définirles grandeurs thermodynamiques du préimprégné carbone/époxy qui a servi de base ànotre étude ainsi que les paramètres du modèle cinétique de la résine. Une simulationnumérique du procédé de cuisson, basée sur une modélisation des couplages desphénomènes chimiques (polymérisation de la résine), thermiques (transferts de chaleuravec prise en compte de l'exothermie de la réaction) et mécaniques (formation decontraintes et déformations résiduelles) induits par le procédé, a été développée dans lebut d'optimiser les cycles de polymérisation. La caractérisation mécanique des matériauxélaborés à partir d'un dispositif de cuisson rapide mis au point au Laboratoire a permis dedémontrer que nous n'avions pas de pertes de caractéristiques par rapport aux piècesélaborées en autoclave.

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Berchi, Tarek. "Comportement micromécanique des alliages de zirconium en grandes déformations." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2067.

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Abstract:

Le zirconium et ses alliages, de structure hexagonale, présentent une forte anisotropie plastique et une grande variété de modes de déformation. Ces propriétés sont responsables de l’apparition de déformations élastiques d’ordre II et par conséquent de contraintes internes, qui assurent la compatibilité des déformations entre grains adjacents lors de sollicitations mécaniques. Nous avons étudié le comportement de ces alliages dans le cadre des grandes déformations pour deux procédés : le laminage à froid de tôles de Zy-4 et le laminage à pas de pèlerin de tubes en alliage de zirconium M5. Des analyses par diffraction des rayons X ont permis de déterminer l’évolution de la texture ainsi que des contraintes résiduelles des matériaux en fonction du taux de déformation macroscopique. Le modèle autocohérent élastoplastique a été utilisé pour prédire l’état mécanique aux différentes échelles du matériau. Le modèle a été développé pour le cas des grandes déformations avec une nouvelle formulation de la plasticité cristalline. L’influence et le rôle de l’anisotropie élastoplastique ont pu être également analysés et expliqués. Les simulations ont permis de reproduire la texture expérimentale quelque soit le procédé étudié. Elles ont également pu délimiter les contributions des contraintes du premier et du second ordre sur les valeurs déduites de la DRX. Cette étude montre également que le glissement prismatique est le mode de déformation principal de ces alliages en grandes déformations
Zirconium and its alloys are hexagonal close packed materials which present high plastic anisotropy and a variety of active deformation modes. As a consequence of these properties, second-order strains (and stresses) are generated during a plastic forming process between the grains having different crystallographic orientation. The mechanical behaviour of these alloys has been studied in the large strain framework for two cases: cold rolled Zy-4 plates and cold pilgering M5 zirconium alloy cladding tubes. Using X-ray diffraction technique, we have determined the residual stresses and crystallographic texture evolutions for different total strains. The elastoplastic self-consistent model was used to predict the mechanical state at the different scales. This model was developed to large deformations. A new formulation of the crystal plasticity has been proposed. The influence and the role of elastoplastic anisotropy have also been studied and explained in this work. A good agreement has been found between experimental and predicted crystallographic textures. The contribution and the magnitude of the first as well as the second-order residual stresses have been correctly evaluated from the measured strain. The prismatic slip is the most active deformation mode in these alloys at large strains

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Lu, Jian. "Mesure de la distribution des contraintes résiduelles par la méthode du trou incrémentale." Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPD045.

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Abstract:

Jusqu’à ces dernières années, la méthode du trou ne pouvait être utilisée que dans le cas où les contraintes résiduelles sont homogènes dans l’épaisseur du matériau. Des développements récents ont montré que les déformations mesurées à la surface pendant un perçage incrémental pouvait être liées à la distribution des contraintes résiduelles. Un logiciel utilisant la méthode des éléments finis a été mis au point pour calculer les coefficients de calibration de la méthode du trou. Il permet de modéliser les matériaux isotropes et les matériaux multicouches. Un autre problème de la méthode est le choix de méthodes de perçage. Deux systèmes ont été étudiés : un système ultra-rapide à air-turbine et un système sur fraiseuse conventionnelle. La sensibilité de la méthode a été évoquée. La nouvelle méthode du trou incrémentale a été appliquée sur les pièces grenaillées, trempés, soudées, cémentées, rectifiées. Les résultats obtenus par la méthode du trou ont été comparés avec ceux de la méthode de diffraction par rayon X et la méthode de la flèche avec succès.

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Aubry, Agnès. "Mesure, par diffraction des rayons X, des contraintes résiduelles dans les couches d'oxyde : application au système Ni/NiO." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI193.

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Maras, Afaf. "Etude expérimentale et numérique des contraintes résiduelles dans des structures à double gradient de contraintes." Troyes, 2010. http://www.theses.fr/2010TROY0010.

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Abstract:

La connaissance des contraintes résiduelles permet de mieux prédire l’évolution des performances d’une structure, ainsi que sa durée de vie. Nous présentons dans cette étude une nouvelle méthode de détermination des contraintes résiduelles. Cette méthode s’applique particulièrement à des structures présentant un gradient de contraintes non seulement en profondeur mais aussi en surface, comme dans les structures soudées. Le champ de contraintes internes est mécaniquement perturbé, en usinant une rainure de manière incrémentale. Cette rainure modifie l’équilibre mécanique de la structure dans deux directions. La structure s’auto-équilibre en induisant un nouvel état de contraintes, ce qui génère en surface des déplacements que nous mesurons par interférométrie de speckle. Le champ de déplacement mesuré expérimentalement est relié aux contraintes résiduelles par des coefficients de calibration calculés par la méthode des éléments finis. Une représentation en deux dimensions du champ de contraintes résiduelles est obtenue, en profondeur et le long de la rainure. Une utilisation de la méthode pour l’étude du grenaillage par ultrasons est présentée. Nous décrivons aussi une méthode d’introduction des contraintes résiduelles dans un code de calcul éléments finis. Cette méthode est appliquée au cas simple de l’éprouvette Almen, sa généralisation à des géométries plus complexes permettra à terme d’utiliser le champ de contraintes résiduelles comme conditions initiales pour la simulation numérique des structures
The knowledge of residual stresses allows a reliable prediction of the evolution of structure performances, and its service life. On this study, we present a new method for residual stresses determination. This method is applied particularly to structures that contain a stress gradient in depth and in surface, like it can be found in welded structures. The internal stress field is mechanically perturbed with the incremental machining of a groove. The mechanical equilibrium is modified in tow directions. A new state of stress is created in the structure when the stress field is mechanically disturbed. The structure finds a new equilibrium state generating displacements on the surface. These displacements are measured using the Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI). The measured displacements field is linked to residual stresses using calibration coefficients calculated with the element finite method. We obtain a representation of the residual stress field in two directions, in-depth and along groove. The utilization of this method for the study of ultrasonic shot-peening is presented. We present also a method for the introduction of a residual stress field in a finite elements model. This method is applied to an Almen strip, its generalization for complexe geometries will allow to use the residual stress field as an initial condition for ameliorated numerical simulations of structure

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Alhussein, Akram. "Transport et stockage des dérivés pétroliers : problématique d'endommagement des pipes par érosion de sable et par hydrogène." Thesis, Metz, 2010. http://www.theses.fr/2010METZ034S/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons traité l’endommagement local des pipes en acier API 5L X52, par impact de sable et par hydrogène. L’érosion se produit par la projection du corindon (Al2O3), d’une taille moyenne de grains comprise entre 300 et 400um. Les variables sont le temps de sablage (compris entre 1 et 8 heures) et le rayon d’entaille d’éprouvette (0.25 à 1 mm). L’effet d’érosion est caractérisé par : perte de masse, volume érodé, évolution des paramètres d’entaille, analyse des contraintes résiduelles et microdureté HV. Nous avons constaté que plus le temps de sablage et le rayon d’entaille sont grands, plus l’endommagement est important. Les contraintes résiduelles introduites par sablage jouent un rôle important sur la résistance du matériau. La deuxième partie concerne l’endommagement des pipes par la présence de l’hydrogène. Des essais ont été réalisés à un potentiel constant de -1Vsce et dans une solution électrolytique standard : NS4 (Natural Soil 4). La quantité et la concentration d’hydrogène absorbée ont été évaluées. En réalisant différents essais mécaniques : Traction, Charpy et fatigue, nous avons déterminé l’influence du sablage et de l’hydrogène sur les propriétés mécaniques des pipes. Les résultats montrent que le sablage améliore l’élongation à la rupture et la durée de vie du pipe ; par contre, l’hydrogène les réduit puisque il pénètre dans l’acier et change le mécanisme de rupture. L’évolution de la microstructure du matériau et le mode de rupture ont été observé par microscope à balayage. la réduction de la taille des grains de l’acier, au fond d’entaille sablée, est le signe d’une forte déformation plastique. Les fissures dans l’acier, chargé en hydrogène, se propagent en suivant le chemin de la porosité. Enfin, la nocivité d’entaille, sous sablage et sous hydrogène, a été étudiée par le Diagramme Intégrité Rupture Modifié. Nous avons montré que l’entaille, d’une profondeur de 20% de l’épaisseur du pipe, reste sans dangerosité, mais la fragilisation par la présence de l’hydrogène diminue les facteurs de sécurité et de sûreté d’environ 7%
In this thesis, we have treated the local damage of pipes, with API 5L X52 steel, by impact of sand and hydrogen. The erosion occurs by the projection of corundum (Al2O3), with an average grain size between 300 and 400μm. The variables are the sanding time (between 1 and 8 hours) and the specimen notch radius (0.25 to 1 mm). The effect of erosion is characterized by: mass loss, eroded volume, evolution of notch parameters, residual stress analysis and microhardness HV. We noticed that longer the sanding time and larger the notch radius, more significant is the damage. Residual stresses introduced by sandblasting play an important role on the material resistance. The second part concerns the damage of pipes by the presence of hydrogen. Tests were carried out at a constant potential of -1Vsce, and in a standard electrolytic solution: NS4 (Natural Soil 4). The quantity and the concentration of absorbed hydrogen were evaluated. By performing different mechanical tests: Tensile, Charpy and fatigue, we determined the influence of sandblasting and hydrogen on the mechanical properties of pipes. The results indicate that the sandblasting improves the elongation at fracture and the lifetime of pipe, but on the other side, hydrogen reduces them because "he" penetrates into the steel and changes the failure mechanism. The evolution of material microstructure and fracture mode were observed by scanning electron microscope. The decrease in steel grains size, at the sandblasted notch tip, is a sign of large plastic deformation. The cracks in steel, charged with hydrogen, propagate along the porosity path. Finally, the harmfulness of notch, under sandblasting and hydrogen, was studied by the Modified Failure Assessment Diagram. We have shown that the notch with a depth of 20% of the pipe thickness isn’t dangerous, but the brittleness caused by the presence of hydrogen reduces the safety and security factors about 7%

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Deléglise-Lagardère, Mylène. "Caractérisation et modélisation des contraintes résiduelles dans les pièces composites épaisses." Lille 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LIL10150.

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Abstract:

Les matériaux composites à matrice polymère sont de plus en plus utilisés pour réaliser des pièces de structures épaisses. Des retraits thermique et chimique se produisent lors de leur fabrication, induisant des contraintes résiduelles. Une méthode de mesure de ces dernières basée sur la relaxation de contraintes par dissolution de couches successives de matériau est proposée. Les profils de contrainte obtenus ont été retrouvés par le calcul. L'approche proposée repose sur la prévision de l'histoire thermique de la pièce et de l'évolution du degré de polymérisation de la résine. Ensuite, le profil de contrainte est calculé en appliquant la théorie des stratifiés. L'évolution des contraintes lors de la polymérisation et l'importance de la température au pic de polymérisation ont ainsi été établies. De plus, une méthode inverse de caractérisation de paramètres thermiques induits par l'écoulement de résine est présentée. Elle permet de prédire avec précision l'évolution de la température et donc le profil de contrainte pour tout procédé de fabrication
Polymer matrix composite materials are more and more chosen for thick structural parts applications. However, thermal and chemical shrinkages can occur during resin polymerization, creating residual stresses. An experimental method based on incremental matrix dissolution for stress relaxation was developed to determine residual stress profiles. Those profiles were comparable to those obtained numerically. The developed approach is based on the thermal and curing history prediction during composite manufacturing. The residual stress profile is then calculated using the laminate plate theory. The generation of residual stresses as well as the temperature at the polymerization peak were shown to be of great importance. Moreover, an inverse method for determination of thermal parameters induced by resin flows during composite manufacturing was presented. The temperature profile and thus the residual stresses can then be modelled accurately

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Edeline, Gwenaël. "Méthode énergétique de simulation de propagation de fissure et contraintes résiduelles." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015EPXX0060.

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Lacoste, Emmanuel. "Modélisation et simulation multi-échelles des contraintes d'élaboration et de service dans les matériaux composites." Nantes, 2010. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=c1682c0b-ad83-4eda-8a9b-10bdb4a7e9e5.

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Abstract:

Dans cette thèse, les méthodes multi-echelles ont été utilisées afin de décrire le comportement d’un matériau composite à matrice organique, composé de bandes de renforts unidirectionnelles orientées aléatoirement dans le plan du pli. Une approche à champ moyen (modèles de Mori-Tanaka et autocoherent) a permis de calculer les propriétés mécaniques du composite via une procédure en deux étapes. Les difficultés liées a la coexistence dans le matériau de plusieurs morphologies d’inclusions ont été levées via a une généralisation du modèle autocohérent. Ce modèle a aussi permis de calculer les contraintes locales de service dans le composite. Les contraintes dans les bandes UD ont également été calculées via une approche à champ complet périodique utilisant les éléments finis, montrant ainsi les avantages et les limites des approches à champs moyens. En s’appuyant sur une description du comportement de la résine selon la température et le degré de réticulation, l'évolution des propriétés du composite et des contraintes résiduelles locales (dues au retrait thermochimique de la résine) a pu être déterminée tout au long du cycle de fabrication, pour différentes contraintes appliquées au composite. La problématique des déformations résiduelles de fabrication des pièces composites a également été abordée, en se focalisant notamment sur le phénomène de retrait angulaire des équerres du à l’anisotropie du matériau. Les éléments finis ont permis de simuler ce retrait ainsi que les interactions moule-piece, en tenant compte de l'évolution des propriétés mécaniques de l'équerre. La possibilité d’utiliser un moule composite pour cuire des pièces composites a également été évaluée
In this thesis, multi-scale methods were used in order to describe the behaviour of an organic-matrix composite material, made of unidirectional reinforcing strips randomly disposed in the layout. The mean-field approach (Mori-Tanaka and self-consistent models) allowed us to forecast the mechanical properties of the composite via a two-steps procedure. The difficulties linked to the coexistence in the material of several morphologies of inclusions were overtaken with a more general formulation of the self-consistent model. This model also allowed us to estimate the local service stresses in the composite. Those stresses in the UD strips were also computed with a periodic full-field approach, using the finite elements, which highlighted the advantages and limits of the mean-field approaches. Relying on a description of the resin’s behaviour as a function of temperature and reticulation degree, the evolutions of the composite’s properties and local residual stresses (created by the thermochemical shrinkage of the resin) along the fabrication process could be determined, for several constraints applied to the composite. The problematic of the residual distortions of composite parts was also addressed, focusing on the effect of angle spring-in in L-shaped parts yielded by the material anisotropy. The finite elements allowed us to simulate this spring-in and also the mould-part interactions, accounting for the evolutions of the mechanical properties during the cure process. The opportunity of using a composite mould to cure composite parts was also evaluated

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Zahouane, Abdel Illah. "Fatigue des joints soudés hétérogènes : rôle des contraintes résiduelles et aspects métallurgiques." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112217.

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Abstract:

Dans les centrales nucléaires, des raisons économiques conduisent à remplacer les pièces massives en acier inoxydable par des pièces en acier faiblement allié protégé par un recouvrement d'acier inoxydable (revêtement des cuves des réacteurs à eau pressurisée). Or l'existence de fissures dans ce type de jonctions, sous le revêtement des cuves et surtout des tubulures, a conduit à s'interroger sur les causes et les processus d'apparition de ces défauts. En général, il est admis que les contraintes résiduelles sont parmi les facteurs qui provoquent cette fissuration. Pour déterminer ces contraintes, des mesures ont été réalisées par la méthode du trou, méthode faisant appel au perçage d'un trou par électroérosion au centre d'une rosette de jauges collée à la surface du matériau. Cette technique n'est en principe valable que dans le cas d'un champ de contraintes uniforme, dans le cas d'un champ de contraintes non uniforme (ce qui est le cas des joints soudés hétérogènes) on utilise une fonction de transmissibilité. Les résultats des mesures permettent d'expliquer les phénomènes de ralentissements et arrêts de propagation des fissures observés lors des essais de fatigue réalisés sur des éprouvettes C. T. Prélevées dans le joint. Le facteur d'intensité de contrainte (variable couramment utilisée pour caractériser le comportement à la fissuration des matériaux) dû aux contraintes résiduelles est calculé par la méthode des fonctions poids, méthode basée sur le principe de superposition. L'amplitude de ce facteur ainsi calculé permet une explication qualitative du phénomène observé en fatigue. Une autre approche plus quantitative basée sur l'utilisation du facteur d'intensité de contrainte efficace permet de mieux décrire, l'influence des contraintes résiduelles sur la propagation des fissures dans le joint soudé hétérogène
Ferritic austenitic welded joints are complex junctions often difficult to obtain and are subjected to special service loadings due to the presence of dissimilar materials having different chimical and physical properties. Some nuclear reactor components are loaded in such a way that fatigue resistance of these joints is involved. In this work, the effect of residual stresses on crack propagation in a ferritic austenitic welded joint has been taken in consideration. For this purpose, residual stresses measurements on the joint have been performed. Measurements of these stresses have been obtained by hole drilling method (drilling of a hale at the center of a gauge roset stuck at the surface of the material). The presence of non un1form residual stress field, (due in particular to the difference between the expansion coefficients of the steels used to manufacture the joint), implies the use of special function called transmissibility function, to calculate residual stresses in the thicness of different samples used in this study. All the results obtained allow the explain the phenomenon encountered during crack propagation, in particular, the decrease of the crack propagation rate observed in some cases. As a matter of fact, high levels of residual stresses have been measured in the ferritic steel, near the ferritic austenitic weld boundary. These residual stresses produce the decrease of the crack propagation rate in this zone. To take into account this internal stress field, we suggest to calculate residual stress intensity factors Kres derived by weight. Function methods. When crack propagates, the effective stress intensity factor range ΔKeff is given by: ΔKeff = K appl. Max. + Kres

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Pilloz, Michel. "Revêtements laser multi couches multimatériau : maîtrise des traitements et des contraintes résiduelles." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0029.

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Abstract:

Deux aspects ont été abordé dans ce travail : - d'une part, la maîtrise des revêtements multipasses monocouches et/ou multimatériaux. Il a été nécessaire de mettre au point un dispositif spécifique pour réaliser ces revêtements par projection de poudre. Quatre types de poudres (base Co, base Ni, base Fe,base type acier austénitique inoxydable) et deux substrats(acier austénitique inoxydable 304L et acier bas carbone XC10) ont été testés. Il a été possible d'établir une procédure de dépôt qui définit les plages d'utilisation optimale : irradiance, vitesse de traitement, défocalisation. - d'autre part, la détermination systématique des champs de contraintes résiduelles induites par ces dépôts, à l'aide d'une méthode d'enlèvement de couches intégrant l'aspect multimatériau. Selon la nature des dépôts, les contraintes sont le plus souvent de traction dans la couche extérieure, mais aussi de compression dans deux cas. A partir d'une approche phénoménologique les origines de ces contraintes sont mises en évidence et l'importance des principaux paramètres est soulignée : écart de contraction thermique, gradient thermique, effet thermomécanique (fluage) l 'interprétation s 'appuie également sur une étude métallurgique et mécanique : microscopie, analyse X, SIMS, mesure des constantes élastiques, dureté. . .

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Valiorgue, Frédéric. "Simulation des processus de génération de contraintes résiduelles en tournage du 316L : nouvelle approche numérique et expérimentale." Saint-Etienne, EMSE, 2008. http://www.theses.fr/2008EMSE0038.

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Abstract:

L’objectif de la thèse proposée par AREVA NP porte sur la prédétermination des contraintes résiduelles issues de l’opération de tournage de finition de l’inox 316L. Le modèle numérique simulant la génération des contraintes résiduelles propose une approche originale en appliquant des chargements thermomécaniques équivalents sur la surface finale de la pièce sans recourir à la modélisation de l’enlèvement de matière (formation du copeau, séparation de la matière,…). De ce fait, l’étude se divise en deux parties complémentaires. D’un coté, une campagne de mesures expérimentales a été menée de manière à recueillir un ensemble de données nécessaires à la mise en place des chargements thermomécaniques. Ces expériences sont conduites en fonction des données fournie par AREVA NP. De l’autre, un modèle numérique applique ces chargements et reproduit les phénomènes conduisant à l’apparition des contraintes résiduelles. Ces résultats numériques sont alors confrontés à ceux trouvés dans la biblio et aux mesures réalisées en interne. Il apparaît que cette nouvelle approche fournie des résultats intéressants et qu’elle permet de simuler plusieurs passages d’outils ce qui reste hors d’atteinte des modèles numériques actuelles
The main goal of this thesis proposed by AREVA NP is to predict the residual stresses induced by finishing turning of AISI 316L. The numerical model is simulating the residual stresses generation with a new approach by applying directly equivalent thermo-mechanical loadings onto the finished workpiece surface without modeling the chip removal process. Thus, this study is divided in two complementary main subsections. On one hand, an experimental campaign is carried out to record data and to compute thermomechanical loadings. This task is made using the AREVA NP parameters. On the other hand numerical models are set up using previous measured values. They are made to reproduce the residual stresses generation by applying and moving the thermo mechanical loadings. The study leads to interesting results because the shapes of the residual stresses curves agree with previous works concerning this topic and with XRD measured residual stresses. The new approach seems to be pertinent because it is possible to simulate several tool passages like no other numerical model

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Yao, Wei-Zhen. "Analyses thermomécaniques multi-échelles expérimentale et numérique pour des empilements de couches minces en microélectronique." Thesis, Tours, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUR4023.

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Abstract:

Ce travail a pour objectifs de comprendre et de prédire les gauchissements de plaquettes en silicium durant le procédé de fabrication des composants électroniques de type PTIC. Ces gauchissements sont en partie responsables de plusieurs problèmes de productivité. Cette étude repose sur un couplage entre les calculs analytiques, la modélisation par élément finis et l’expérimentation. La caractérisation mécanique des films minces constituant l’empilement a été effectuée par des techniques spécifiques comme la nanoindentation complétée par des modélisations numériques. Les contraintes intrinsèques dans les films minces ont été déterminées en couplant des mesures de gauchissements des plaquettes et des calculs par éléments finis. Les valeurs du module d’Young et des contraintes intrinsèques obtenues constituent des variables d’entrée pour calculer les gauchissements de la plaquette par des approches analytiques et numériques. La complexité des structures (plaquettes avec des milliers de puces) a nécessité l’utilisation des modèles d’homogénéisation pour estimer numériquement les gauchissements. Les résultats obtenus ont permis de prédire les gauchissements à l’échelle des plaquettes dans le but d’optimiser les conditions de fabrication afin de minimiser les risques d’apparition des problèmes mécaniques
The aim of this work is to understand and predict the warpage of silicon wafers during the fabrication process of PTIC microelectronic components. The warpages are partially responsible for several productivity problems. This study is done by coupling analytical calculation, finite element modeling and experimentation. The mechanical characterization of thin films constituting the multi-layered stack has been carried out by an experimental method nanoindentation with the help of a finite element model. The intrinsic stress in the thin films has been determined by coupling measurements of the wafer warpage and a finite element model. The obtained Young’s modulus and intrinsic stress are used to feed the database for calculating the wafer warpage by analytical and numerical approaches. The complexity of the structures (thousands of components in the wafer) required the use of homogenized models to calculate the wafer warpage. These results obtained allow the prediction of the wafer-level warpage in order to optimize the fabrication process flow and therefore reduce the risk of the mechanical problem

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Lovato, Georges. "Rhéologie des joints brasés : étude expérimentale et détermination par méthode inversé." Paris, ENMP, 1995. http://www.theses.fr/1995ENMP0563.

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Abstract:

Les assemblages brases etudies dans le cadre de cette these relevent du genie thermique applique aux composants a haut flux pour des reacteurs de fusion thermonucleaires. La conception de tels composants en composite carbone-carbone (c-c) passe par le calcul des champs de contrainte et de deformation s'y developpant a l'issue du processus de fabrication, puis en service. Dans un assemblage heterogene, le differentiel de coefficients de dilatation thermique cree des contraintes residuelles qui sont a l'origine de fissurations: la connaissance des champs de contrainte regnant a l'interface des materiaux assembles est donc aussi importante sinon plus que la connaissance en rupture et/ou en fatigue thermomecanique des composites carbone-carbone. Nous avons developpe une methodologie d'analyse thermomecanique originale. Cette methodologie est basee sur la determination de la loi de comportement du joint brase apres brasage a partir de mesures dilatometriques specifiques. Les mesures de fleches, realisees in-situ, sont enregistrees aussi bien au cours du cycle de brasage qu'au cours de cycles simulant les conditions de service dans un dilatometre vertical specialement adapte a cet effet. La modelisation de ce type de probleme par la methode des elements finis permet de prendre en compte l'historique de l'assemblage depuis la temperature de solidification du joint brase jusqu'a la temperature ambiante avec une description precise de l'ecrouissage des substrats a assembler. Le comportement du joint brase est etabli en comparant la reponse de la fleche d'un assemblage brase in-situ dans le dilatometre a celle calculee par elements finis ; l'identification s'effectue alors en resolvant un probleme inverse qui consiste a rechercher un jeu de parametres et coefficients pour lequel la confrontation entre la realite experimentale et la simulation du modele est satisfaisante. Cette methodologie a ete appliquee sur trois couples de materiaux tzm/acier inoxydable, tzm/cuivre ofhc et composites carbone-carbone sur cuivre ofhc et tzm

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Schuman, Christophe. "Etude de l'évolution de la texture cristallographique d'acier extra-doux au cours du tréfilage et d'une opération particulière de laminage : détermination des contraintes internes." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Schuman.Christophe.SMZ941.pdf.

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Abstract:

Le but de ce travail est de déterminer l'influence que peut avoir la texture cristallographique sur la limite de tréfilabilité du matériau dans le cas des ifs et des calmes al en fonction de différentes conditions de tréfilage et métallurgiques. Une étude de texture dans une opération particulière de laminage à froid a également été menée afin de comparer les textures obtenues par deux procédés de déformation différents. Comme toute déformation plastique introduit dans le matériau des contraintes résiduelles, il nous est apparu nécessaire d'essayer de les quantifier afin de pouvoir prévoir le comportement du matériau en service. Ces déterminations des contraintes résiduelles ont été faites par diffraction des rayons X avec prise en compte de la texture dans les calculs
The aim of yhis work is to determine the influence which the texture of the material in the case of the IFS and Al-killed steels may have on the drawability limit according to different drawing and metallurgical conditions. A study of the texture during a specific cold rolled process has also been carried out to compare the obtained textures with two different deformation processes. Since any plastic deformation introduces residual stresses in the material, it was necessary to quantify them in order to predict the in-use behaviour of the material. These residual stresses by means of X-ray diffraction have been determined by taking the crystallographic texture into account

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Parant, Olivier. "Étude expérimentale et calcul des contraintes résiduelles dans des tubes extrudés en polyéthylène." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443735.

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Abstract:

Notre objectif dans cette étude aura été de se rapprocher progressivement du comportement et des caractéristiques des polyéthylènes afin de décrire les mécanismes de formation des contraintes résiduelles lors du calibrage des tubes.
Le modèle le plus simple, basé sur une loi de comportement liquide - solide élastique, a mis en évidence deux mécanismes de formation des contraintes résiduelles. Le premier est relié aux différences de température lors du refroidissement qui provoquent des différences de retrait dans l'épaisseur. Ceci met les couches extérieures du tube en compression et les couches intérieures en traction. Ce profil de contrainte fait se refermer le tube lorsqu'on le découpe suivant la génératrice
Le second mécanisme est relié aux efforts extérieurs qui s'appliquent sur le tube. La dépression dans le calibreur maintient le tube contre la chambre de calibrage et l'empêche de se rétracter lors du refroidissement ce qui induit des contraintes de traction dans les couches solidifiées. En fait la dépression bloque le retrait thermique qui était à l'origine du premier mécanisme. Si la dépression est suffisante pour maintenir le tube jusqu'à la fin de la solidification le profil de contraintes résiduelles est nul. Les profils de contraintes intermédiaires sont obtenus par une évolution des conditions aux limites lors de la solidification, la dépression n'étant en faite pas suffisante pour maintenir le contact pendant toute la solidification.
Le modèle élastique a également mis en avant l'influence des forces axiales et en particulier les forces de frottement entre le tube et la chambre de calibrage. En étirant le tube, elles tendent à diminuer son diamètre. La dépression bloque cette rétraction en plus du retrait thermique. Ceci accentue les contraintes de traction dans les couches extérieures jusqu'à inverser le profil des contraintes résiduelles. Le tube peut alors s'ouvrir lorsqu'on le découpe suivant la génératrice.
Le modèle élastique est suffisant pour expliquer l'influence de la dépression sur le profil des contraintes résiduelles. Cependant les propriétés des matériaux que ce modèle peut prendre en compte restent assez éloignées de celui des polyéthylènes pendant le refroidissement.
Le modèle viscoélastique que nous avons développé est original par rapport à la bibliographie dans le sens où la variation du volume spécifique et les propriétés mécanique lors de la transition fluide -- solide sont directement basés sur l'évolution du taux de cristallinité, paramètre du premier ordre sur le comportement physique du matériau.
Le taux de cristallinité peut être obtenu dans le modèle soit par le modèle de cristallisation d'Ozawa soit en reprenant directement les résultats obtenus par DSC. Celui-ci est alors utilisé pour déterminer l'évolution du volume spécifique et permet de tenir de l'importante rétraction du matériau qui se produit lors de la cristallisation. L'influence du retrait du à la cristallisation doit cependant être nuancé car il se produit à des températures pour lesquelles la relaxation des contraintes n'est pas négligeable. Pour des matériaux semi-cristallins tel que les polyéthylènes, il est donc nécessaire d'utiliser un modèle viscoélastique pour pouvoir prendre en compte le retrait lors de la cristallisation.
Afin de pouvoir appliquer les forces d'étirage et de frottement dès le début de la solidification, nous avons montré qu'il était nécessaire de tenir compte des contraintes dans les couches non solidifiées afin de charger progressivement les couches solidifiées. Le comportement viscoélastique des matériaux est pris en compte dans les états fluides et solide par des lois de Maxwell multimode. La répartition des contraintes prédit dans les couches fluides et solides par le modèle viscoélastique permet d'avoir une première information sur l'importance des propriétés mécaniques du matériau à l'état fluide. Les calculs permettent d'expliquer en partie l'orientation mesurée dans les couches extérieures lors de l'étude des polyéthylènes basse densité linéaire.
Le modèle viscoélastique apporte peu de renseignements supplémentaires sur les mécanismes de formation des contraintes résiduelles finales mais il permet de les quantifier en utilisant des caractéristiques matériaux proches de celles des polyéthylènes lors du refroidissement.
Une étude numérique confirme que le procédé de calibrage est relativement sensible à tous les paramètres du procédé et caractéristiques du matériau même si la dépression reste le paramètre de premier ordre.
Finalement, les comparaisons entre les calculs et l'expérience montrent que nous sommes parvenus à borner la réalité en expliquant l'origine des contraintes résiduelles qui se forment lors du calibrage des tubes.

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Castrataro, Albert. "Mesure et prédiction des contraintes résiduelles dans une turbine hydraulique de type Francis." Mémoire, École de technologie supérieure, 2006. http://espace.etsmtl.ca/542/1/CASTRATARO_Albert.pdf.

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Abstract:

Le soudage en multipasse est une technique d'assemblage fortement répandue dans la fabrication de turbines hydrauliques de type Francis faites d'acier inoxydable CA-6NM. Les fortes températures provoquent des déformations et des contraintes résiduelles qui peuvent avoir de graves conséquences sur la durée de vie des turbines. Ce phénomène est très peu documenté dans la littérature scientifique. La présente étude tentera de suivre l'évolution et de prédire la distribution de contraintes résiduelles et son intensité maximale au niveau des joints soudés d'une turbine. Les étapes de mise en oeuvre de l'étude sont les suivantes: premièrement des données expérimentales ont été recueillies pour connaître l'intensité de la contrainte résiduelle sur des échantillons d'acier doux et d'acier inoxydable martensitique au niveau d'un joint soudé. Deuxièmement une méthode numérique a été développée, basée sur une formule proposée par la norme ASM pour prédire l'intensité maximale au niveau d'un joint soudé à partir de mesures expérimentales sur un échantillon d'acier doux. Par la suite une relation mathématique et une méthode numérique ont été développés pour prédire la contrainte maximale dans un échantillon d'acier inoxydable martensitique de type 415. Les résultats expérimentaux sur échantillon d'acier doux ont permis de mesurer une intensité maximale de 220 MPa en tension au centre du cordon de soudure. Alors que l'intensité maximale de l'échantillon d'acier inoxydable martensitique est de 341 MPa en compression dans le joint. Les méthodes numériques développées dans cette étude ont permis de prédire l'intensité maximale de la contrainte avec une marge d'erreur de l'ordre de 12 et 9% pour les échantillons d'acier doux et d'acier inoxydable martensitique respectivement. L'approche expérimentale consiste à suivre l'évolution des contraintes pendant un cycle complet de fabrication d'une turbine. Des mesures par jauges de déformations ont été prises entre les différentes phases de fabrication, soient l'usinage, la soudure et le traitement thermique. De plus des mesures en continu ont été enregistrées pour suivre les variations de températures et de contraintes pendant le soudage. Globalement les mesures prises sur la turbine ont permis d'établir le niveau de contrainte moyen à 155 MPa, mesuré en tension, après usinage des aubes. Les mesures en continu durant le soudage ont donné une variation de 47 MPa en tension. On a constaté que le niveau de contrainte a augmenté proportionnellement avec la température pendant le soudage. Par ailleurs, lors de la soudure, lorsque la température locale de la turbine diminuait, les contraintes ne suivaient pas la même évolution que la température. L'hypothèse de l'effet de bridage a été amenée. Durant le traitement thermique, une relaxation de 169 MPa a pu être mesurée, alors que le niveau de contrainte final se situe entre 33 et 51 MPa, en compression sur l'extrados de l'aube à sa sortie. On remarque que le niveau de contrainte final n'est pas nul. Par contre, les contraintes de compression sont bénéfiques aux endroits sollicités en tension. Finalement la méthode numérique développée pour les aciers inoxydables martensitiques n'a pu être vérifiée pour faire la prédiction de la contrainte maximale dans un joint soudé d'une turbine faite d'acier. CA-6NM par manque de données expérimentales.

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Durand, Nicolas. "Contraintes résiduelles et microstructure dans des films minces de tungstène : évolution sous irradiation." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2336.

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Abstract:

Nous presentons une etude des contraintes residuelles dans des films minces de 100 nm de tungstene pulverise. Quatre depots realises dans les memes conditions operatoires, ne different que tres legerement par leur microstructure. Ils sont caracterises par des contraintes compression de grande amplitude (-4. 5 gpa), une microstructure nanocristalline et une structure intra-granulaire tres eloignee du tungstene massif. Deux depots assistes a l'ar 120 kev pendant le depot possedent des contraintes plus faibles (-1. 7 gpa) et une microstructure plus proche de celle du massif. Aucune influence de la nature du substrat sur la microstructure et sur les contraintes intrinseques des films n'a ete observee. L'irradiation ionique des films a mis en evidence une relaxation rapide et totale des contraintes correlee a une forte decroissance du parametre cristallin libre des contraintes et des microdeformations. Dans le meme temps, une croissance des grains a ete observee. L'influence de la masse et de l'energie des ions d'irradiation est relativement faible: plus la masse de l'ion est elevee, et plus son energie est grande, plus la relaxation (et l'ensemble des evolutions) est de grande amplitude

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Bonaventure, Alix. "Evaluation expérimentale et numérique des contraintes résiduelles dans des structures soudées en multipasse." Troyes, 2012. http://www.theses.fr/2012TROY0011.

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Abstract:

Le soudage à l’arc multipasse est une technique d’assemblage des structures épaisses. Dans le cas particulier des liaisons bimétalliques, différents matériaux sont utilisés pour réaliser ces assemblages. La multiplicité et la difficulté des opérations de soudage couplées à l’aspect multi-matériaux compliquent fortement l’analyse des contraintes résiduelles générées lors du soudage. Or il est important de les estimer car elles peuvent nuire à l'intégrité mécanique des joints. Dans ce contexte, ce travail de thèse porte sur l’évaluation expérimentale et numérique des contraintes résiduelles de soudage dans une liaison hétérogène soudée à l’arc en multipasse. Des mesures de contraintes résiduelles sont réalisées à l’aide de deux méthodes complémentaires : le trou incrémental couplé à l’interférométrie de Speckle et la diffraction des neutrons. Le logiciel par éléments finis Sysweld® permet quant à lui de simuler les effets thermo-métallo-mécaniques du soudage. Afin de traiter de manière progressive les difficultés de caractérisations expérimentales et de mise en place de la simulation numérique, une première étude est menée sur deux maquettes planes élémentaires. L’analyse se poursuit sur un joint bimétallique tubulaire (16MND5/Inconel 82/316L) représentatif de configurations du circuit primaire des Réacteurs à Eau Pressurisée. La confrontation des résultats expérimentaux et numériques pour les maquettes planes et tubulaire permet d’évaluer la pertinence des calculs menés pour la prédiction de l’état métallurgique et mécanique de la structure
Arc multipass welding is the assembly process of thick components. For dissimilar joints, different materials (filler and base metals) are used for the assembly. The residual stresses induced by welding are difficult to evaluate because of the multiplicity and difficulty of welding process combined with multi-material aspects. However it is important to estimate them because they may be the cause of damage and then affect the mechanical joint integrity. In this context, welding residual stresses have been evaluated by experimental and numerical methods in a multipass arc welded dissimilar joint. Two complementary methods are used: Electronic Speckle Pattern Interferometry hole drilling and neutron diffraction. The thermometallurgical and mechanical effects of welding process are next simulated by a finite element analysis with software Sysweld®. In order to study the difficulties of experimental characterizations and the simulation setting up, two simplified mock-ups have been considered in a first step. Then the analysis have been extended on a bimetallic tubular joint (16MND5/Inconel 82/316L), which is representative of configurations in primary coolant circuit of pressurized water nuclear reactors. The comparison of experimental and numerical results for the plane and tubular mock-ups allows the characterization of the thermalmetallurgical-mechanical calculations relevancy

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Parant, Olivier. "Etude expérimentale et calcul des contraintes résiduelles dans des tubes extrudés en polyéthylène." Paris, ENMP, 2002. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00443735.

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Hadad, Mousab. "Évaluation de l’adhérence et des contraintes résiduelles de revêtements obtenus par projection thermique." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10115/document.

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Abstract:

Pour les revêtements obtenus par projection thermique, c'est-à-dire entrant dans la catégorie des revêtements épais, l’adhérence sur le support et les contraintes résiduelles sont les paramètres principaux déterminant leur performance en service. Bien que de nombreuses méthodes aient été essayées pour évaluer l'adhérence, il n'existe pas de test satisfaisant toutes les exigences tant techniques que théoriques nécessaires pour représenter valablement l’adhérence d’un revêtement. L’idée essentielle est de comparer plusieurs méthodes d’essais capables d’aboutir à une ténacité d’interface ou une énergie de fissuration interfaciale représentatives de l’adhérence de revêtements préparés dans des conditions d’élaboration les plus variées possibles. En dehors de l’essai normalisé EN582, l’indentation interfaciale, l’essai de cisaillement et l’indentation Rockwell-C associée à une modélisation par éléments finis ont été utilisés. Les contraintes résiduelles ont été estimées par l’essai de courbure, le perçage incrémental et par une méthode indirecte à partir des résultats de l’indentation interfaciale. Pour les revêtements métalliques, on observe une corrélation quasi-linéaire entre les ténacités d’interface obtenues par indentation interfaciale et par cisaillement. Ce résultat, très nouveau, est très important, car le fait que les deux essais donnent des résultats parfaitement cohérents et fiables, montre leur pertinence pour évaluer l'adhérence. Enfin, le traitement de recuit, en permettant l’établissement d’un nouvel état de contraintes à l’intérieur du revêtement et du substrat, a permis de quantifier l’influence des contraintes résiduelles sur l’adhérence
For thermal sprayed coatings that are characterized by thick coatings, the adhesion to the substrate and residual stresses are the main parameters determining their performance in service. Although many methods have been tried to assess adhesion, there is no test, nowadays, that satisfies all requirements, both technical and theoretical, necessary to properly represent the adhesion of a coating on its substrate. The essential idea here is to compare several test methods capable of delivering an interface toughness or interfacial fracture energy representative of the adhesion of coatings. Various conditions of spraying as well as different materials and substrates were used. Apart from the EN582 standard test, indentation interfacial, in-plane shear and C-Rockwell indentation associated with a finite element modeling were used. The residual stresses were estimated using the curvature bending, the incremental hole drilling and the indirect method based on the results of the interfacial indentation. We show that the methods of interfacial indentation and in-plane tensile tests provide the best prospects in terms of consistency and reliability of the physical quantities obtained. For example, for metallic coatings, a quasi-linear correlation was found between the results of the interface indentation and the in-plane tensile tests. This result is very important since both tests provide fully consistent and reliable results, thus demonstrating their relevance to assess adhesion. Finally, the annealing process, allowing the establishment of a new state of residual stress within the coating and substrate, was used to analyze the influence of residual stresses on adhesion

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Lévesque, Jean-Benoît. "Développement d'une méthode de calcul des contraintes résiduelles pour la méthode des contours et mesures expérimentales des contraintes résiduelles de joints soudés en T sous l'influence de bridage." Mémoire, École de technologie supérieure, 2010. http://espace.etsmtl.ca/277/1/L%C3%89VESQUE_Jean%2DBeno%C3%AEt.pdf.

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Abstract:

Ce travail de recherche comporte deux objectifs spécifiques. Dans un premier temps, il est proposé de démontrer l'applicabilité de la méthode des cellules de pression constante (MCP) s'appuyant sur les fonctions d'influence établies par Love à partir des équations de Boussinesq et Cerruti pour le calcul des contraintes résiduelles à l'aide de la méthode des contours. Les motivations quant à l'utilisation de la MCP plutôt que de la méthode des éléments finis (MEF) sont les gains en temps de calcul et la précision des solutions. À cet effet, un algorithme est développé et les solutions qui lui sont attribuables sont vérifiées par la méthode des éléments finis (MEF). Pour des niveaux de précision comparables, la MCP nécessite jusqu'à quatre fois moins d'éléments de calcul que la MEF, et par le fait même peut diminuer proportionnellement le temps de calcul. Le second objectif du programme de recherche est de relier l'intensité de bridage des joints soudés en T au niveau des contraintes résiduelles. Pour y arriver, une campagne d'essais est menée. Chacun des essais est réalisé à l'aide d'un dispositif de bridage permettant d'obtenir une rigidité maximale. L'intensité de bridage est alors contrôlée par l'épaisseur des plaques utilisées. Les plaques sont instrumentées de jauges et de thermocouples tout au long du soudage afin d'enregistrer les déformations et températures inhérentes au procédé. Les contraintes internes des essais sont aussi étudiées par l'entremise de la méthode des contours. L'algorithme précédemment développé est utilisé. Le champ de déplacements est généré par une coupe par électroérosion au centre de chacun des essais et mesuré par profilomètre sans contact. Enfin, une nouvelle approche est proposée afin de calculer adéquatement l'intensité de bridage dans un joint en T. Celle-ci est déterminée à partir des déplacements dominants lors du retrait thermique du métal d'apport. Les différentes approches de calcul du bridage sont utilisées afin de déterminer l'interaction entre l'intensité de bridage et le niveau des contraintes résiduelles. Ces dernières sont mesurées avec les jauges de déformation et calculées par la méthode des contours dans les joints en T.

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Bolle, Bernard. "Etude par diffraction des rayons X de la formation d'une couche de laiton par dépôt d'une couche de cuivre et de zinc et diffusion." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Bolle.Bernard.SMZ9463.pdf.

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Abstract:

Cette étude présente les travaux réalisés pour analyser, par diffraction des rayons X, une couche de laiton obtenue par dépôt séquentiel de cuivre et de zinc et diffusion. Nous montrons que la diffraction des rayons X est une méthode d'analyse puissante des couches minces. Nous étendons le principe et les méthodes d'analyse quantitative de phases au cas des matériaux hétérogènes. Nous mettons en évidence l'importance du caractère hétérogène dans le calcul des proportions des phases des couches minces. Nous présentons la méthode de Houska de détermination du profil de concentration par simulation d'une raie de diffraction avec un nouveau formalisme permettant de systématiser la résolution (suppression de la méthode d'essai-erreur). Les résultats obtenus ont été confirmés par d'autres méthodes d'analyse. Ils nous ont permis d'étudier avec précision la transformation de phase. L'étude spécifique de nos matériaux nous a également conduit à développer une nouvelle méthode d'évaluation des contraintes internes applicables aussi bien dans le cas des couches minces que dans le cas des échantillons massifs. L'ensemble de ces outils permet une description fidèle et précise de l'état des matériaux au cours du processus de diffusion. Ils ont été appliqués avec succès au cas des couches laitonnées. Ce travail montre qu'il est possible d'utiliser la diffraction des rayons X pour déterminer les phases présentes ainsi que l'homogénéité de composition des phases. Nous montrons aussi qu'il est possible d'utiliser la diffraction des rayons X en contrôle de fabrication
In this study are presented X ray difftaction methods for thin film analysis. Thin brass coating deposited on steel cord are obtained by a sequential deposition of copper and zinc followed by diffusion, leading to an heterogeneous brass. Quantitative analysis is extended to heterogeneous materials. We show the importance of the layer heterogeneity in the calculation of phases quantities. The Houska's method allowing to know the profile of concentration by using X ray line profile analysis is improved. We formulate a new approach of resolution giving directly the solution without the use of trial and error technics. This new formalism is applied to study the phase transformation [beta]'-[alpha]and the homogenisation of the alpha phase which occur during the diffusion in brass. Profiles of concentration determined by this method agree with those given by STIMS or GDL. A new method(ro-ryis) developed to measure residual stresses either in thin films or in bulk materials. Stresses observed in the brass layer appear when the steel is quenched after the thermodiffusion. This study showst hat XRD connected with XRF allows to know rapidly with accuracy the main diffusion parameters as concentration phases composition, stresses and their evolution during the diffusion process used in steel cord making

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Tidu, Albert. "Analyse et étude de profils de raies de diffraction des rayons X enregistrées avec un détecteur courbe : application à l'analyse de propriétés microstructurales de matériaux et notion d'indicatrice." Metz, 1990. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1990/Tidu.Albert_1.SMZ904.pdf.

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Abstract:

Cette étude présente les travaux réalisés grâce à un détecteur courbe dans le cadre d'analyses classiques de diffraction des rayons X. L'introduction de critères expérimentaux permet une utilisation rationnelle de ce détecteur. Nous proposons une expression simplifiée des fonctions de Pearson VII asymétriques pour le lissage et la séparation de profils de raies de diffraction X. Nous introduisons des techniques d'analyse adaptées aux matériaux à gros grains lors de la mesure des contraintes résiduelles (intégration discontinue et filtrage numérique des raies de diffraction). Nous développons et étendons le principe des figures de pôles aux caractéristiques des raies de diffraction (notion d'indicatrice). Grâce à celles-ci nous obtenons des relations formelles entre la taille des domaines de diffraction cohérente et la micro-déformation. Les distributions de l'intensité diffractée en fonction du facteur de forme du profil de raie de diffraction X montre qu'il représente, combiné avec les variations de la largeur à mi-hauteur, une variable adéquate pour la description des matériaux polycristallins déformés. Dans le cadre d'hypothèses généralement admises, les relations micro-contrainte/taille des domaines de diffraction cohérente rappellent les diverses formes de la relation de Hall-Petch. L'étude des oscillations des graphes relatant les variations de la déformation en fonction de la direction de mesure précise le caractère prédominant des caractéristiques microstructurales. Ce travail montre d'une façon générale que l'analyse des matériaux polycristallins peut être significativement améliorée par l'utilisation et la construction d'indicatrices qui reflètent l'anisotropie du milieu polycristallin
This study presents works done by using a curved position sensitive detector in the field of X-ray diffraction analysis. The introduction of exeprimental technics allow us to use this detector with a very high accuracy. We propose a simplified expression of asymetric Pearson VII distribution for the fitting and dessomation of mixed X-ray line profiles. We introduce usefull technics for the measurement of residual stresses analysis for large grain materials (discontinuous integration and diffraction lines smoothing). We developpe and extended the pole figure concept to the other X-ray line characteristics (named indicatrix). Using them formal relation between size of the coherently diffracting domains and micro-strain are obtained. The distribution of integrated intensity versus form factor of X-ray line profile show us in cunjunction with X-ray line breadth, that it is one of the best descriptive parameter for polycristalline materials analysis. Using well-known relationships, the relation between size and micro-stress present some analogy with the Hall-Petch relationship. The study of oscillation in graph giving the deformation versus the measurement direction present predominent effect of microstructural parameter such as domain size or micro-strain. This work allow us to say that the indicatricies which reflect structural anisotropy are usefull tools for polycristalline materials analysis

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Kétata, Mohamed. "Capteurs à fibres optiques pour la détection et la localisation des contraintes et déformations." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0094.

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Bernard, Frédéric. "Les contraintes résiduelles en réactivité des solides : détermination et rôle sur les mécanismes réactionnels." Dijon, 1993. http://www.theses.fr/1993DIJOS021.

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Abstract:

Les contraintes résiduelles présentes dans tout corps solide sont d'origine mécanique, thermique ou chimique. Leur détermination prend en compte le déplacement et la modification de la forme des pics obtenus par diffractométrie X. La connaissance du niveau des contraintes résiduelles de surface doit permettre de déterminer le rôle de celle-ci sur la réactivité des systèmes solide/gaz (germination, croissance, cinétique. . . ). L'approche la plus fructueuse est la détermination de ces contraintes in situ a haute température et sous atmosphère contrôlée en cours de réaction. Un appareillage a été développé, des exemples portant sur les systèmes AL. LI/H2; U2/IONS AZOTE, CARBONE, OXYGENE, SOUFRE/H2, LANI5/H2, FECRAL/O2 ont montré l'intérêt de cette démarche.

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Kahloun, Charlie. "Etude des contraintes résiduelles par diffraction de rayons X : statistiques et déconvolution des mesures." Dijon, 1991. http://www.theses.fr/1991DIJOS008.

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Abstract:

La technique de détermination des contraintes par diffractométrie X connait des limitations qui sont particulièrement sensibles lors de son application aux joints soudés. Ces limitations sont principalement : 1) la texture cristallographique ; 2) la grosseur des grains dimension et répartition des phases ; 3) la nécessité d'avoir un état des contraintes macroscopiques homogène dans la zone d'analyse. Pour les joints de faibles dimensions tels ceux obtenus par soudage TIG, faisceau laser ou faisceau d'électrons, seules les deux dernières limitations posent un problème à l'expérimentateur. L'étude qui est présentée a pour but de repousser plus loin ces deux limitations en proposant un mode opératoire et un nouveau traitement numérique des mesures. C'est en considérant les déterminations de contraintes obtenues en filiation le long d'un axe comme étant un signal bruité et convolué que nous avons pu répondre aux problèmes posés. Le traitement de ce signal consiste à le modéliser pour s'affranchir du bruit de mesure, et le déconvoluer pour restituer le champ de contraintes réellement existant dans la pièce. Ce traitement a demandé une étude statistique qui a permis d'optimiser le mode opératoire en permettant à l'opérateur, à partir de critères rigoureusement établis, d'obtenir une dispersion minimum des mesures pour un temps d'analyse minimum. Le mode opératoire et le traitement des mesures ont été appliqués à titre d'exemple à des joints soudés par faisceau laser et par faisceau d'électrons.

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Hugot, Françoise. "Modélisation des contraintes résiduelles thermiques et du comportement plastique des composites à matrice métallique." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0046.

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Abstract:

Les matériaux composites à matrice métallique, renforcés par des fibres longues ou discontinus, sont susceptibles d'être appelés à un développement important dans les domaines de haute technologie ; cependant, plusieurs questions restent ouvertes quant aux paramètres qui contrôlent leurs propriétés mécaniques : influence des contraintes internes d'origine thermique, nature du transfert de charge entre fibre et matrice, développement de l'endommagement dans le composite. Pour apporter des éléments de réponse à ces questions, nous avons traité les problèmes suivants : - modélisation analytique d'un composite mono filamentaire avec détermination des contraintes résiduelles d'origine thermique et étude de leur évolution lors d'une traction sur l'éprouvette. - simulation par éléments finis de la rupture de la fibre, l'interface étant modélisée par une ligne de glissement avec frottement de Coulomb. L'étude du retrait entre les deux bouts de fibre permet de juger de la qualité de l'interface. - modélisation du composite à renforts discontinus. Dans un premier temps est traité le cas d'un composite à fibres parallèles et réparties périodiquement et les propriétés mécaniques sont déterminées en fonction de différents paramètres : fraction volumique des fibres, géométrie du renfort, taille des particules. Puis nous donnons une méthode de type borne supérieure pour approcher le comportement d'un composite dont les fibres sont réparties aléatoirement
In the future, the metal matrix composites, especially the long or discontinuous fibre reinforced composites will be probably used on a large scale for high technology applications ; however several questions remain open in the domain of mechanical properties : the thermal induced internal stress effect, the kind of loading between fibre and matrix, the damage evolution in the composite. In order to under - stand these phenomena, we have studied the following problems - a single fibre composite is modelized analytically in order to estimate the terminal residual stresses level and their evolution after a tensile test. - a fibre crack is simulated by finite element method and a Coulomb friction criterion is introduced at the interface between the matrix and the fibre. The gap study between the two ends of the broken fibre allow to estimate the interface quality. - a parallel and periodical fibre reinforced composite is studied with various mechanical properties depending on : fibre volume fraction, reinforcement geometry, particle size. Then a upper bound method is developed to predict the mechanical behaviour of a composite with random fibre distribution

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Xiao, Ji. "Etude de la cinétique d’oxydation et contraintes résiduelles de l’Inconel 600 sous air humide." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112406/document.

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Abstract:

Des influences de l’humidité sur le comportement à l’oxydation sous air de l’alliage Inconel 600 ont été étudiées à haute température (de 600°C à 900°C) pour différentes durées d’oxydation (de 24 heures à 150 heures). La cinétique d’oxydation a été étudiée par l’analyse thermogravimétrie : à une température relativement basse (de 600°C à 700°C), la cinétique suit une seule loi parabolique ; à plus haute température (de 800°C à 900°C), une évolution en deux étapes a été observée, chaque étape suit une loi parabolique. En présence de la vapeur d’eau (de 0% à 19% d’humidité absolue), à toutes les températures étudiées, la teneur de Cr en surface de l’oxyde est plus élevée que celle oxydée sans vapeur d’eau. L’oxydation à une même température, la prise de masse diminue en présence de la vapeur d’eau. La morphologie de la surface oxydée est étudie par MEB-FEG. Avec la présence d’humidité, la couche d’oxyde est plus compacte et homogène. En couplant avec la diffraction des rayons X en faible incidence (GIXRD), deux couches d’oxyde ont été observées dans la section transversale quand la température d’oxydation est plus de 700°C avec ou sans l’humidité: la couche externe contient principalement de la phase NiO et la couche interne contient de spinelle NiCr2O4 et de la phase Cr2O3. Les fractions de chaque phase dépendent des conditions d'oxydation (température, taux humidité, durée d’oxydation etc…). Les études de contraintes dans les couches d’oxydes ont été effectuées par la méthode classique des sin2ψ en diffraction des rayons pour les contraintes résiduelles, ainsi que par la méthode de déflexion in situ pour les contraintes de croissance. Les contraintes résiduelles dans les 2 couches oxydes sont en compression, tandis que le niveau de contraintes résiduelles de compression dans la couche NiO (<600 MPa) est moins important que celui dans la couche de NiCr2O4 (> 800 MPa). En présence de la vapeur d’eau, les contraintes résiduelles en compression augmentent de façon très importante. Les analyses et les évaluations des contraintes (résiduelles, croissance et thermique) ont été effectuées. Ces résultats indiquent que le mécanisme d'oxydation n’est pas seulement un processus chimique, mais un processus mécano-chimique complexe qui fait intervenir le comportement mécanique. Les analyses par SIMS et par XPS ont été réalisées sur des échantillons oxydés pour étudier le mécanisme de diffusion atomique et le rôle de l’humidité sur l’oxydation
Humidity influences on the oxidation behavior of the alloy in air Inconel 600 were investigated at high temperature (600°C to 900°C) for various oxidation periods (24 hours to 150 hours) .The oxidation kinetics were studied by thermo gravimetric analysis: at a relatively low temperature (600°C to 700°C), the kinetics following a single parabolic law; at a higher temperature (800°C to 900°C), a two-stage evolution was observed, each step follows a parabolic law. In the presence of water vapor (from 0% to 19% absolute humidity) at all temperatures studied, the content of Cr in the oxide surface is higher than that oxidized without steam. Oxidation at the same temperature, the weight gain decreases in the presence of water vapor.The morphology of the oxidized surface is studied by FEG-SEM. With the presence of water vapor, the oxide layer is more compact and homogeneous. By coupling with the X-ray diffraction in low incidence (GIXRD), two oxide layers were observed in the cross section when the oxidation temperature is over 700°C with or without humidity: the outer layer contains mainly of the NiO phase and the inner layer contains spinel NiCr2O4 and Cr2O3 phase. The fractions of each phase depend on the oxidation conditions (temperature, humidity, oxidation period etc ...).Constraints studies in the oxide layers have been made by the classical method of ray diffraction sin2ψ to residual stresses as well as the in situ method for deflection of the growth stresses. Residual stresses in the two oxide layers are in compression, while the level of compressive residual stress in the NiO layer (<600 MPa) is less than that in the layer of NiCr2O4 (> 800 MPa). In the presence of water vapor, the compressive residual stress increases dramatically. The analyzes and assessments of constraints (residual, growth and thermal) were performed. These results indicate that the oxidation mechanism is not only a chemical process, but a complex chemical mechanical process involving the mechanical behavior. Analysis by SIMS and XPS were performed on samples oxidized to study the atomic scattering mechanism and the role of humidity on the oxidation

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Pimard, Alain. "200 1#Etude de l'aptitude au cintrage des tubes Cu-b écrouis en liaison avec la texture et la répartition des contraintes résiduelles." Lyon, INSA, 1985. http://www.theses.fr/1985ISAL0015.

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Abstract:

Cette étude, menée conjointement avec le Centre de Recherches Tréfimétaux a pour but d'établir l'influence de divers paramètres de fabrication de tubes Cu/b écrouis, sur les textures de déformation et sur la répartition des contraintes résiduelles. Nous envisageons d'établir la corrélation entre les résultats obtenus par ces deux voies de recherche métallurgiques et 1 'aptitude des tubes de cuivre vis à vis du cintrage. Nous présentons en première partie de cet exposé les divers visages de la fabrication du tube de cuivre et les résultats obtenus aux essais de cintrage. En seconde partie nous apportons une réponse à la contribution des paramètres d'élaboration à certaines évolutions de caractère métallurgique. Nous exposons en premier une analyse de texture reposant sur l'examen de figure de pôles obtenus par goniométrie automatisé au Centre d’Études des Textures de Metz. Nous communiquons ensuite les résultats d'une étude de contraintes résiduelles effectuée par méthode d'usinage chimique et de mesure par jauges de déformation. Nous établissons dans le dernier chapitre les relations entre cintrage, texture, et contraintes résiduelles en introduisant dans ces relations triangulaires les facteurs d'élaboration des tubes qui conditionnent tous ces résultats.

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Flahaut, Patrick. "Caractérisation et comportement mécanique de placages bimétalliques." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10164.

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Abstract:

Les aciers plaques sont largement employés dans les industries à la fois pour améliorer la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques et pour en diminuer le coût. Néanmoins, des inconvénients peuvent subvenir à cause de la diffusion atomique à travers l'interface, et aussi par la présence de défauts au niveau de cet interface. Cette étude concerne la caractérisation chimique et mécanique de l'interface dans le cas des placages acier inoxydable austénitique et acier à outils sur acier à bas carbone. Les placages sont réalisés par laminage à chaud. Il a été mis en évidence que la diffusion de part et d'autre de l'interface avait une grande importance. Une recarburation profonde de l'acier inoxydable dans le cas de placage inoxydable et une décarburation de l'acier à outils dans le cas du placage acier à outils ont pu être vérifiées. La propagation de fissure est observée pendant des essais de fatigue en flexion 3 points : une propagation perpendiculaire à l'interface est observée dans le cas du placage acier inoxydable tandis qu'on constate une large délamination entre l'acier à outils et l'acier au carbone. De manière à essayer de comprendre ce comportement, nous avons déterminé les contraintes résiduelles par une méthode de relaxation en utilisant la dissolution chimique. Une très nette transition a pu être mise en évidence au niveau de l'interface. Dans le cas du placage acier à outils, la délamination au niveau de l'interface est interprétée en calculant les contraintes en fond de fissure (modèle élastique de Westergaard), sur la base du modèle des éléments finis dans le cas d'un comportement élastoplastique. La déformation plastique de l'acier à bas carbone permet de justifier l'augmentation des contraintes de cisaillement au niveau de l'interface avec l'acier à outils. Des propositions sont données de manière à améliorer les propriétés des plaqués. La mesure des contraintes résiduelles et son importance pratique sont également discutées.

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Kassegne, Komlan Assogba. "Analyse par diffraction X en trois dimensions des déformations/contraintes dans des matériaux cristallins à réseaux très déformés." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1992_KASSEGNE_K_A.pdf.

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Abstract:

Cette étude porte sur l'analyse en trois dimensions par diffraction X des contraintes résiduelles dans des matériaux cristallins à réseaux très déformés. Pour un diffractomètre prototype équipé d'un détecteur à localisation linéaire (DLL) et d'un goniomètre à 4 cercles avec un berceau d'Euler ouvert et décentré et une table de translation XY, nous avons rédigé et adapté des outils logiciels d'acquisition des mesures et de détermination du tenseur triaxial des contraintes. Des stratégies spéciales d'orientation des échantillons pendant leur exposition ont été mises au point pour analyser convenablement les déformations dans les matériaux à réseaux fortement perturbés. Compte tenu de la largeur des profils d'intensités mesurées qui déborde de la fenêtre de mesure du DLL, nous avons localisé les raies en mettant au point deux méthodes numériques (corrélation croisée modifiée et arc glissant) ou en utilisant la méthode du barycentre centré de F. CONVERT. En ne faisant pas l'hypothèse sigma(3,3)=0 dans le tenseur des contraintes, nous avons fait des mesures suivant au moins 6 directions spatiales phi que nous avons optimisées. Dans les matériaux que nous avons essayés, nous avons vérifié, par le calcul du tenseur des contraintes, que l'hypothèse sigma (3,3) voisin de zéro était licite. Les valeurs de sigma(3,3) sont faibles et généralement inferieures à l'incertitude de mesure. Avec les méthodes que nous avons mises au point, une analyse de contraintes peut être conduite avec un minimum d'incertitude en moins de 10 minutes pour une direction phi et en mois de 60 minutes pour un tenseur triaxial

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Giroud, Thomas. "Mesure et calcul des contraintes résiduelles dans les pièces injectées en thermoplastiques avec et sans fibres de renfort." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00392610.

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Abstract:

Dans un premier temps, les phénomènes à l'origine des contraintes résiduelles en injection de thermoplastique sont décrits, avec les spécificités liées aux polymères renforcés de fibres. Le refroidissement hétérogène associé à une variation de comportement mécanique conduit aux contraintes d'origine thermique, auxquelles il faut ajouter les contraintes dues à la pression dans la phase fluide figée par la solidification. Les fibres de renfort introduisent une hétérogénéité et une anisotropie de comportement mécanique et de retrait. Dans un deuxième temps, une méthode de mesure des contraintes résiduelles basée sur l'enlèvement de couches et la mesure des moments de flexion est présentée. Elle permet la mesure des contraintes résiduelles pour des matériaux anisotropes comme les thermoplastiques renforcés de fibres. En général, on obtient des contraintes de traction en cœur et de compression en peau. L'effet du fraisage pour enlever les couches est évalué. La pression et le temps de maintien, la température de régulation du moule, le taux de fibres influencent les profils de contraintes.

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Derycke, Pascal. "Modélisation de l'anisotropie des propriétés micromagnétiques des tôles d'aciers doux due à la texture cristallographique et aux contraintes." Metz, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1996/Derycke.Pascal.SMZ9645.pdf.

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Abstract:

Les effets anisotropes induits par des champs de contraintes et par la texture cristallographique ont été étudiés sur des grandeurs micromagnétiques telles que l'activité Barkhausen, et ceci pour différentes qualités d'aciers. Le modèle théorique présente permet d'expliquer les effets anisotropes des contraintes et de la texture cristallographique. La mesure de l'activité Barkhausen a été corrélée à la texture cristallographique et aux contraintes internes du matériau. Les résultats de cette thèse permettent d'augmenter les possibilités des techniques magnétiques non destructives visant à déterminer les contraintes internes et la texture cristallographique
The anisotropic effects induced by stress fields and crystallographic texture on micromagnetic quantities such as Barkhausen noise amplitude measurements are correlated to the crystallographic texture and stress states of the material. The results of this thesis allow a relevant improvement of the possibilities to perform and design stress or texture sensitive non-destructive magnetic techniques

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Clement, Laurent. "Mesure des déformations et des contraintes par diffraction électronique en faisceau convergent (cbed)." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10133.

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Abstract:

Dans ce travail, nous proposons une méthode pour mesurer les déformations et les contraintes dans les dispositifs de la microélectronique, à travers la quantification de la relaxation des contraintes dans la lame mince par diffraction électronique en faisceau convergent (CBED). Cette relaxation engendre une courburé des plans atomiques et se traduit par un élargissement des lignes de HOLZ dans les clichés. Cet effet est clai¬rement démontré en couplant des simulations mécaniques par éléments finis de la relaxation des contraintes dans la lame avec des calculs des intensités diffractées. Nous appliquons cette méthode à la mesure des contraintes dans des systèmes modèles Si! SiGe et dans des transistors. La reproduction exacte des clichés expérimentaux est un problème complexe étant donné le nombre de paramètres élevé intervenant dans les modèles. Cependant, cette étude apparaît nécessaire pour obtenir des mesures très précises, avec une réso¬lution spatiale compatible avec la taille des dispositifs caractérisés. Par ailleurs, nous avons également développé, sous MATLAB, un logiciel de traitement automatique des cli¬cMs CBED possédant des lignes fines. Ce dernier inclut la détection automatique des lignes de HOLZ grâce à une transformation de Hough, et la comparaison avec une simulation cinématique de la position de ces lignes via la minimisation d'une fonction objective sur les paramètres cristallins. Les composantes du tenseur des déformations sont alors déduites. Ce logiciel est utilisé pour la caractérisation de couches contraintes épitaxiées et nous mettons à nouveau en évidence la relaxation des contraintes dans la lame mince que nous cOITélons à notre modèle élastique
Ln this work, we propose a CBED (Convergent Beam Electron Diffraction) procedure to characterize stress in the monocrystalline silicon substrates used for microelectronics devices through the measurement of the stress relaxation in a thin TEM lamella. This relaxation involves a bending of the atomic planes inside the sample and leads to HOLZ lines broadening observed in experimental patterns. This effect is clearly explained by coupling finite element mechanical simulation of stress relaxation in the thin lamella with diffracted intensity ca1culation. This procedure is then applied to stress quantification in reference systems Si/ Si Ge and to 3D transistors. The perfect matching between the theoretical relaxed and experimental CBED patterns is an iterative process, and so could be diflicult and time-consuming. Nevertheless, it looks the only reliable way to provide strain and stresses field in the investigated device with a very good spatial resolution and an excellent sensitivity. Additionally, we have also developed a CBED software tool under MATLAB environment dedicated to the semi-automatic treatment of CBED patterns with fine HOLZ lines. This application inc1udes Hough transform to identify the exact position of experimental HOLZ lines and the automatic comparison with a quasi-kinematical simulation of HOLZ lines position via an objective function minimisation on the lattice parameters. Strain and stress tensor components can then be easily derived. We use this software to characterize stress in epitaxiallayer and we still underline the stress relaxation in the thin lamella which is coherent with our elastic mechanical model

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Hoblos, Jazzar. "Évaluation des contraintes résiduelles par méthode ultrasonore avec prise en compte des effets de la microstructure : application au cas du soudage." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2004/50376-2004-318.pdf.

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La méthode ultrasonore a été utilisée pour évaluer les contraintes résiduelles induites par soudage. Elle repose sur l'effet acoustoélastique qui traduit une dépendance de la vitesse de propagation des ondes acoustiques en fonction de l'état de déformation du solide. Dans le cas du soudage, la superposition des effets des contraintes et de la microstructure sur la vitesse de propagation conduit à surestimer les niveaux de contraintes. La prise en compte de la microstructure a été effectuée en déterminant la constante acoustoélastique et la vitesse de propagation V0 dans les différentes zones de la soudure, ce qui a permis d'obtenir des niveaux de contraintes comparables à ceux déterminés par la méthode du trou. Les mesures ont été effectuées en utilisant les ondes Lcr (ondes longitudinales de subsurface) sur des tôles et sur une virole soudée en adaptant dans ce cas la semelle du traducteur au rayon de courbure. La méthode pourrait être appliquée industriellement sùr des surfaces géométriquement bien définies.

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Patru, Julien. "Modélisation du développement des contraintes résiduelles au sein de dépôts plasma de zircone et d'acier." Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/5d1766c7-a7d8-4772-86ee-42cb0dadf849/blobholder:0/2005LIMO0056.pdf.

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Le but de ce travail de thèse est la création d'un modèle numérique capable de reproduire le développement des contraintes résiduelles au sein de dépôts de zircone yttriée. Ce modèle s'appuie sur la mesure de la température et de la déflexion de substrats pendant le projection : la zircone est projetée par plasma sur une poutre dont la courbure est continuellement mesurée. La stratégie expérimentale a consisté à collecter les données nécessaires à l'établissement des conditions limites du modèle (flux thermiques issus du plasma, de la cryogénie, paramètres convectifs) et à comparer les profils de contrainte calculés à des profils expérimentaux. Ce modèle est désormais un outil d'estimation des contraintes résiduelles pour les dépôts de zircone yttriée sur un substrat d'acier. Il a de plus démontré une bonne adaptabilité vis à vis de la nature des matériaux considérés
The aim of this thesis work is the development of a model able to reproduce the development of the residual stress within zirconia coatings. This model is based on temperature and deflection measurement of substrates during spraying : the zirconia is plasma spayed on a beam whose curve is continuously measured. The experimental strategy consisted in collecting the data necessary to the establishment of the boundary conditions of the model (plasma heat fluxes, convective parameters) and comparing calculated stress profiles with experimental profiles. This model is now a residual stress estimation mean for zirconia coatings on steel substrate. It moreover showed a good adaptability with the nature of considered materials

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Wu, Zhu. "Détermination des contraintes résiduelles par interférométrie de Moiré et méthode de perçage du trou incrémental." Troyes, 1998. http://www.theses.fr/1998TROY0001.

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Abstract:

Une nouvelle methode de mesure de contrainte residuelle est developpee dans cette etude. Elle combine l'interferometrie de moire avec la technique de percage de trou incremental. Le developpement theorique de cette methode est presente dans le cas d'une contrainte residuelle uniforme dans le plan dans un milieu homogene isotrope et continu. La relation entre les deplacements de surface dans le plan produits par l'introduction d'un trou non debouchant et les contraintes residuelles correspondantes est etablie en employant une solution en serie de fourier au premier ordre contenant un ensemble de coefficients indetermines. Ces coefficients sont etalonnes par le biais d'une methode par elements finis tridimensionnelle et sont en general calcules sans dimension. Les deplacements de l'ensemble du champ produits par la relaxation de contraintes residuelles sont obtenus par interferometrie de moire apres chaque increment de percage. Un appareillage experimental a ete concu combinant un ensemble optique pour l'interferometrie de moire avec un dispositif de percage incremental qui permet des operations alternatives avec un repositionnement precis du dispositif de percage et de celui de mesure de deplacement pour chaque etape. A l'aide d'un systeme de haute precision, la methode par interferometrie de moire et percage du trou incremental est mise en oeuvre dans le cadre de deux experiences pour determiner la distribution en profondeur des contraintes residuelles dans un echantillon grenaille et dans un boitier electronique pbga. La solution par serie de fourier au premier ordre a ete etablie en faisant l'hypothese de contraintes residuelles dans le plan et uniformes. Nous montrons alors que cette solution est encore adaptee aux contraintes residuelles avec un gradient dans le plan. Deux experiences sont conduites. Le gradient de contrainte residuelle dans le plan dans une plaque mince comprenant une soudure laser et la distribution de contrainte residuelle non uniforme dans le plan dans le cas d'un echantillon grenaille sont obtenus. Cette methode est egalement etendue aux materiaux orthotropes. Une solution par serie de fourier d'un ordre superieur est proposee pour les materiaux composites lamines orthotropes. Le niveau moyen de contrainte residuelle dans chaque pli d'un materiau composite lamine carbone/epoxy o 2/90 2 2 s est determinee. Cette methode est precise, simple et pratique. Plusieurs applications dans le champ des contraintes residuelles sont prevues.

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Dissertations / Theses on the topic 'Contraintes et déformations résiduelles'

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