Dissertations / Theses: 'Essai de traction biaxial'

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Kobeissi, Alaa. "Caractérisation mécanique des matériaux composites à partir d'un essai de traction biaxiale intégrant l'effet des chemins de déformation." Thesis, Rennes, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAR0021.

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Abstract:

Les matériaux composites à fibres continues sont largement utilisés dans la plupart des applications d'ingénierie en raison de leurs propriétés mécaniques spécifiques élevées. Les essais uniaxiaux sont principalement utilisés pour la caractérisation de ces matériaux en raison de leur simplicité et de leur faible coût. Cependant, ces essais ne sont pas adaptés pour caractériser le comportement du matériau soumis à un état de contrainte multiaxiale. Pour mieux caractériser leur comportement, des essais biaxiaux ont été développés. Pam1i les différentes techniques de traction biaxiale, l'essai de traction sur éprouvettes cruciformes est l'une des méthodes les plus connues. Cependant, la difficulté de cette méthode réside dans le choix de la forme de l'éprouvette qui doit présenter une rupture au centre. Dans cette étude, une nouvelle éprouvette cruciforme est définie pour des essais de traction biaxiale d'un composite verre/époxy. Les dimensions finales de l'éprouvette crucifom1e sont définies par une étude paramétrique numérique tout en respectant certaines contrai11tes expérimentales telles que la capacité de la machine de traction biaxiale. Une validation expérimentale est réalisée sur deux tissus de composites verTe/époxy de différentes épaisseurs. Les essais ont été réalisés pour différentes conditions de chargement biaxial. La distribution des déformations dans la zone centrale de l'éprouvette est obtenue à l'aide de la technique de corrélation d'image (DI.C). L'enveloppe à la rupture est tracée et comparée aux prédictions de trois critères à la rupture (Max Stress, Max Stain, et Norris)
Continuous fiber composite materials have become extensively used in most engineering applications due to their high specific mechanical properties. Uniaxial tests are mostly used for the characterization of composite materials because of their simplicity and low cost. However, these tests are not adapted for the characterization of the behavior of these materials subjected to multiaxial stress state. For a better characterization of their behavior, biaxial tests were developed. Among different biaxial testing techniques, the in-plane biaxial testing of cruciform specimen is one of the most known methods. However, the main difficulty of this method is the design of a cruciform specimen that fails in the center. ln this work, a new cruciform specimen is designed for the biaxial tensile testing of plain-weave glass/epoxy composite. The final dimensions of the specimen are defined by a numerical parametric study while respecting some experimental constraints such as biaxial tensile machine capacity. An experimental validation is performed on two plain-weave glass/epoxy composites with different thicknesses. The tests were performed under different biaxial loading conditions. The strain distribution in the central zone of the specimen are obtained using the Digital Image Correlation (DIC) technique. The failure envelop is generated and compared to the predictions of three failure criteria (Max Stress, Max Stram, and Norris)

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Liu, Wei. "Identification of strainrate dependent hardening sensitivity of metallic sheets under in-plane biaxial loading." Thesis, Rennes, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAR0005/document.

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Abstract:

Les procédés de mise en forme des tôles métalliques sont largement utilisés dans l’industrie mécanique. La simulation numérique des opérations de mise en forme nécessite une caractérisation précise des modèles de comportement rhéologique des matériaux. Dans de nombreuses opérations de mise en forme des tôles métalliques telle que l’emboutissage, l’hydroformage, …, de grandes déformations et des vitesses de déformations dites intermédiaires peuvent être atteintes sous des états biaxiaux de déformation ou de contrainte. L’objectif de ce travail est de montrer le potentiel de l’essai de traction bi-axiale pour caractériser l’écrouissage des tôles métalliques pour de grandes déformations et dans une gamme de vitesse de déformation dite intermédiaire. A partir de simulations numériques, une forme optimale d’éprouvette en croix, permettant d’atteindre 30% de déformation plastique équivalente dans la zone centrale de l’éprouvette sous un chargement équibiaxial, a été proposée. Par la suite, des essais quasi-statiques et dynamiques de traction bi-axiale ont été réalisés sur la forme d’éprouvette proposée à partir d’une machine dédiée d’essais servo-hydraulique à quatre vérins. Dans un premier temps, le matériau choisi est un alliage d’aluminium AA5086 ne présentant pas de dépendance à la vitesse de déformation. Les déformations expérimentales sont déterminées à partir de la technique de corrélation d’images. L’écrouissage isotrope de différents modèles est identifié à partir d’une procédure inverse basée sur une modélisation éléments finis de l’essai de traction biaxiale. Trois critères de plasticité (Mises, Hill 48 et Bron et Besson) ont été successivement utilisés pour l’identification des paramètres des lois d’écrouissage. Les résultats obtenus montrent d’une part que la modélisation est très sensible au critère de plasticité choisi, et d’autre part que le critère de Bron et Besson permet d’obtenir une très bonne corrélation entre les courbes d’écrouissage identifiées à partir de l’essai bi-axial et de l’essai uni-axial. Pour les tests dynamiques bi-axiaux, les phénomènes de résonance du dispositif mécanique, générés à l’impact initial de début d’essai et matérialisés par de fortes oscillations du signal d’effort, sont atténués par l’interposition d’un élément en élastomère dans le système d’ancrage de chaque bras de l’éprouvette. Pour finir, la méthodologie d’identification proposée est appliquée à la caractérisation du comportement viscoplastique d’un acier dual phase DP600. Les courbes d’écrouissage identifiées à partir des essais bi-axiaux ont été comparées à celles obtenues par des essais uni-axiaux pour une gamme de vitesse de déformation allant de 10- 3s-1 à 101s-1. Le DP600 présente une même sensibilité à la vitesse de déformation quelque soit la sollicitation, uni-axiale ou bi-axiale. Les lois d’écrouissage de Ludwick et de Voce, identifiées jusqu’à 30% de déformation plastique équivalente sur la base de données expérimentales constituées des essais bi-axiaux, sont relativement proches. Les différences observées entre ces courbes d’écrouissage et celles identifiées à partir des essais de traction uni-axiaux montrent tout l’intérêt de l’essai de traction bi-axiale sur éprouvette en croix
Sheet metal forming processes are widely adopted to produce panels, tubes, profiled parts in manufacturing industry. The numerical simulation of the forming processes requires accurate constitutive models of material. In many sheet metal working operations such as stamping, hydroforming, …, large strains and intermediate strain rates can be reached under biaxial strain or stress states. The objective of this work is to show the potential of the biaxial in-plane tensile test to characterize the hardening behaviour of metal sheets up to large strain levels. By numerical investigation, an optimal cruciform shape is designed to obtain large equivalent plastic strain, up to 30%, at the central zone under equi-biaxial strain path. As expected, the initial cracks of tested specimens are always observed at the central zone. Then, quasi-static and dynamic biaxial tensile tests on in-plane cross specimens have been performed on a dedicated servo-hydraulic machine. These biaxial tensile tests have been carried out on aluminium alloy AA5086 to validate the identification methodology of hardening behaviour under biaxial loading. This alloy has been chosen since its hardening behaviour is not dependent on the strain rate. Digital Image Correlation (DIC) technique is used for strain measurement. The parameters of isotropic hardening models are identified by inverse analysis based on the finite element model of the biaxial tensile test. Three yield criteria of Mises, Hill48 and Bron and Besson are compared for the parameter identification of different hardening laws. It is shown that the hardening law identified by biaxial test is precise only if an appropriate yield function is preliminarily determined. The biaxial flow stress curve identified with Bron and Besson yield function have been found in good agreement with the experimental flow stress curve obtained from uniaxial tensile tests. For biaxial tests at intermediate strain rates, damping layers are adopted to reduce oscillations on force versus time curves. The comparison of flow stress curves, identified from quasi-static and dynamic biaxial in-plane tensile tests on the non strain rate-dependent material AA5086, validates the identification methodology of strain-rate dependent hardening models. Finally, the proposed methodology is applied to the hardening characterization of a strain-rate dependent Dual Phase steel DP600 at room temperature. Identified biaxial flow stress curves have been compared with uniaxial ones for different strain rates ( . = 10-3s-1, 10-1s-1 and 101s-1). DP600 steel exhibits the same positive strain rate sensitivity for uniaxial and biaxial strain states. The biaxial flow stress curves identified on the basis of Ludwick and Voce hardening models are close, up to equivalent plastic strains of 30%. The benefits of the proposed methodology, based on a biaxial in-plane tensile test carried out on cross specimen, are clearly shown since the hardening behaviour identified in this case for large strains (up to 30%) is very different from the one identified from uniaxial tensile test on a smaller strain range

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Sin, Ousphea. "Étude en deux dimensions de l'effet du taux de déformation sur la limite élastique de l'acier structural." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11237.

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Abstract:

L’évaluation de la résistance probable des éléments dissipatifs d’énergie sismique lors du dimensionnement parasismique des charpentes d’acier au Canada repose sur la limite élastique probable de l’acier. Les taux de déformation élevés dans les éléments dissipatifs au cours d’un tremblement de terre ont pour effet d’augmenter la limite élastique de l’acier dans ces éléments. Le comportement dynamique de l’acier étudié par le biais d’essais uniaxiaux conventionnels ne permettent pas nécessairement de valider le comportement d’un élément dissipateur d’énergie sismique pouvant être sollicité selon deux dimensions. Les cadres contreventés excentriques, où le lien ductile subi des déformations biaxiales par les effets combinés du cisaillement et de la flexion en est un exemple. Le projet de recherche présenté dans ce mémoire de maîtrise vise à évaluer l’effet du taux de déformation sur la limite élastique de l’acier structural de grade 350W lors de sollicitations impliquant un état planaire de contrainte. La conception d’une éprouvette cruciforme optimale en acier basée sur des recommandations proposés dans la littérature et sur des analyses par éléments finis a été effectuée. Six essais de traction uniaxiaux et quatre essais de traction équibiaxiaux sur éprouvettes cruciformes ont été réalisés à différents taux de déformation entre 0.0001/sec et 2.4/sec. Durant ces essais, les déformations moyennes à travers la partie centrale des éprouvettes ont été mesurées par un système de potentiomètre conçu dans le cadre de ce projet. Quatre essais biaxiaux sur éprouvettes cruciformes selon des rapports de déformation distincts ont également été réalisés à un taux de déformation quasi-statique. Chaque essai a été simulé numériquement à l’aide d’un modèle éléments finis dans lequel la limite élastique a été calibrée afin de reproduire le comportement observé lors des essais. Le critère d’écoulement plastique de Von Mises ainsi qu’une formulation d’écrouissage non-linéaire ont été adoptés lors des analyses numériques. Les modèles calibrées ont permis de déterminer la limite élastique dynamique observée lors de chaque essai. Les résultats des analyses confirment que la limite élastique de l’acier augmente en fonction du taux effectif de déformation. Sept lois de prédiction de la limite élastique de l’acier ont été étudiées. Trois lois ont permis de représenter la limite élastique dynamique de l’acier testé dans la plage des taux de déformation étudiée. La loi qui semble la mieux adaptée à être implémentée dans un logiciel de modélisation a été identifiée. La loi de Drysdale et Zak utilisé dans le logiciel ADINA ne permet pas d’évaluer correctement le comportement dynamique observé lors des essais impliquant un taux élevé de déformation. Une étude numérique préliminaire sur le lien ductile est également présentée dans ce mémoire.

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Losilla, Gines. "Étude théorique de l'écrouissage anisotrope des métaux et caractérisation expérimentale d'une tôle laminée en traction biaxiale directe." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10035.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale du comportement plastique anisotrope des métaux en déformation finie. Dans la partie théorique, une nouvelle formulation des critères quadratiques et cubiques est proposée. L'intérêt fondamental de cette formulation est d'être intrinsèque lorsque le critère présente l'anisotropie la plus générale. Chaque coefficient du critère possède une signification physique simple, liée à la notion d'intensité d'anisotropie. Les effets de ces coefficients sur la forme de la surface seuil sont découplés, ce qui permet notamment de relier la distorsion de la surface seuil uniquement aux coefficients cubiques. A partir de cette formulation, une modélisation de l'écrouissage est ensuite proposée. Elle permet de prendre en compte l'influence de la nature de la sollicitation et l'effet de l'anisotropie induite au cours de l'histoire du chargement. Cette approche théorique, qui définit un ensemble de fonctions d'écrouissage élémentaires, a donné de bons résultats lors de la modélisation de l'écrouissage anisotrope observé expérimentalement pour une limite élastique définie par un fort et un faible offset. Dans la partie expérimentale, des résultats originaux en traction biaxiale ont été obtenus. Cette étude a nécessité la mise en œuvre et le développement d'une presse de traction biaxiale directe et l'emploi d'une éprouvette cruciforme optimisée. Le comportement irréversible d'une tôle laminée en alliage d'aluminium a été caractérisé au cours de chargements radiaux et complexes. L'écrouissage anisotrope obtenu avec une limite élastique définie par un faible offset est similaire à celui observé dans de nombreuses études en traction-torsion : écrouissage cinématique prépondérant et distorsion importante des surfaces seuils. Ces dernières peuvent être très précisément décrites par un critère cubique simplifié issu de la nouvelle formulation intrinsèque. Les symétries de la tôle engendrées par le procédé de laminage agissent principalement, et de manière conséquente, sur les modules d'écrouissage. Les effets du rapport entre la partie isotrope et déviatoire de la sollicitation a été mis en évidence. Ce paramètre joue un rôle essentiel sur la contribution de l'écrouissage anisotrope dans l'écrouissage global et sur la valeur du module d'écrouissage global.

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Demmerle, Stefan. "Optimisation des essais biaxiaux directs sur les métaux laminés." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10138.

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Abstract:

L'objet de ce travail est le developpement et la mise au point de methodes mathematiques et numeriques, ainsi que de techniques experimentales, pour optimiser les essais biaxiaux en double traction sur les metaux lamines anisotropes, et obtenir ainsi des donnees experimentales realistes et fiables pour l'identification correcte des lois de comportement de ces materiaux. Pour la realisation correcte des essais biaxiaux, un programme d'asservissement pour une machine d'essais biaxiale directe, permettant le pilotage des essais a partir des donnees mesurees en temps reel, a ete concu et mis en uvre. De plus, la technique du montage des eprouvettes en rotules ponctuelles a ete adaptee aux essais biaxiaux hors-axes et, pour la premiere fois, une machine d'essais biaxiale est equipee de cette nouvelle technique. Un interet particulier de ce travail porte sur la definition de la meilleure geometrie des eprouvettes pour les essais biaxiaux directs, a l'aide de simulations numeriques en elements finis. A cette fin, un critere mathematique d'optimisation et le modele numerique correspondant ont ete developpes pour l'optimisation de la geometrie des eprouvettes cruciformes, en considerant des materiaux elastiques isotropes, elastiques anisotropes, et elastoplastiques isotropes avec ecrouissage isotrope dans le cadre des grandes deformations. Enfin, un programme experimental a ete realise pour des toles en alliage d'aluminium et en acier doux, dans le but de demontrer la validite et les performances des methodes et techniques proposees

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Astudillo, de la Vega Esteban. "Etude expérimentale du comportement mécanique d'un béton fibré à ultra hautes performances (BFUHP) en traction biaxiale." Cachan, Ecole normale supérieure, 2002. http://www.theses.fr/2002DENS0009.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'identifier et de modéliser, d'un point de vue essentiellement expérimental, le comportement mécanique d'un Béton Fibré à Ultra Hautes Performances (BFUHP) sollicité en traction biaxiale. Les BFUHP sont des matériaux de résistance à la compression supérieure à 150 MPa, et pouvant aller jusqu'à 250 MPa. L'utilisation de fibres dans ces matériaux permet d'obtenir un comportement ductile en traction. Dans un premier temps, le comportement des Bétons classiques et des Bétons de Fibres Métalliques (BFM) sous différentes sollicitations uniaxiales et biaxiales est présenté. Ensuite, le comportement expérimental des BFUHP est abordé au travers d'une campagne d'essais en traction uniaxiale. La répartition des fibres dans les éprouvettes testées est étudiée à l'aide de deux méthodes de comptage de fibres : l'analyse d'images et les mesures de champ magnétique. La pertinence et les performances de ces deux techniques sont évaluées. Une éprouvette cruciforme en BFUHP a été conçue. Des essais de traction biaxial ont été ainsi réalisés sur la machine traxiale ASTREE du LMT à partir d'un protocole expérimental original qui comprend l'utilisation d'un dispositif de corrélation d'images numériques pour l'obtention de champs de déplacement et la mesure de déformations. Les déformations maximales obtenues avant fissuration sont comparées à celles rapportées dans la littérature sur des matériaux béton et béton hautes performances. Les résultats expérimentaux permettent de proposer un critère de fissuration pour ce type de matériau sollicité en bitraction. Enfin, les résultats expérimentaux sont comparés à ceux obtenus en utilisant un modèle d'inclusion d'Eshelby à deux échelles, dont les principales caractéristiques sont présentées.

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Song, Xiao. "Identification of forming limits of sheet metals with an in-plane biaxial tensile test." Thesis, Rennes, INSA, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAR0002/document.

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Abstract:

Les procédés de mise en forme des tôles minces sont largement utilisés dans l'industrie. L’utilisation optimale des alliages légers ou des aciers à haute résistance, propices à des économies d’énergie dans le domaine des transports, nécessite une connaissance approfondie de leurs limites de formabilité. Classiquement, la formabilité d’une tôle est caractérisée par l’apparition d’une striction localisée. Cependant, pour des chargements spécifiques (chemins de déformation complexes ...), la rupture caractérise la formabilité du matériau, la courbe limite de formage à rupture (CLFR) plutôt que celle à striction (CLFS) doit alors être considérée. Pour identifier la CLFS et la CLFR pour des chemins de déformation linéaires et non-linéaires, les méthodes conventionnelles requièrent différents dispositifs expérimentaux et différentes formes d'éprouvette pour atteindre une large gamme de chemins de déformation. L'essai de traction biaxiale, associé à une éprouvette cruciforme, est possible pour la réaliser. De plus, le changement de chemin est activé au cours de l’essai, sans déchargement. Le premier objectif de cette étude est de montrer que l'essai de traction biaxiale, associé à une forme unique d'éprouvette cruciforme, permet de tracer la CLFS et la CLFR pour plusieurs chemins de déformation, qu’ils soient linéaires ou non-linéaires. En premier lieu, des essais ont été réalisés sur des tôles d’alliage d’aluminium 5086 (épaisseur initiale de 4 mm) à partir d’une forme d’éprouvette déjà proposée au laboratoire. Une nouvelle forme d'éprouvette cruciforme a été proposée pour des tôles moins épaisses (2 mm), plus répandues. Cet éprouvette a été validée pour étudier la formabilité d’un acier dual phase DP600 pour plusieurs chemins de déformation. Le deuxième objectif est de discuter la validité de critères classiques de rupture ductile. Pour les deux matériaux, un critère a finalement été identifié pour prédire assez précisément les résultats expérimentaux
Sheet metal forming is very common in industry for producing various components. The optimal use of light alloys or high strength steels in transportation for energy economy, requires in-depth analysis of their formability. Usually, the formability of sheet metal is controlled by the onset of localized necking. However, under specific loadings (complex strain paths...), fracture characterizes the formability and the forming limit curve at fracture (FLCF) instead of the forming limit curve at necking (FLCN) should be considered. For identifying FLCN and FLCF under linear and non-linear strain paths, conventional methods require different experimental devices and geometrical specifications of specimen to cover a wide range of strain paths. However, using the in-plane biaxial tensile test with just one shape of cruciform is sufficient for that, even changes of strain path without unloading can be made during the test. The first objective of this study is to show that the in-plane biaxial tensile test with a single type of cruciform specimen permits to investigate the FLCN and FLCF of sheet metals under different linear and non-linear strain paths. Firstly, the forming limit strains at fracture of AA5086 sheet (t=4 mm) under linear and non-linear strain paths have been characterized, by testing an existed dedicated cruciform specimen. Thinner sheet metals are often used in industry, so a new shape of cruciform specimen with an original thickness of 2 mm was proposed. This specimen is successfully used to investigate the formability of DP600 sheet under linear and two types of non-linear strain paths. The second objective is to discuss the validity of commonly used ductile fracture criteria to predict the onset of fracture. Some ductile fracture criteria were used to produce numerical FLCFs for AA5086 and DP600 sheet. Finally, for the two tested materials, it is possible to find a criterion to predict the experimental FLCFs for either linear or non-linear strain paths

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DE, MESQUITA SIQUEIRA CARLOS JOSE. "Developpement d'un essai biaxial sur plaques composites et utilisation pour la modelisation du comportement d'un materiau smc." Besançon, 1993. http://www.theses.fr/1993BESA2006.

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Abstract:

Ce memoire concerne la mise au point d'une methode experimentale capable d'induire un etat de contraintes biaxial dans des plaques minces en materiaux composites et une reflexion et analyse sur le comportement endommage des composites smc. Le principe de la methode consiste a soumettre une plaque a l'action unilaterale d'un fluide sous pression. On obtient un etat de contraintes binormal, dont le rapport des contraintes principales varie avec les conditions d'encastrement: circulaire ou elliptique. Dans un premier temps, nous evoquons la necessite d'essais multiaxiaux pour mieux comprendre le comportement mecanique des materiaux composites. On presente brievement quelques techniques employees a cette fin. On presente ensuite, la methode de gonflement d'un point de vue theorique et on discute des problemes rencontres et de leurs solutions pendant la mise au point. Dans la deuxieme partie, on developpe des points particuliers de la mecanique de milieux continus endommages, qui serviront de base a la modelisation que nous proposons. Cette derniere est fondee sur l'utilisation d'une variable interne, qui represente l'endommagement et sur un critere seuil, qui fournit sa cinetique. On utilise ainsi les resultats des essais biaxiaux et des essais de traction simple pour valider le modele

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Chandra-Ambhorn, Somrerk. "Reactivity and surface modification of stainless steels used as electric interconnectors in high temperature solid oxide fuel cells." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0104.

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Abstract:

Nous évaluons les aciers inoxydables ferritiques (AISI 441, AISI 444, et Crofer 22 APU) pour leur application comme éléments d'interconnexion électrique dans les SOFCs. Nous nous sommes focalisés sur la cinétique de croissance, la résistance surfacique de contact (ASR) et l'adhérence des couches d'oxyde thermique développées entre 700 et 900°C. La nuance AISI 441 a été sélectionnée comme étant compétitive pour cette application mais il est nécessaire d'améliorer l'ASR de cette dernière. Nous avons ensuite évalué l'influence de diverses modifications de surface de cette nuance en utilisant un dépôt de Ti, de TiO2 ou TiN obtenu par un PVD magnétron. Comme envisagé, nous observons que la conductivité de l'oxyde est améliorée, sans que les autres propriétés ne soient trop dégradées. Considérant l'ensemble des résultats, AISI 441 avec un dépôt de TiN est considéré comme la solution optimisée pour l'utilisation de cette nuance comme matériau d'interconnexion électrique
Ferritic stainless steels (AISI 441, AISI444, and Crofer 22 APU) were evaluated for the application as interconnects in SOFCs. The interested properties studied were growth kinetics, area specifie resistance (ASR) and adhesion of oxide scales formed on the steels ln the temperature range 700-900°C. The AISI 441 was selected as the competitive grade for this application, but it seemed necessary to improve its ASR. The further work was then to evaluate the influence of coatings on this property, with Ti, TiO2 and TiN deposition on AISI 441 by the magnetron sputtering technique. As supposed, doping of the chromia scale by titanium increased ASR without degrading the other properties to a negative extent. Basing on investigated properties, it was concluded that TiN-coated AISI 441 exhibited the best optimised properties to be applied as SOFCs interconnect

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Guérin, Jean-Dominique. "Analyse des essais de compression et de traction des aciers après solidification in situ et des essais d'indentation des aciers phosphatés." Valenciennes, 1993. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/b769f69b-4777-454d-94ad-c3bac6b6fab1.

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Abstract:

La mise en forme à chaud et à froid des aciers est étudiée avec deux types d'expérimentations : les essais à hautes températures des aciers juste après leur solidification et les essais à température ambiante des aciers phosphates. Le premier type d'expérimentation consiste à mener un essai de compression ou de traction à vitesse de traverse constante sur des éprouvettes, cylindriques pour l'essai de compression et axisymétriques à entaille circulaire pour l'essai de traction, en acier solidifie in situ. Il s'agit a partir des données expérimentales de caractériser le comportement de l'acier solidifie in situ teste. Une procédure d'essai est donc proposée et des modélisations analytiques permettent, d'une part, de déterminer le comportement élasto-thermo-viscoplastique de l'acier solidifie et, d'autre part, d'évaluer les contraintes et déformations caractéristiques dans les zones de l'éprouvette d'essai propices a l'apparition de criques. La comparaison des résultats obtenus analytiquement et par éléments finis, pour des essais de référence sur deux types d'acier, montre que les analyses proposées sont suffisamment précises pour identifier efficacement le comportement de l'acier solidifie situ. Le deuxième type d'expérimentation consiste à mener un essai d'indentation rotation sur une éprouvette cylindrique revêtue d'une ou plusieurs couches de frottement en phosphate ou stéarate de zinc. La spécificité du contact indenteur éprouvette durant la phase d'indentation de l'essai requiert une modélisation adéquate pour étudier le comportement de l'éprouvette sous la zone de contact. Un modèle par éléments finis local au contact est donc construit et des calculs sont menés pour des cas typiques de revêtements phosphates. Ce modèle par éléments finis s'avère apte à déterminer efficacement les répartitions de contraintes et de déformations dans l'éprouvette et il est ainsi opérationnel pour prédire l'efficacité du revêtement sans procéder à l'expérimentation.

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Abbadi, Mohammed. "Influence de la température et de la vitesse de chargement sur les instabilités plastiques du type PLC dans l'alliage 5182 O." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Abbadi.Mohammed.SMZ0030.pdf.

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Abstract:

Dans certains matériaux contenant des atomes de solutés diffusant vers les dislocations, on observe une déformation macroscopique hétérogène lors de sollicitations de traction pour certaines vitesses de chargement et températures d'essais, cette hétérogénéité macroscopique de la déformation est appelée « phénomène Portevin - Le Chatelier » ; elle se traduit par la présence de décrochements ou de paliers sur les courbes de traction. Chaque décrochement ou palier correspond à la propagation de bandes de déformation localisée le long de l'éprouvette de traction. L'interprétation microscopique de l'effet PLC est souvent associée à une interaction dynamique entre les nuages d'impuretés ou de solutés et les dislocations mobiles. Ces instabilités qui se développent lors de procédés de formage conduisent à une baisse de ductilité du matériau ainsi qu'à un mauvais état de surface du produit fini. Le présent travail consiste à étudier l'influence de la température et de la vitesse de chargement sur les instabilités plastiques de type Portevin-Le Chatelier dans un alliage d'aluminium de la série 5000 dans le cas d'essais de traction uniaxiale effectués à l'aide de machines dure et souple respectivement à vitesses de déformation et de contrainte imposées. Le domaine d'existence de l'effet PLC dans un diagramme log [varepsilon]. - 1/T, puis log [sigma]. - 1/T est ferme aux hautes températures et vitesses de chargement élevées. Ce résultat, prévu par des approches théoriques, est confirmé par les résultats expérimentaux de la présente étude. Les mesures expérimentales de la déformation critique [varepsilon]c à laquelle apparait l'effet PLC montrent que celle-ci présente un comportement normal aux vitesses de chargement élevées. Cependant, un comportement inverse est observe aux faibles vitesses de chargement. Les chutes de contrainte [delta][sigma] et le temps de rechargement tR augment en fonction de la déformation et tendent en général vers une valeur maximale de saturation. D'autre part, la moyenne des valeurs de [delta][sigma] à la saturation présente une décroissance lorsque la vitesse de déformation augmente avec deux valeurs de pentes assez proches de celles prévues par la théorie de la diffusion. Les résultats obtenus à partir d'essais réalisés sur machine molle nous ont permis de bien étudier les différentes caractéristiques des bandes de déformation localisée et de discuter leur évolution au cours de la déformation en fonction de la température et de la vitesse de chargement. Les variations des déformations [delta][varepsilon]b contenues dans les bandes de déformation présentent une similitude avec celles de la déformation critique [varepsilon]c : on observe pour [delta][varepsilon]b la même transition entre comportements inverse et normal. Les vitesses de propagation des bandes Vb, qui présentent les mêmes variations avec la déformation que les largeurs de bandes Wb, diminuent lorsque la vitesse de contrainte [sigma]. Augmente. Certains résultats expérimentaux ont été comparés à ceux prévus par les modèles théoriques de Hähner, Kubin-Estrin et Bréchet-Estrin
In certain material containing solutes diffusing towards dislocations, one observes a heterogeneous macroscopic deformation during tensile tests for certain loading rates and temperatures, this macroscopic heterogeneity of the deformation is called “Portevin – Le Chatelier” effect ; it results in the presence of serrations or stairs on the traction diagrams. Each serration of stair corresponds to the propagation of deformation bands located along the tensile specimen. The microscopic interpretation of PLC effect is often associated with a dynamic interaction between the clouds of impurities or solute atoms and mobile dislocations. These instabilities which develop during forming process lead to a fall of ductility of material as well as in a bad surface quality of the finished product. This work consists in studying the influence of the temperature and loading rate on plastic instabilities of type Portevin-Le Chatelier in an aluminium alloy of 5000 series in the case of uniaxial tensile tests carried out using hard and soft tensile machines respectively at imposed strain and stress rates. The domain of occurrence of PLC effect in log [varepsilon]. - 1/T, then log [sigma]. - 1/T diagram is closed at high temperatures and loading rates. This result, envisaged by theoretical approaches, is confirmed by the experimental results of this stuudy. This result, envisaged by theoretical approaches, is confirmed by the experimental results of this study. Experimental measurements of the critical strain [varepsilon]c for the oneset of repeated yielding show that [varepsilon]c presents a normal behaviour for high loading rates. However, an inverse behavior is observed at low loading rates. The stress drop [delta][sigma] and reloading times tR increase with strain and generally tend to a maximum value of saturation. Further, the average value of saturation presents a decrease when strain rate increases with two values of slopes rather close to those envisaged by the theory of the diffusion. The results obtained starting from tests carried out on soft machine enabled us to investigate different characteristics of localised deformation bands and to discuss their evolution during the deformation as function of stres rate and variopus test temperatures. The variations of band strain [delta][varepsilon]b present a similarity with those of the critical strain [varepsilon]c : one observes for [delta][varepsilon]b the same transition between inverse and normal behaviours. Band propagation velocities Vb, which present the same variations with strain that the bandwidths Wb, decrease when the stress rate [sigma]. Increases. Certain experimental results were compared with those envisaged by the theoretical models of Hähner, Kubin-Estrin and Brechet-Estrin

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Lefebvre, Gaëtan. "Commande de machine asynchrone sans capteur de vitesse : Application à la traction ferroviaire." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI129/document.

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Abstract:

Le problème de la commande de machine asynchrone sans capteur mécanique de vitesse est très étudié dans les domaines de l'automatique et de l'électrotechnique. Ce travail porte sur la faisabilité de ce type de commande sur l'ensemble de la plage de vitesse et pour tout type de machine asynchrone afin d'être utilisée en traction ferroviaire. Une étude poussée de l'observabilité permet de définir une mesure quantitative continue de l'observabilité de la vitesse de la machine, appelée index d'observabilité. La synthèse d'un observateur confirme ainsi la correspondance entre les zones de faible index d'observabilité et celles où l'observation est de mauvaise qualité. L'index d'observabilité défini dans cette thèse permet donc de prédire les performances d'observation d'un système. L'originalité principale des travaux présentés tient dans l'utilisation de cet index d'observabilité dans la commande de la machine asynchrone sans capteur mécanique de vitesse. En tirant profit du degré de liberté qu'offre la variation d'amplitude du flux, nous proposons de garantir un index d'observabilité au-dessus d'un seuil tout en respectant les autres contraintes de la commande. L'observation de la vitesse devient alors précise sur toute la plage de vitesse, et un fonctionnement long est possible en tout point sans perturber le couple réalisé. Des expérimentations sur simulateur numérique viennent confirmer ces résultats, y compris lors de phases de patinage. L'observation des paramètres électriques est également étudiée afin de garantir la précision de l'observation de vitesse. Pour cela, la sensibilité de l'observation de vitesse aux variations de paramètres électriques et l'observabilité de ces paramètres sont étudiées, permettant de définir une nouvelle stratégie d'observation des paramètres électriques. Des essais sur banc de puissance, puis en application réelle sur un train régional, valident les performances de la commande sans capteur de vitesse proposée sur toute la plage de vitesse, et son adéquation aux contraintes d'une application ferroviaire
The problem of speed sensorless control of induction machine is a well-studied problem in the field of automatic control and electrical engineering. This work addresses the problem of the feasibility of induction machine control over the whole speed range and for any type of induction machine, aiming at being used in a railway application. An intensive study of observability has defined a continuous quantitative measurement of the speed observability, named observability index. An observer was developped to confirme the correspondence between low-observability index areas and poor observation quality. The observability index defined in this thesis is thus a way to predict the observation performance of systems. The main originality of the work presented in this thesis is the use of this observability index in the induction machine speed sensorless drive. By taking advantage of the degree of freedom given by the variation of the flux amplitude, we propose to guarantee the observability index value above a given threshold while respecting the other constraints of the control. The speed observation becomes precise over the entire speed range, and a long time operation is possible on any point, without interfering with torque regulation. Experiments on real-time simulator confirm these results, including when slipping and sliding occurs. The electrical parameter observation is also studied to ensure the accuracy of speed observation. For this, the sensitivity of the speed observation to electrical parameter variations and the observability of these parameters are studied, leading to the definition of the electrical parameter observation strategy. The testings on power bench, and in real application on a regional train, validate the performance of the speed sensorless drive proposed on the entire speed range, and its suitability to the constraints of a railway application

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Revaux, Thierry. "Essais de caractérisation mécanique d'alliages métalliques après refusion et solidification in situ." Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/6951ee34-db16-4128-a234-31197a341776.

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Abstract:

Les principaux défauts nuisibles des produits métallurgiques trouvent généralement leur origine lors de la solidification ou le refroidissement. Les sollicitations thermomécaniques subies par le métal à partir de l'état liquide sont par conséquent déterminantes quant à la qualité finale des produits. Un essai de traction à chaud après refusion in situ reproduisant l'histoire thermomécanique du matériau a été développé à partir d'éprouvettes axisymétriques à entaille circulaire. La ductilité est étudiée à l'aide de cet essai et par comparaison avec des essais conventionnels effectués après réaustenitisation. Ces deux procédures ont été utilisées pour l'étude d'aciers micro alliés au Niobium-Vanadium et d'aciers inoxydables austénitiques. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence le rôle primordial du cycle thermique et de la vitesse de refroidissement sur la criquabilite à chaud. L'influence nuisible du soufre et celle bénéfique du calcium ont également été constatées. Il a été montré que la contrainte de rupture augmente linéairement avec la vitesse de déformation pour une nuance d'acier inoxydable austénitique. Pour les fontes grises, un test de retreint à vitesse de refroidissement contrôlée depuis l'état liquide a permis d'étudier l'incidence du phosphore sur l'apparition des contraintes de retrait durant le refroidissement. Enfin, des essais exploratoires sur des biomatériaux composés d'une fonte et d'un acier hautement allié au chrome, ont été entrepris afin de caractériser l'interface bimétallique et simuler le processus de fabrication des cylindres de laminoir.

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Guillou, Raphaëlle. "Étude in-situ des propriétés mécaniques de films minces d'or nanostructurés déposés sur substrats flexibles lors d'essais de traction biaxiale contrôlée sous rayonnement synchrotron." Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2271/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse propose d'étudier les effets de taille et de microstructure sur les propriétés mécaniques de films minces d'or nanostructurés déposés sur des substrats flexibles lors d'essais de traction bi-axiale. Les couches minces d'or sont déposées sur du polyimide par pulvérisation ionique, technique qui permet de contrôler la taille des grains selon la direction de croissance dans les films minces en contrôlant l'épaisseur de ces derniers. Nous avons ensuite réalisé des expériences de déformation in-situ sur ces couches minces grâce à la machine de traction bi-axiale installée sur la ligne de lumière DiffAbs du synchrotron SOLEIL, source de rayons X intense qui permet de mesurer par diffraction les déformations dans les films minces polycristallins. La première étape de ce travail a été d'effectuer des expériences de traction bi-axiale pour des chargements dits « pas à pas » en imposant différents ratios de force sur deux séries de couches minces d’or d'épaisseurs différentes afin d'étudier la limite d'élasticité en fonction du chemin de chargement choisi et de tracer une surface de charge pour les deux séries d'échantillons d'or étudiés. La deuxième étape de ce travail a consisté à valider un mode de chargement dit « continu » en comparant les propriétés mécaniques d'une même série d'échantillons d'or obtenus avec ces deux types de chargements : « pas à pas » et « continu ». Une fois validé, nous avons réalisé des expériences de traction bi-axiale sur différentes séries d'échantillons d'or possédant différentes tailles grains et architecture afin de mettre en évidence un effet de taille sur les propriétés mécaniques de films minces nanométriques
The main purpose of this thesis is to study the size and microstructure effects on the mechanical response of gold nanostructured thin films deposited on flexible substrates during biaxial tensile tests. Gold thin films are deposited onto polyimide substrates by sequenced ion sputtering technique in order to control the grain size in the growth direction. We have carried out in situ deformation experiments using the biaxial tensile device installed on the diffractometer of the DiffAbs beamline at synchrotron SOLEIL (Saint-Aubin, France), an intense X-rays source which allows to determine applied strains in polycrystalline thin films thanks to x-ray diffraction measurements. In a first step, we performed tensile biaxial tests for different load ratio using “step by step” procedure on two series of gold thin films showing different thicknesses in order to study the mechanical response analyzing the yield surface that can be extracted with the biaxial device. In a second step, we validated a continuous loading procedure which allows gaining a factor of 10 in the time frame. Validation is made by comparing the mechanical properties of two series of gold thin films investigated using “step by step” loading and “continuous” loading. After validation of the continuous loading procedure, tensile biaxial tests have been performed on different series of gold thin films with different grain size and architecture in order to put in highlight a size effect on the mechanical behavior of nanolayered thin films

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Hamadi, Kamel. "Modélisation des bifurcations et des instabilités dans les géomatériaux." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2006. http://www.theses.fr/2006ECAP1026.

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Abstract:

Les problèmes d'analyse de stabilité ont longtemps été étudiés dans le cadre de la théorie classique de la plasticité. Cette théorie fait souvent l'hypothèse de l'associativité du comportement des matériaux. Or des instabilités et des bifurcations peuvent se développer à l'intérieur strict du critère limite de plasticité dans la mesure où le matériau est "non associé". Ainsi, de nouvelles approches sont nécessaires pour prendre en compte ces modes de rupture. Le but de ce travail est donc l'étude d'un indicateur de stabilité dans les ouvrages géotechniques. Ces travaux sont basés sur le critère de Hill, qui repose sur le signe du travail de second ordre à l'échelle locale et globale. Ainsi, nous montrons que cette condition permet d'analyser le comportement instable des matériaux granulaires. En effet, les principaux résultats de l'analyse détaillée des conditions d'instabilité pour le modèle élastoplastique de l'ECP, couramment connu comme modèle de Hujeux, ont mis en évidence un large domaine potentiellement instable et l'existence d'un seul cône de directions instables avant d'atteindre la condition limite de plasticité. De plus, l'introduction de ce modèle dans un code de calcul aux éléments finis GEFDYN (développé à l'Ecole Centrale Paris) a permis la modélisation des instabilités dans les essais biaxiaux et dans plusieurs configurations géotechniques. Cela a permis de dégager les différents mécanismes déclenchant l'instabilité. De plus, la capacité du travail de second ordre à être un indicateur de stabilité est testée. Enfin, l'incidence de l'eau et de son écoulement éventuel sur les critères de rupture est analysée
For a long time, problems of stability analysis have been studied in the framework of the classical theory of plasticity. These analyses are often based on the associative hypothesis of material behaviour. However, some instabilities and bifurcations can occur strictly inside of the plasticity criterion in so far as the material is non associated. Then, new approaches are necessary to take into account these failure modes. The aim of this work is thus to develop an indicator of stability for soils. It is shown that Hill's condition of stability (positiveness of the second order work) allows to exhibit the unstable behaviour of granular materials. Indeed, the results from the detailed analysis of the instability conditions for the ECP elastoplastic model, commonly known as the Hujeux model, highlighted a large domain potentially unstable and the existence of a cone of unstable directions before the limit plasticity condition. Moreover, the introduction of this model in a finite element software with coupled hydro-mechanical behaviour (GEFDYN, Ecole Centrale Paris) is described. The analysis of stability with this model is first applied to a biaxial test with plane strain conditions and then to geotechnical stability problems. This study allows to underline the various mechanisms initiating the instability. Moreover, the capacity of the second order work criterion to be an indicator of stability is tested. Finally, the incidence of water and its possible flow on the failure criteria is analyzed

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Vafiadès, Virginie. "Caractérisations microstructurale et mécanique de mousses de nickel à cellules ouvertes pour batteries de véhicules hybrides." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1199.

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Abstract:

"Le procédé de fabrication des mousses de nickel consiste à déposer environ 10 microns de nickel sur une mousse de polyuréthanne. Le principal objectif de cette étude est la réduction des coûts de production. La dégradation du polymère est étudiée par analyse thermogravimétrique et conduit à la superposition de trois phénomènes. Après déconvolution des courbes ATG, un modèle de dégradation thermique est proposé. L'influence de la taille de grains sur les propriétés mécaniques de la mousse est étudiée. Les parois des brins de nickel étant fines, les résultats sont comparés avec ceux de feuillards de nickel. Lorsque la microstructure devient " bambou ", la limite d'élasticité reste constante. Un modèle mécanique est présenté en incorporant l'effet de la taille des grains. Les piles à combustible, fonctionnant à de plus hautes températures, constituent un autre marché. Des essais de fluage en traction ont été réalisés et les paramètres de fluage ont été incorporés dans deux modèles mécaniques. "
The nickel foam production at NiTECH starts with a 10 microns thick coating of nickel onto an open-cell polyurethane foam. The major aim of this study is to reduce the costs of production. For that purpose, the thermal degradation of the polyurethane foam is studied by thermogravimetric analysis and involves three superimposed phenomena. Afterwards, the three phenomena are separated and the thermal degradation is modeled. The dependence of the mechanical behavior of nickel foams upon grain size is studied. The foam walls being very thin, the result is compared with that of nickel foils. Once the microstructure becomes "bamboo", the yield strength remains constant. A mechanical model is finally presented incorporating the grain size effect. Besides, an other application of nickel foam could be found in the fuel cells operating at high temperatures. Tensile creep tests were carried out and the creep parameters were estimated experimentally and incorporated in two mechanical models

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Alami, Jaafar el. "Recherche par des essais de traction lente des conditions de corrosion sous contrainte d'aciers faiblement allies." Paris, ENSAM, 1987. http://www.theses.fr/1987ENAM0006.

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Abstract:

Validation et application d'une technique d'etude de la corrosion sous contraintes: l'essai de traction lente. Definition d'une procedure experimentale pour la preparation des eprouvettes et choix de conditions experimentales optimales. Confirmation par l'essai de traction lente des resultats obtenus dans le cas de deux aciers 10cd9-10 et z10cdnbv0-2 lors d'essais statiques. Application de la methode de traction lente a la recherche des conditions de fissuration a 95**(o)c de deux aciers utilises dans les turbines francaises (20cnd8 et 26ncdv14-7)

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Chareyre, Bruno. "Modélisation du comportement d'ouvrages composites sol-géosynthétique par éléments discrets : application aux ancrages en tranchées en tête de talus." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00486807.

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Abstract:

De nombreux ouvrages géotechniques sont réalisés en associant à un sol des nappes polymères appelées géosynthétiques. Leur comportement mécanique est largement régi par les mécanismes d'interface sol-géosynthétique - avec d'importants déplacements relatifs - et caractérisé par une grande déformabilité. Les approches de type "milieu continu" posant dans ce cas des problèmes importants, on propose une modélisation par la méthode des éléments discrets (DEM), dans laquelle le sol est représenté par un assemblage de particules bidimensionnelles. Si la DEM permet bien de résoudre certains des problèmes rencontrés par les approches de type "milieu continu", elle pose aussi de nouvelles questions. Comment caler les paramètres micromécaniques du modèle (lois de contact entre particules) quand le comportement du sol est exclusivement caractérisé à l'échelle macroscopique ? Et comment modéliser un géosynthétique avec des éléments initialement destinés à l'étude des milieux granulaires ? Pour répondre à la première question, nous proposons ici une approche par "analogie macroscopique". Des essais biaxiaux de compression sont simulés pour calibrer le modèle, déduire des lois d'échelle, et déterminer des paramètres micromécaniques tels que le comportement macroscopique induit approche celui du sol réel. Faute de réponse satisfaisante à la deuxième question, nous développons un modèle spécifiquement destiné à simuler le comportement des géosynthétiques (modèle DSEM). Le couplage DEM-DSEM peut ensuite être appliqué à l'étude des ancrages géosynthétiques en tranchées, ouvrages pour lesquels des méthodes de dimensionnement fiables font défaut. On montre par comparaison avec des essais en vraie grandeur que les résultats des simulations sont satisfaisants tant sur le plan qualitatif que quantitatif. L'analyse des mécanismes de rupture simulés permet d'expliquer les déficiences des méthodes de dimensionnement actuelles et, finalement, de proposer des expressions analytiques mieux adaptées.

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Foucault, Alexandre. "Modélisation du comportement cyclique des ouvrages en terre intégrant des techniques de régularisation." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00534665.

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Abstract:

L'objectif technique majeur de cette thèse se rapporte au développement d'un outilde simulation numérique fiable et robuste adapté à la maîtrise et la connaissance dufonctionnement mécanique des ouvrages géotechniques. Cet outil de simulation doitnotamment permettre une maîtrise des scénarii les plus pénalisants pour leur tenue,notamment sous l'aléa sismique.La qualité des résultats d'un tel outil dans le cadre de la méthode des éléments finisest fonction du modèle de comportement utilisé, de la qualité de l'intégration dumodèle et de sa résolution numérique. Dans le cadre de ce travail, le modèleélastoplastique de comportement cyclique des sols de l'ECP (dit de Hujeux) a étéintroduit dans Code_Aster selon un schéma d'intégration implicite, permettant ainsiune représentation fine et précise des phénomènes mis en jeu durant l'aléasismique. Ce modèle possède également l'avantage d'être adapté au comportementde différents types de sols dans le cadre des milieux poreux sous l'hypothèse despetites déformations. Après validation sur des chemins de chargement variés, lemodèle est à présent utilisé pour la simulation de la construction par couches, de lamise en eau et de la tenue sismique de barrages en terre.Le caractère non standard et adoucissant de ce modèle conduit à mettre en oeuvredes techniques de régularisation pour résoudre le problème de dépendancepathologique des résultats aux maillages lors de l'apparition de modes de ruinelocalisée. Le modèle de second gradient de dilatation est utilisé en complément aumodèle de comportement de Hujeux pour contrôler la largeur des bandes delocalisation apparaissant sur les structures étudiées. La prise en compte d'unecinématique enrichie permet de rendre objectives aux maillages les réponses desstructures durant leur phase d'adoucissement mais n'instaure pas l'unicité dessolutions aux problèmes posés suite aux instabilités. Dans le cadre d'essaisbiaxiaux drainés sur des matériaux dilatants exprimés au sein des milieux dusecond gradient de dilatation, il est apparu une dépendance de la largeur desbandes de cisaillement à l'état de contraintes initial en plus des propriétés desmatériaux.A partir d'un exemple analytique d'une bande de matériau cisaillée, cettedépendance a pu être exprimée, comparée et maîtrisée en fonction des paramètresde régularisation par rapport aux résultats des simulations numériques. L'extensionde cette approche à un cas de stabilité de pente sous chargement d'une fondationsuperficielle a ensuite été entrepris. La dépendance des largeurs de bandes à l'étatde contraintes initial est apparue comme un élément clé de la maîtrise du couplageentre le modèle de second gradient de dilatation et les modèles de type Cam-Clay

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Tran, Hoang Son. "Identification d'un modèle de plasticité cristalline par recalage éléments finis sur des mesures de champs cinématiques issues d'un essai de traction sur des multicristaux d'aluminium pur élaborés par écrouissage critique." Paris 13, 2013. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/secure/edgalilee_th_2013_Tran_Hoang.pdf.

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Abstract:

Durant les quinze dernières années, l’étude de la plasticité des multicristaux connait un regain d’intérêt suite au développement de la dynamique des dislocations et la technique des mesures de champs cinématiques. Ce travail vise à utiliser ces dernières afin d’identifier les paramètres de modèles de comportement cristallin. Il s’articule autour de trois parties principales : La première partie a concerné l’élaboration d’éprouvettes multicristallines avec une seule couche de grains quasi-colonnaires de tailles centimétriques à partir de plaques d'aluminium de pureté commerciale (99,5%). Ce résultat a été obtenu grâce à l’optimisation de la procédure en utilisant des mesures de champs de déformation sur des éprouvettes trapézoïdales ayant subi différentes gammes de déformation et de traitement thermique. L’orientation des grains des deux multicristaux sélectionnés a été mesurée par diffraction en utilisant la méthode de Laue. La deuxième partie présente les essais de traction sur ces deux multicristaux. Les champs cinématiques ont été mesurés par la méthode de stéréo-corrélation avec une résolution de 2×10-4 grâce à une calibration du système de mesure. Ces champs de déplacements ont permis, en plus de calculer les fonctions coût, d’utiliser des conditions aux limites expérimentales et de suivre les déplacements des joints de grains. L’observation des lignes de lissement a été réalisée dans le MEB sur la face B du deuxième multicristal. La dernière partie de cette étude s’est déroulée sur deux phases. La première concerne la mise en œuvre du protocole d’identification sur le premier multicristal en minimisant une fonction coût qui est une somme pondérée des écarts sur les champs de déplacements et la force. Le jeu identifié a permis une très bonne prévision de la force et des champs cinématiques. La deuxième phase a eu comme objectif la validation du jeu identifié dans la phase précédente en l’utilisant comme paramètres du modèle pour une simulation de l’essai de traction du deuxième multicristal. Cette validation s’est basée sur quatre types d’informations : les champs de déformations, la courbe force-déplacement, la forme des grains et les traces de glissement. On obtient là aussi une très bonne concordance entre simulation et mesure malgré l’utilisation d’un modèle phénoménologique de la plasticité cristalline
The purpose of this study is to propose a procedure to identify the parameters of a constitutive model for the mechanical behaviour of single crystal. This procedure consists in a quantitative comparison between finite element simulations of multicrystalline aggregates with experimental results (Force-Displacement curve and strain fields). The kinematic measurement is done thanks to the digital image correlation technique. The optimal values of the material parameters are derived by a minimization of a total cost function which is a weighted sum between two costs functions calculated respectively on the strain field defined on the same area and the tensile force. This study is divided into three stages : The first stage was the preparation of multicrystal samples. The main purpose of the experiment is to study the influence of main parameters to optimize the elaboration process. We have succeeded in producing Aluminium multicrystals with a single layer of quasi-columnar grains of centimeter size and single crystals. The second stage concerns the mechanical test on multicrystals. The samples used in this study contain few centimetre grains crystallographically oriented by X-ray diffraction technique have been analysed at different deformation stages. We examine the scheme of high plastic strain heterogeneity and its evolution with load. The results obtained allow exploiting the identification procedure. The last stage of this study concerns the identification and validation. The finite element mesh geometry is based on the actual 3D morphology of grains. The sensitivity of the strains fields and the global behaviour due to the model parameters and then the crystal orientations were discussed. The influence of some key-elements entering in the identification procedure such as: zones and stages of deformation, the initial set of parameters, the fineness of the mesh and the weights are studied. Another multicrystal was used to validate the identified parameters. In any cases, a good agreement is obtained on the global curve and the prediction of the strain fields

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Déprez, Pascal. "Contribution à l'étude de la forgeabilité et de la criquabilité des aciers de coulée continue." Valenciennes, 1993. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/7bbe5533-fb40-4a89-a728-8816cc7f22f3.

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Abstract:

L’un des enjeux actuels de la sidérurgie concerne l'enfournement à chaud des produits de coulée continue avant laminage. Il devient donc primordial d'éviter l'apparition de criques d'origine thermique ou mécanique. Un essai de traction à chaud après refusion, sans phase de retour à la température ambiante, a été développé de façon à reproduire la microstructure des produits de coulée continue. Les résultats obtenus sur différentes nuances d'aciers ont permis de mettre en évidence des écarts significatifs de ductilité et de sensibilité à la crique, dans les gammes de températures concernées, entre les essais conventionnels par reausténisation et les essais après fusion in situ. Ces écarts se justifient par la taille des grains austénitiques, la répartition des ségrégations, la cinétique de formation de la ferrite ou encore l'aptitude à la recristallisation dynamique de l'austénite. L’influence du mode de solidification, de la teneur en carbone et de la présence d'éléments de microalliage tels le niobium et le vanadium a été étudiée. Les modes de rupture ont été analysés pour différentes conditions de déformation. Il a été montré que l'évaluation objective de la forgeabilité et de la criquabilité, nécessitait le recours à des essais prenant en compte l'histoire thermique du métal, en particulier pour les aciers présentant une réaction péritectique durant la solidification.

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Mokni, Moncef. "Relations entre déformations en masse et déformations localisées dans les matériaux granulaires." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10185.

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Abstract:

On presente une etude experimentale de la localisation de la deformation en bandes de cisaillement dans les materiaux granulaires et une etude theorique de la sensibilite du modele cloe a certains parametres. L'etude experimentale est realisee en deux volets: 1) le premier volet de l'etude concerne le phenomene de la localisation de la deformation au triaxial axisymetrique, avec visualisation quantitative de l'apparition et du developpement de la localisation au cours de l'essai par la methode tomodensitometrique scanner a rayons x. De nouveaux elements ont ete apportes concernant l'influence des conditions aux limites et l'existence d'une densite limite dans les bandes de cisaillement en grande deformation. 2) le deuxieme volet de l'etude concerne la localisation a l'appareil biaxial en deformation plane. On analyse l'influence de quelques facteurs importants (geometrie, granulometrie, compacite) sur l'apparition et le developpement de la localisation en conditions drainees. En revanche, des elements complementaires interessants sont presentes concernant la localisation au biaxial en regime non draine. La partie theorique concerne la prediction de la localisation par la loi de comportement cloe. Une etude de la sensibilite du modele cloe a certaines constantes internes est presentee. Une modelisation des essais de deformation plane non drainee est realisee. Les resultats experimentaux presentes dans le cadre de ce travail constituent une base de donnees d'identification de la loi cloe et en particulier des modules de cisaillement

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Verron, Erwan. "Contribution expérimentale et numérique aux procédés de moulage par soufflage et de thermoformage." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833721.

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Abstract:

Les procédés de mise en forme de corps creux plastiques, tels que le moulage par soufflage et le thermoformage) mettent en jeu des phénomènes de déformations viscoélastiques des polymères à haute température. Dans le cadre de la simulation numérique par déments finis de ces procédés) la connaissance du comportement structurel non-linéaire de ces polymères est donc primordiale. Dans ce contexte, nous avons réalisé un montage expérimental de soufflage de membranes planes permettant la reproduction des états de déformations biaxiaux rencontrés lors des procédés. Une campagne d'essais de soufflage sous débit constant d'air a ainsi pu être menée sur l' ABS (Acrylonitrile butadiène styrène), ce qui nous a permis de mettre en évidence le caractère viscoélastique de ce matériau ainsi que l'importance de l'évolution de la pression à l'intérieur de la bulle. De plus, les constantes de diverses lois de comportement hyperélastiques et viscoélastiques non-linéaires ont été identifiées avec succès à partir de ces essais. Dans un second temps, nous avons développé un code de calcul par éléments finis pour simuler ces procédés, en y implantant les lois de comportement précédentes. La paraison est modélisée par des éléments finis de membrane triangulaires à trois noeuds et la formulation du problème est dynamique. Le contact entre les parois du moule et la paraison est supposé collant. Pour la résolution, nous utilisons un schéma d'intégration temporelle explicite. De plus, un module de raffinement de maillage prenant en considération les changements de géométrie a été développé. Pour une meilleure prise en compte du contexte industriel, il est possible d'imposer à la paraison un débit d'air plutôt qu'un chargement en pression. Des comparaisons avec des résultats semi-analytiques et expérimentaux ont permis de valider cet outil.

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Attar, Ahmed. "Le béton renforcé de fibres metalliques, matériau anisotrope et hétérogène : caractérisation et modélisation du comportement en traction uniaxiale." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0011.

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Abstract:

Les résultats des essais d'identification des paramètres de la loi de comportement en traction disponibles pour les bétons renforcés de fibres métalliques, ne peuvent généralement rendre compte de manière satisfaisante des capacités réelles du matériau. On cherche à apprécier la sensibilité des grandeurs caractéristiques de la loi de comportement (la résistance en traction f#t et l'énergie de post-fissuration g#f) aux facteurs relatifs a la constitution du corps d'épreuve et aux conditions expérimentales. En suivant la méthodologie des plans d'expériences qui permet d'adopter une démarche formelle dans la définition des essais et d'apprécier la confiance a accorder aux résultats expérimentaux, on définit un modèle rhéologique pour les réponses ainsi retenues. Huit facteurs ont été pris en compte. Certains aspects macroscopique du comportement, ne peuvent être expliques que par une analyse portée a l'échelle micro. Une attention particulière est consacrée à l'étude de l'hétérogénéité et l'anisotropie du matériau. Les modèles de comportement élaborés, sont introduits dans un code de calcul aux éléments finis qui a permis en mettant a profit la théorie de la fissure distribuée, d'apprécier l'apport des fibres sur le comportement global des poutres en flexion

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Choi, Won Jong. "Variation de structure du polycarbonate vitreux pendant l'essai de traction observe par mesure du module d'young et du frottement interne." Poitiers, 1986. http://www.theses.fr/1986POIT2280.

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Belhabib, Sofiane. "Développement d'un essai de traction hétérogène et identification d'une loi d'écrouissage et d'un critère de plasticité par recalage éléments finis sur des mesures de champs de déformation finies obtenues par corrélation d'images numériques." Paris 13, 2007. http://www.theses.fr/2007PA132029.

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Lemarignier, Thierry. "Fissuration des chaussées en béton armé continu au jeune âge." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523285.

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Abstract:

Cette étude a pour but de contribuer à une meilleure connaissance du comportement mécanique des chaussées en béton armé continu vis-à-vis de la fissuration. Après avoir effectué des rappels sur le béton, une analyse de la liaison mécanique entre le béton et l'acier, on présente comment les problèmes de contact peuvent être traités par la méthode des éléments finis. Une amélioration des essais d'adhérence nous a permis de pratiquer un nouveau test : l'essai ABA. Les résultats tirés de cette étude expérimentale ont permis de caler les paramètres intervenant dans la modélisation numérique de l'interface acier-béton. Pour mieux comprendre l'origine de la fissuration, un dispositif et un processus expérimental ont été mis au point pour permettre de simuler, en laboratoire, sur des essais en vraie grandeur, ce type de comportement. Il a permis de mettre en évidence les déformations thermiques au jeune âge durant la prise du béton. On a montré l'importance de l'épaisseur de béton et du taux d'acier, l'importance de la nature de la liaison entre la dalle et son support, et, pour le schéma de fissuration, l'influence du type d'armature (HA ou Flexarm). En outre, le développement des caractéristiques mécaniques et l'évolution du retrait libre ont été précisés à partir d'éprouvettes témoins. Pour finir, une comparaison des résultats obtenus avec ceux donnés par le modèle numérique est menée.

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Amani, Yasin. "Modélisation basée sur données de tomographie aux rayons X de l'endommagement et de la conductivité thermique dans les matériaux cellulaires métalliques." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI036/document.

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Abstract:

Les propriétés des matériaux cellulaires dépendent de leur architecture et des défauts de coulée. L'architecture se réfère à la forme et la distribution de la phase solide. Les défauts correspondent à la présence et aux distributions des cavités et d'intermétalliques dans la phase solide du fait de la procédure de fabrication. Deux types de matériaux produits de différentes façons sont étudiés dans cette thèse. D'une part, deux mousses ERG de tailles de pores différentes ont été choisies pour étudier l'effet de la présence des intermétalliques sur la plasticité et l'endommagement. Des tests de micro-traction et des expériences de nanoindentation ont été réalisés sur des éprouvettes extraites de la mousse pour déterminer leur comportement micro-élastoplastique de la phase solide. D'autre part, deux structures ayant la même forme et le même motif répétitif, mais différentes épaisseurs d'entretoises et de nœuds ont été produites par fusion sélective par laser pour étudier aussi la plasticité et l'endommagement. Ce travail de thèse visait à développer une procédure de modélisation par éléments finis générique basée sur les images 3D pour prendre en compte l'effet de la porosité locale et la présence des intermétalliques dans le comportement. Les états initiaux des échantillons ont été numérisés en utilisant des méthodes de tomographie "locale" et "stitching" à haute résolution. Les géométries 3D maillées, la porosité locale et les propriétés élastiques-plastiques de chaque élément ont été directement renseignées à partir des images 3D à haute résolution. Les procédures de déformation et de rupture des échantillons ont été illustrées en effectuant des expériences in-situ/ex-situ couplées à une numérisation tomographique à basse résolution. Des modèles éléments finis conformes à l'image 3D ont été développés pour la simulation des essais de traction/compression et montrent que la prise en compte des hétérogénéités locales de microstructure permet de prédire plus finement le comportement mécanique des structures cellulaires, en particulier dans la rupture. L'étude visait également à déterminer la conductivité thermique d'une mousse ERG hautement poreuse en utilisant des calculs par éléments finis basés sur l'image. Les résultats ont été vérifiés en comparant avec la conductivité thermique mesurée à partir des expériences de plaques chauffées
The properties of cellular materials depend on their architecture and casting defects. The architecture refers to shape and distribution of the solid phase. Defects correspond to the presence and distribution of cavities or intermetallic particles in the solid phase due to the fabrication procedure. Two types of materials produced by different fabricating routes are studied in this manuscript. On the one hand, two ERG foams with different cell sizes were chosen to study the effect of the presence of intermetallic particles on the plasticity and damage. Micro-tensile tests and nanoindentation experiment were also performed on the struts extracted from the foam to determine their micro elastoplastic behaviour. On the other hand, two structures with the same shape and repetitive pattern but different struts and nodes thicknesses were produced by selective laser melting manufacturing route to study the effect of porosity on plasticity and damage. This PhD-work aimed at developing a generic image-based finite element procedure to take into account the effect of the local porosity and the presence of intermetallic particles into the finite element simulations of the cellular materials. The initial state of the samples was pictured by performing high resolution "local" tomography and "stitching" methods. The 3D geometries were meshed and the local porosity and elastic-plastic properties of each element were directly informed according to high-resolution 3D images. The deformation and fracture procedures of the samples were pictured by performing in-situ/ex-situ experiments coupled with low-resolution tomography scanning. 3D image-based finite element models were developed for the simulation of the tension/compression tests. The microstructurally informed FE models better capture the mechanical behaviour of the cellular structures, especially for the prediction of the fracture. The study also aimed at determining the thermal conductivity of a highly porous ERG foam using image-based finite element calculations. The results were verified by comparing with the measured thermal conductivity from guarded hot plates experiments

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Fayolle, Bruno. "Fragilisation du polypropylène induite par oxydation." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2001. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004023.

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Abstract:

Nous avons étudié le vieillissement thermooxydant de films de polypropylène isotactique (iPP) dans l'intervalle de température 70-150°C par des méthodes classiques (spectrométrie IR, essai de traction) et moins courantes (mesure de masse molaire), voire relativement nouvelles (travail essentiel de rupture EWF). Il apparaît que le polymère, initialement fortement ductile, adopte un comportement fragile (en traction) alors que le phénomène d'oxydation est encore indétectable par IR. Cette fragilisation, correspondant à une localisation de la déformation plastique, apparaît comme une conséquence d'un processus de coupure de chaîne de type aléatoire : la transition ductile-fragile se manifeste lorsque la masse molaire en poids atteint une valeur critique M'C=200 kg/mol, ce qui est compatible avec les données disponibles sur des échantillons vierges de masse molaire variable. Ce résultat est donc difficile à concilier avec les théories, courantes dans la littérature, selon lesquelles la fragilisation serait attribuable à la formation de défauts induits par oxydation hétérogène à petite échelle. L'analyse approfondie des résultats suggère au contraire que l'oxydation est homogène (dans la phase amorphe) et affecte la connectivité interlamellaire dont on connaît le rôle crucial dans le processus de déformation plastique. Partant de ce constat, nous avons élaboré un modèle cinétique rendant compte de l'évolution de la structure, en particulier de la masse molaire, dans lequel un couplage réaction-diffusion permet de prédire la distribution des produits d'oxydation à tout instant. Nous avons utilisé ce modèle pour prédire la durée de vie, le critère de fin de vie étant la fragilisation, soit M=M'C. La confrontation avec l'expérience (allure des courbes cinétiques, valeur des durées de vie, profil de distribution des produits d'oxydation dans l'épaisseur) démontre les capacités prédictives du modèle dont la caractéristique principale est qu'il ne comporte pas de paramètre empirique.

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Chastand, Victor. "Etude du comportement mécanique et des mécanismes d'endommagement de pièces métalliques réalisées par fabrication additive." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0012/document.

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Abstract:

La fabrication additive est un procédé offrant de nouvelles opportunités aux industriels pour fabriquer des pièces complexes, sans outillage spécifique et en optimisant la matière utilisée.Cette thèse présente les propriétés mécaniques de pièces réalisées par fabrication additive et l’analyse des mécanismes d’endommagement associés, en ayant comme référence les propriétés mécaniques des procédés de fonderie et de corroyage. Ce type d’analyse est indispensable pour l’industrialisation du procédé.Les propriétés en traction et en fatigue, sur des éprouvettes en titane Ti-6Al-4V et en aluminium AlSi7Mg0,6, ont été mesurées. Les effets du procédé de fabrication, de la direction de fabrication, du post-usinage et des post-traitements thermiques ont été comparés. Les propriétés sont au moins au niveau de la fonderie.Ces résultats ont été analysés en corrélation avec les microstructures et les faciès de rupture, afin de dégager des mécanismes d’endommagement. Les critères permettant de mesurer la criticité des défauts ont été définis.Certaines de ces hypothèses ont pu être vérifiées grâce à des essais de traction in situ au micro tomographe
Additive manufacturing offers new opportunities for industries to manufacture complex parts with no additional tooling and better optimization of the material used.This thesis is about the analysis of the mechanical properties and the damaging mechanisms of parts produced by additive manufacturing, using mechanical properties of casted and wrought parts as reference. This type of analysis is necessary in order to industrialize the process.The tensile and fatigue properties on Titanium Ti-6Al-4V and Aluminium AlSi7Mg0,6 were measured. The effects of the process, the manufacturing direction, the post-machining and the post-heat treatments were compared. Properties are at least at the level of casting.A correlation of these results with microstructures and fracture surfaces was made in order to extract the damaging mechanisms. A method to measure the criticity of the defects in a part was defined. Some of these hypotheses were verified using microtomographic in situ tensile tests

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Teaca, Mihaela. "Caractérisation expérimentale et modélisation de la déformation plastique des tôles métalliques." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ028S/document.

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Abstract:

La détermination précise du comportement plastique des tôles métalliques anisotropes est un élément clé d'une simulation numérique fiable des procédés de mise en forme par emboutissage. Dans cette étude, nous avons mis au point une procédure d'identification paramétrique d'un modèle de surface de plasticité anisotrope à 8 paramètres, qui s'appuie sur des essais classiques de traction uniaxiale selon différentes orientations de l'éprouvette, mais aussi sur des essais de traction biaxiale hétérogènes. Ces derniers ont d'abord nécessité la conception de 2 types d'éprouvettes cruciformes qui, sollicitées en traction biaxiale, sont soumises à des champs de déformation couvrant le domaine allant de la traction uniaxiale à la traction équibiaxiale. L'analyse des essais de traction permet tout d'abord de déterminer les paramètres d'écrouissage ainsi que certains des paramètres de la fonction de charge liés à l'anisotropie en déformation et l'anisotropie en contrainte des matériaux. Les autres paramètres de la fonction de charge, qui interviennent dans la définition de la forme de la surface de plasticité dans le domaine de l'expansion, sont ensuite obtenus à l'aide d'une méthode d'identification minimisant l'écart entre les champs de déformation obtenus expérimentalement par une méthode d'analyse d’images, et ceux déterminés par simulation des essais à l'aide d'un code de calcul par éléments finis. La procédure d'identification a été appliquée à deux nuances d'aciers pour emboutissage, un acier inoxydable AISI304, et deux alliages d'aluminium. Les résultats montrent la grande sensibilité de la méthode d'identification proposée. Des essais de validation sont également présentés
The precise determination of the plastic behaviour of anisotropic sheet metals is a key element for obtaining reliable results in numerical simulations of forming processes. In this study, an identification procedure has been developed using an 8- parameter yield surface model. The procedure is based on the analysis of both classical uniaxial tension tests performed along different directions, and heterogeneous biaxial tensile tests. Two types of cruciform specimens have been designed to this end. Under biaxial stretching, the specimens are submitted to strain fields covering the range from uniaxial tension to equibiaxial tension. First, the analysis of uniaxial tensile tests allows us to determine strain-hardening parameters, and yield function parameters related to strain- and stress-anisotropy. Then, the other yield function parameters defining the shape of the yield surface in the biaxial stretching range are obtained using an identification procedure which minimizes the difference between strain fields obtained experimentally by an image correlation method, and strain fields determined by numerical simulations using a finite element code. The identification procedure has been applied to 2 steels of deep-drawing quality, an AISI304 stainless steel and two aluminium alloys. The results display the high sensitivity of the proposed identification method. Validation tests are also presented

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Dessolier, Thibaut. "Effet de la température sur les hétérogénéités de déformation plastique dans les alliages de magnésium." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI094/document.

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Abstract:

L’objectif de cette étude est de quantifier la contribution intra et intergranulaire lors d’une sollicitation à haute température d’un alliage de magnésium (AZ31). Afin de répondre à cette problématique scientifique, un essai de traction in situ à haute température dans un MEB a été mis en place. Un important travail de développement a été réalisé autour de cet essai afin de lever un nombre de verrous technique conséquent. Ces verrous expliquent en partie pourquoi il existe aujourd’hui peu d’étude in situ à haute température sur des alliages de magnésium. Un marqueur local ayant la forme d’une microgrille a été déposé sur notre échantillon étant donné que celui-ci n’offre aucun contraste local pour la corrélation d’image numérique (CIN). Afin le dépôt du marqueur local, une cartographie EBSD a été réalisée. À l’aide des joints de grains issus de la carte EBSD, on peut venir superposer les joints de grains aux champs de déformation issue de la CIN.À l’aide des essais de traction in situ à haute température, on a pu mettre en avant l’effet de la température sur les différents mécanismes de déformation actif. Tout ce travail de développement nous permet ainsi de pouvoir localiser les hétérogénéités de déformation plastique à la fois en fonction de l’évolution de la déformation et pour plusieurs températures. D’après les essais menés, on a pu mettre en évidence le fait que plus la température est élevée, que plus les hétérogénéités de déformation plastique se localisent au voisinage des joints de grains. Basé sur une hypothèse cœur/manteau, on a pu venir quantifier la contribution intergranulaire, et mettre en avant que celle-ci devenait plus importante avec la température
The aim of this study is to quantify the intra and intergranular contribution of the deformation during a high temperature micromechanical test on a magnesium alloy (AZ31). In order to answer this scientific issue, we have developed an in situ tensile test at high temperature within a SEM. It has required a significant preparation work in order to push the current technical limits of this type of test on magnesium alloy. These technical limits can partly explain why there are currently few in situ studies at high temperature on magnesium alloys. A local marker in the form of a microgrid was placed on our sample as it does not provide any local contrast for digital image correlation (DIC). Before the deposition of the microgrid, EBSD mapping was made. Using the grain boundaries from the EBSD, we can superimpose the deformed grain boundaries on the strain map from the DIC.Using high temperature in-situ tensile tests, we were able to highlight the effect of the temperature on the different active deformation mechanisms. This whole development work enables us to locate the plastic deformation heterogeneities both according to the evolution of the deformation and for several temperatures. From the tests conducted, it has been shown that the higher the temperature, the more heterogeneous the plastic deformation heterogeneities are located in the vicinity of the grain boundaries. Based on a heart/coat hypothesis, we were able to quantify the intra and intergranular contribution, and show that it became more important with temperature

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Hakem, Naoual. "Etude de l'interaction des dommages de fatigue et de deformation progressive : effet d'un chargement primaire (entraction) sur la resistance a la fatigue oligocyclique en torsion de l'acier 304l a temperature ambiante." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066422.

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Abstract:

Etude experimentale sur des eprouvettes tubulaires minces soumises a une variation cyclique d'un angle de torsion sur laquelle est superposee une contrainte de traction constante. Determination d'une courbe de resistance a la fatigue pour chaque niveau de chargement primaire. L'effet du chargement primaire conduit, a une reduction sensible du terme d'endurance dans l'equation de resistance a la fatigue. La rupture a lieu par fatigue et non par deformation, plastique excessive. Analyse de la reduction de la duree de vie associee a l'application d'un changement primaire

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Morin, Cedric. "Elaboration par frittage flash de composés céramique/métal pour la protection balistique." Thesis, Dijon, 2012. http://www.theses.fr/2012DIJOS004/document.

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Abstract:

Ce manuscrit de thèse porte sur l’élaboration de nouveaux matériaux pour la protection balistique grâce à l’apport du procédé de frittage flash. Il s’agit, en effet, d’associer deux composés possédant des températures de frittage éloignées, tels que l’alumine et l’aluminium, matériaux de référence utilisés dans la protection balistique.La première voie testée était un assemblage bi-matériau, réalisé par frittage d’une poudre d’aluminium sur un plot d’alumine préalablement fritté. Cette étude a permis d’observer la formation de la liaison alumine/aluminium par microscopie électronique à balayage et en transmission et d’optimiser les paramètres d’assemblage pour l’obtention d’un bi-matériau possédant une forte cohésion interfaciale. Des outils de caractérisation adaptés (diffraction des rayons X et indentation Vickers) ont mis en évidence des contraintes résiduelles dans la céramique qui résultent de la différence de coefficients de dilatation thermique entre les deux composés lors du refroidissement du bi-matériau. Ces assemblages ont également fait l’objet d’essais statiques (essais de traction indirects) et d’essais dynamiques (tirs balistiques). Ces essais ont démontré la très grandec ohésion des assemblages et ont permis de valider la pertinence de l’étude de matériaux de protection balistique par des essais statiques, qui sont plus faciles à mettre en oeuvre.L’autre voie envisagée était de fritter en une seule étape un matériau à gradient de composition, de l’alumine pure à l'aluminium pur avec une interphase constituée de mélanges alumine/aluminium. D’un point de vue technique, le frittage flash a démontré sa capacité à générer un gradient de température de plusieurs centaines de degrés à l’intérieur d’un échantillon de quelques millimètres de haut, grâce à l'utilisation d'un moulede forme spécifique. Malheureusement, la mauvaise mouillabilité de l’alumine par l’aluminium n’a pas permis d’abaisser la température de frittage des mélanges alumine/aluminium par rapport à l’alumine pure. Elle a au contraire conduit à augmenter la température de frittage des mélanges de ~200 °C, empêchant l’élaboration du matériau à gradient de composition. Cette voie a tout de même permis l’élaboration de composites denses (>99 %) à matrice d'alumine avec de faibles quantités d'aluminium, de l'ordre de 5 % en masse
This dissertation describes the synthesis of new components for ballistic protection with the assistance of flash sintering. Indeed, the objective is to associate two compounds showing very different sintering temperatures – such as alumina and aluminum, two reference materials for ballistic protection applications.The first synthesis method tested was the elaboration of a bi-material via the sintering of aluminump owder on alumina bulks. This study permitted to observe the formation of the alumina/aluminum bonding by scanning and transmission electron microscopy and to optimize the assembly parameters in order to obtain a bimaterials howing a strong interfacial cohesion. Adapted characterization techniques (X-rays diffraction and Vickers indentation) revealed residual stresses inside the ceramic that stemmed from the difference of thermal expansion coefficients between the two compounds during the cooling of the bi-material. Moreover, these assemblies have been tested with static (indirect tensile) tests and dynamic (ballistic) tests. These tests evincedthe very strong cohesion of the assemblies and permitted to confirm the relevance of static tests, which are easierto set up, for the evaluation of materials for ballistic protection.The other synthesis method considered was the one step sintering of a material displaying a gradient of composition, from pure alumina to pure aluminum with an interphase constituted by alumina/aluminum combinations. From a technical point of view, the flash sintering process proved capable of generating a thermal gradient of several hundreds of degrees inside a sample a few millimeters high, thanks to the use of a specific shape die. Unfortunately, the limited wetting of alumina by aluminum prevents the sintering of the alumina/aluminum mixtures from temperatures being lower than that of pure alumina. On the contrary, this limited wetting leads to an increase in the sintering temperature of the composites of ~200 °C and prevents the preparation of a material showing a composition gradient. Nevertheless, this method permits the synthesis of dense alumina composites (<99 %) containing ~5 wt.% aluminum

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Garcia, Juan-Manuel. "Caractérisation mécanique d'alliages de titane soudés par friction linéaire." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM045.

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Abstract:

Les propriétés mécaniques en termes de comportement monotone, résistance en fatigue et ténacité d’alliagesde titane soudés par friction linéaire ont été étudiées et comparées à celles des matériaux de base. Le soudage par friction linéaire est un procédé de soudage à l’état solide qui pourrait être utilisé dans l’industrie aéronautique pour assembler des structures fortement chargées. Étant donné que le noyau de soudure du joint mono-matériau Ti6242 a montré une résistance mécanique supérieure à celle du matériau de base, ses propriétés mécaniques ont été étudiées en utilisant des éprouvettes entaillées. Elles ont montré une certaine ductilité et une rupture mixte entre des mécanismes ductiles et fragiles. Les champs de déformation locale et de vitesse de déformation normalisée ont été étudiées sur des éprouvettes lisses. Une activité plastique précoce a été observée dans le voisinage du noyau de la soudure et elle a été attribuée aux contraintes résiduelles. Pour la durée de vie visée de 105 cycles, la résistance en fatigue a légèrement été réduite mais compromise avec une forte dispersion de la durée de vie reliée à la contamination avant soudage. Le mécanisme auto-nettoyant n’a pas réussi à extruder les contaminants à l’interface d’un joint bi-matériauxTi17-TA6V et a mené à une rupture fragile au niveau d’une couche de défauts. Pour un joint bi-matériauxTi17-TA6V nettoyé avant soudage, une rupture ductile a été observée tantôt au niveau du matériau de baseTA6V tantôt au niveau de la zone thermo-mécaniquement affectée (TMAZ) côté Ti17, due à un épuisement de la phase durcissante alpha. L’amorce des fissures de fatigue a eu lieu au niveau de la TMAZ Ti17 avec une résistance en fatigue réduite. La ténacité a également été dégradée et le faciès de rupture au niveau de la TMAZ a dévoilé des amas de cavités allongées et parallèles. Les mêmes tendances ont été observées pour un joint mono-matériau Ti17. Un traitement thermique post-soudage de celui-ci a permis de retrouver avec succès des propriétés proches de celles du MB
The mechanical properties in terms of tensile behaviour, fatigue strength and toughness of Linear FrictionWelded (LFW) Titanium (Ti) alloys were studied and compared to the parent materials' (PM) behaviour. LFWis a solid state joining process that could be used for assembling heavily loaded structures in the aerospaceindustry. Since the Weld Centre Zone (WCZ) of a similar Ti6242 LFW joint exhibited overmatching strength,its fracture mechanisms and ductility were investigated by micro-tensile tests using notched specimens. Theyrevealed some ductility and a mixture of brittle and ductile fracture mechanisms. Local strain and normalizedstrain rate fields on smooth samples were assessed by Stereo Digital Image Correlation (SDIC) and showedan early plastic activity at yielding in the vicinity of the WCZ, attributed to residual stresses. For the target lifeof 105 cycles, the fatigue strength was slightly reduced but compromised by a strong scatter that was relatedto prior to welding contamination. The LFW self-cleaning mechanism also failed to extrude the contaminantsat the weld interface of a dissimilar Ti17-Ti64 LFW joint that led to pseudo-brittle fracture at a defect layerin the WCZ. For a pre-cleaned dissimilar Ti17-Ti64 LFW joint, ductile rupture was observed sometimes atthe Ti64 PM and sometimes at the Ti17 thermo-mechanically affected zone (TMAZ), due to a depletion ofthe strengthening alpha phase. Fatigue cracks initiated at the weak Ti17 TMAZ with a reduced fatigue strengthcompared to the PM. Fracture toughness was significantly reduced and the fracture surface at the TMAZhighlighted unexpected clusters of parallel and elongated voids. These trends were also observed for a similarTi17 LFW joint. Comparable mechanical properties to those of the Ti17 PM were successfully regained bymeans of a post-weld heat treatment

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Homoro, Omayma. "Influence de la pré-imprégnation sur le comportement mécanique des composites verre-matrice ettringitique : étude expérimentale et numérique." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1239/document.

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Abstract:

Ces dernières années, les matériaux composites à matrices minérales ont suscité un grand intérêt dans le domaine du génie civil, en raison de leurs multiples avantages tels que la grande résistance en traction, le comportement pseudo-ductile, la facilité de mise en oeuvre, la nontoxicité et la compatibilité aux substrats. Toutefois, l’efficacité de ces composites est souvent limitée du fait de la faible adhérence du renfort avec la matrice. Cela est du à la faible pénétration des particules de la matrice entre les filaments internes du fil, ce qui entraine une rupture prématurée du matériau. Ce travail a pour but d’améliorer l’adhérence fil-matrice par pré-imprégnation du renfort, afin d’optimiser le comportement mécanique des composites. Deux méthodes de pré-imprégnation ont été utilisées : pré-imprégnation classique par voie humide et pré-imprégnation par voie sèche. Cette dernière se base sur l’application d’un champ électrostatique alternatif permettant la pénétration de la poudre au sein du renfort. La première méthode a déjà été utilisée dans la littérature et a permis d’améliorer les propriétés mécaniques du composite. Cependant, son utilisation reste limitée aux éléments préfabriqués simples contrairement à la deuxième méthode qui peut être appliquée pour réaliser des éléments de construction de grande taille, ou bien pour le renforcement et la réparation des structures in situ. La présente étude s’appuie sur une analyse multi-échelles permettant d’aborder le problème d’adhérence à l’échelle d’interface (fil-matrice) et à l’échelle du composite (fil-matrice et textile-matrice). Tout d’abord, des essais d’arrachement ont été conduits sur des fils de verre enrobés dans une matrice ettringitique. Huit configurations ont été étudiées afin d’évaluer l’effet du processus de pré-imprégnation et le type des matériaux de pré-imprégnation à sec. Il en sort que le comportement d’arrachement est amélioré par pré-imprégnation du fil par voie humide et sèche mais, précisons que par voie sèche, l’amélioration est significative seulement dans le cas d’utilisation de poudre de particules très fines. Une modélisation numérique de l’essai d’arrachement a été également réalisée afin d’identifier les propriétés d’interface fil-matrice. En se basant sur ces résultats, une étude expérimentale et numérique du comportement en traction des composites fil-matrice a été ensuite réalisée. Cinq configurations ont été retenues, après avoir écarté les prétraitements de fil ayant eu un effet néfaste sur l’adhérence fil-matrice. Il s’est avéré que les deux procédés contribuent à une augmentation significative des propriétés mécaniques du composite. De plus, un modèle numérique 3D a été développé pour simuler l’essai de traction d’un composite sec et pré-imprégné. Il a permis d’une part de prédire le comportement global du matériau et d’autre part d’apporter une meilleure compréhension de ce comportement grâce à l’analyse des états de déformation et de contrainte au niveau du fil, de la matrice et de l’interface. Enfin, une comparaison de l’effet des deux procédés de pré-imprégnation a été établie à l’échelle du composite textile-matrice au moyen d’essais de traction et d’analyse de corrélation d’image. Cinq différents types de tissu de verre unidirectionnel ont été utilisés. La pré-imprégnation par voie sèche a démontré la plus forte amélioration des performances du composite quel que soit le grammage du tissu, contrairement à la pré-imprégnation par voie humide qui trouve sa limite quand le textile devient dense
In recent years, mineral matrix composites have gained great interest in the field of civil engineering, thanks to their multiple advantages such as high tensile strength, pseudo-ductile behavior, ease of implementation, non-toxicity and substrate compatibility. However, the efficiency of these composites is often limited because of the low adhesion of the reinforcement to the matrix. This is due to the low penetrability of matrix particles into the space between the inner filaments of the yarn, which leads to premature failure of the material. The purpose of this work is to improve the yarn-matrix adhesion by pre-impregnating the reinforcement in order to optimize the mechanical behavior of composites. Two pre-impregnation methods were used : conventional pre-impregnation in a wet manner and pre-impregnation in a dry manner. This last is based on an alternating electrostatic field used to impregnate yarns with powder. The first method has already been used in the literature and has improved the mechanical properties of the composite. However, it is suited only for the manufacturing of simple prefabricated elements, unlike the second method, which can be applied for the construction of large elements, or for strengthening or repairing structures in site. This study is based on a multi-scale analysis to investigate the bond problem at the interface scale (yarn-matrix) and at the composite scale (yarn-matrix and textile-matrix). First, pull-out tests were conducted on glass yarns embedded in an ettringitic matrix. Eight configurations were studied to evaluate the effect of the pre-impregnation process and the type of dry pre-impregnation powders. It results that the pull-out behavior is improved by pre-impregnating the yarn in wet and dry manner but, it should be noted that in dry process, the improvement is significant only when using very fine particle powders. A numerical modeling of the pull-out test was also carried out in order to identify the yarn-matrix interface properties. Based on these results, an experimental and numerical study of the tensile behavior of yarn-matrix composites was then carried out. Five configurations were selected, after excluding the yarn pre-treatments that had a negative effect on the yarn-matrix bond. It was found that both processes contribute to a significant increase in the mechanical properties of the composite. In addition, a 3D numerical model has been developed to simulate the tensile test of a dry and pre-impregnated composite. It allowed on the one hand to predict the global behavior of the material and on the other hand to provide a better understanding of this behavior by analyzing the deformation and stress states at the level of the yarn, the matrix and the interface. Finally, a comparison of the effect of the two pre-impregnation processes was established at the textile-matrix composite scale by means of tensile tests and image correlation analysis. Five different types of unidirectional glass fabric were used. The dry pre-impregnation has shown the best improvement in composite performance regardless of fabric density, unlike the wet pre-impregnation, which has its limits when the textile becomes dense

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Podgorski, Michael. "Rôle des interfaces dans les propriétés macroscopiques de composites C/C." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2010BOR13852.

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Abstract:

Les composites Carbone/Carbone (C/C), largement utilisés à hautes températures dans des environnements oxydants, sont sensibles à l'oxydation dès 400°C. Deux voies sont envisagées pour accroître la tenue à l'oxydation de ces matériaux. La première est de renforcer la force de la liaison fibre/matrice en modifiant les propriétés de surface des fibres de carbone. La seconde voie d 'étude consiste à remplacer une partie de la matrice carbone par un oxyde. L'introduction d'une nouvelle phase conduit à la création de nouvelles interfaces dans les matériaux. L'ensemble des résultats obtenus à partir des caractérisations physico-chimiques et macroscopiques des matériaux élaborés permettent alors de répondre à la problématique qui est de connaître le rôle des interfaces dans les propriétés macroscopiques de composites C/C
C/C composites are widely used as structural parts in oxiding environment. Yet, they become very sensitive to air oxidation for temperature higher than 400°C. This work proposed two methods to improve their oxidation resistance :(i) the fiber/matrix bond is increased by modifying the properties of the carbon fiber surface, and (ii) a fraction of the carbon matrix is substitued by an oxide phase.Introduction of new constituants leads to the creation of new material interfaces. Thus, the influence of the interfaces on the macroscopic properties of the composite is evaluated by physico-chemical and macroscopic characterizations

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Bale, Jefri Semuel. "The damage observation of composite using non destructive testing (NDT) method." Thesis, Paris 10, 2014. http://www.theses.fr/2015PA100067/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier le comportement de l'endommagement des matériaux composites sous chargement statique et fatigue par contrôle non destructif (C.N.D) thermographie et soutenu par émission acoustique et la tomographie (CT scan). Pour cela, ce unidirectionnels composite à fibres de verre (GFRP) et discontinue composite à fibres de carbone (DCFC) ont été utilisés comme les éprouvettes qui ont fourni par PSA peugeot citröen, France. Une série d'essais mécaniques a été réalisée pour déterminer le comportement de l'endommagement sous chargement statique et fatigue. Pendant tout des essais mécanique, la thermographie a été utilisé pour l'observation en temps réel pour suivre l'évolution des températures sur la surface de l'éprouvette et supporté par émission acoustique dans certaines conditions. Cette étude a utilisé une forme rectangulaire et se compose d'éprouvettes trouées et non trouées au centre de l'éprouvette. La vitesse de déplacement constante est appliquée pour observer l'effet sur le comportement de l'endommagement sous chargement de traction statique. Sous les essais de fatigue, le paramètre constant de la fréquence et de l'amplitude de stress a été étudiée pour chaque niveau de charge pour avoir les propriétés de fatigue et l'évolution de l'endommagement de l'éprouvette. La tomographie a été utilisée pour confirmer l'apparition de l'endommagement et l'etat du matériau après l'essai de fatigue. L'analyse des résultats de l'expérimentation et de l'observation NDT montré le bon accord entre les résultats mechnical et NDT thermographie avec prise en charge par l'observation de l'émission acoustique en détecter l'apparition et la propagation de l'endommagement de GFRP PRV et DCFC sous chargement de statique en traction. Les essais en fatigue montrent que la dissipation thermique est liée à l'évolution de l'endommagement et également thermographie et peut être utilisé avec succès pour déterminer la limite d'endurance (HCFS) et la courbe de Wöhler du matériau composite. Les résultats par CT scan ont mesurée avec succès les endommagements et l'état du matériau après essai de fatigue du matériau composite
The aim of this study is to investigate the damage behaviour of composite material in static and fatigue condition with non destructive testing (NDT) thermography method and supported by acoustic emission and also computed tomography (CT) scan. Thermography and acoustic emission are used in real-time monitoring techniques during the test. On the other hand, NDT observation of tomography is used for a post-failure analysis. In order to achive this, continuous glass fiber composite (GFRP) and discontinuous carbon fiber composite (DCFC) have been used as the test specimens which supplied by PSA Company, France. A series of mechanical testing was carried out to determine the damage behaviour under static and fatigue loading. During all the mechanical testing, thermography was used in real-time observation to follow the temperature change on specimen surface and supported by acoustic emission in certain condition. This study used rectangular shape and consist of specimen with and without circular notches (hole) at the center. The constant displacement rate is applied to observe the effect on damage behaviour under tensile static loading. Under fatigue testing, the constant parameter of frequency and amplitude of stress was explored for each load level to have the fatigue properties and damage evolution of specimen. The tomography was used to confirm the appearance of damage and material condition after fatigue testing. The analysis from the experiment results and NDT observation shown the good agreement between mechnical results and NDT thermography with supported by acoustic emission observation in detect the appearance and propagation of damage for GFRP and DCFC under static loading. Fatigue testing shows that thermal dissipation is related to the damage evolution and also thermography and can be successfully used to determine high cycle fatigue strength (HCFS) and S-N curve of fiber composite material. From post failure analysis, CT scan analysis successfully measured and evaluated damage and material condition after fatigue test for fiber composite material. v

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Torrenti, Jean-Michel. "Comportement multiaxial du béton : aspects expérimentaux et modélisation." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529740.

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Abstract:

Modélisation du comportement du béton sous des charges multiaxiales avec une loi incrémentale non linéaire. Simulation numérique d'essais uniaxiaux, biaxiaux et triaxiaux. Comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus avec une presse biaxiale.

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Harirforoush, Mohammad Javad. "Effet de l'oxydation TEMPO des fibres de lin sur l'efficacité de greffage des agents de couplage silane." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11507.

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Abstract:

Abstract : The applications of natural fibers as reinforcing materials have received lots of attentions and interests due to their unique advantages such as direct derivation from earth, sustainability, degradability and so on. In addition, the employment of plant fibers as raw materials in engineering and industries can promote sustainable agriculture. Cultivation of oilseed flax has grown recently from 600,000 to 800,000 hectares in past few years in Canada. This can also provide a great potential to use flax waste (straw), 2,000 kg/ha annually, as reinforcing materials in industry and promote sustainable agriculture. These huge amounts of flax residuals usually burned or thrown away which as result, leads to emission of CO2 into the atmosphere. In two past decades, the employment of natural fibers in bio-composites as an alternative for flax residuals disposal has received lots of interest and attention. The dramatic increase of publications during this period supports this fact. This attention and interest has been attributed to public awareness, Legal restrictions and environmental concerns associated to the synthetic fibers. Moreover, the significant advantages of natural fibers such as low resin consumption, low tools wear, cost effectivity; availability, environmentally friendly, degradability, low density and high specific properties have converted the application of them very favorable. However, the hydrophilic nature of cellulosic fibers as a main disadvantage makes them incompatible with hydrophobic polymeric matrices. This poor compatibility between cellulosic fibers and polymeric matrices mostly attributes to the presence of hydroxyl functional groups on the backbone of the flax fibers that causes to hydrophilic properties of cellulosic fibers and poor interfacial adhesion between cellulosic fibers and polymeric matrices. The main goal of this research thesis is to convert of primary alcoholic groups (OH) available on the surface of flax fiber to carboxyl groups by employment of TEMPO oxidation system in order to facilitate the silane treatment process. Subsequently, carboxyl groups can more easily interact with silane coupling agents. The surface functionality of as-received and treated fibers was characterized using Fourier transform infrared and X-ray photoelectron spectroscopy. Dynamic contact angle tensiometer was used to compare wettability of the oxidized and nonoxidized fibers after the silane treatment. The interaction between flax fiber and polymer was characterized using scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that the TEMPO iii oxidation significantly improved the bonding efficiency of the silane coupling agents on the fiber surface. Thus, the compatibility between the flax fibers and the epoxy resin was improved. In addition, the water absorption of the modified fibers was remarkably reduced, while the contact angle of the flax fibers was increased.
Les demandes des fibres naturelles comme matériaux de renforcement ont reçu beaucoup d'attentions et d'intérêts en raison de leurs avantages uniques tels que la dérivation directe de la terre, la durabilité, la dérivabilité, etc. En outre, l'emploi des fibres végétales comme matières premières dans l'ingénierie et les industries peut favoriser l'agriculture durable. La culture du lin oléagineux est passée de 600 000 à 800 000 hectares au cours des dernières années au Canada. Cela peut également constituer un excellent potentiel d'utilisation des déchets de lin (paille), 2 000 kg par an par année, en tant que matériaux de renfort dans l'industrie et promouvoir l'agriculture durable. Ces énormes quantités de résidus de lin sont généralement brûlées ou jetées, ce qui entraîne l'émission de CO2 dans l'atmosphère. Au cours des deux dernières décennies, l'emploi de fibres naturelles dans les biocomposites comme possibilité à l'élimination des résidus de lin a suscité beaucoup d'intérêt et d'attention. L'augmentation spectaculaire des publications au cours de cette période prend en charge ce fait. Cette attention et cet intérêt ont été attribués à la sensibilisation du public, aux restrictions légales et aux préoccupations environnementales associées aux fibres synthétiques. En outre, les avantages importants des fibres naturelles, comme la faible consommation de résine, l'usure des outils, l'efficacité des coûts; la disponibilité, l'environnement, la dégradabilité, la faible densité et les propriétés spécifiques élevés ont transformé la demande des fibres naturelles très favorable. Cependant, la nature hydrophile des fibres cellulosiques comme inconvénient principal les rend incompatibles avec des matrices polymères hydrophobes. Cette mauvaise compatibilité entre les fibres cellulosiques et les matrices polymères attribue principalement à la présence de groupes fonctionnels hydroxyles sur l'ossature des fibres de lin qui provoque des propriétés hydrophiles des fibres cellulosiques et une faible adhérence interfaciale entre les fibres cellulosiques et les matrices polymères. L'objectif principal de cette thèse de recherche est de convertir des groupes alcooliques primaires (OH) disponibles à la surface de la fibre de lin en groupes carboxylés par l'emploi d'un système d'oxydation TEMPO afin de faciliter le traitement du silane. Par la suite, les groupes carboxylés peuvent interagir plus facilement avec des agents de couplage au silane. La fonctionnalité de surface des fibres reçues et traitées a été caractérisée en utilisant la spectroscopie à infrarouge à transformer de Fourier et à la Spectrométrie photo électronique X. Un tensiomètre à angle de contact dynamique a été utilisé pour comparer la mouillabilité des fibres oxydées et non oxydées après le traitement au silane. L'interaction entre les fibres de lin et le polymère a été caractérisée en utilisant une microscopie électronique à balayage (MÉB). Les résultats indiquent que l'oxydation TEMPO a considérablement amélioré l'efficacité de liaison des agents de couplage silane sur la surface de la fibre. Ainsi, la compatibilité entre les fibres de lin et la résine époxy a été améliorée. En outre, l'absorption d'eau des fibres modifiées a été considérablement réduite, tandis que l'angle de contact des fibres de lin a été augmenté.

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Morin, Cédric. "Elaboration par frittage flash de composés céramique/métal pour la protection balistique." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764955.

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Abstract:

Ce manuscrit de thèse porte sur l'élaboration de nouveaux matériaux pour la protection balistique grâce à l'apport du procédé de frittage flash. Il s'agit, en effet, d'associer deux composés possédant des températures de frittage éloignées, tels que l'alumine et l'aluminium, matériaux de référence utilisés dans la protection balistique.La première voie testée était un assemblage bi-matériau, réalisé par frittage d'une poudre d'aluminium sur un plot d'alumine préalablement fritté. Cette étude a permis d'observer la formation de la liaison alumine/aluminium par microscopie électronique à balayage et en transmission et d'optimiser les paramètres d'assemblage pour l'obtention d'un bi-matériau possédant une forte cohésion interfaciale. Des outils de caractérisation adaptés (diffraction des rayons X et indentation Vickers) ont mis en évidence des contraintes résiduelles dans la céramique qui résultent de la différence de coefficients de dilatation thermique entre les deux composés lors du refroidissement du bi-matériau. Ces assemblages ont également fait l'objet d'essais statiques (essais de traction indirects) et d'essais dynamiques (tirs balistiques). Ces essais ont démontré la très grandec ohésion des assemblages et ont permis de valider la pertinence de l'étude de matériaux de protection balistique par des essais statiques, qui sont plus faciles à mettre en oeuvre.L'autre voie envisagée était de fritter en une seule étape un matériau à gradient de composition, de l'alumine pure à l'aluminium pur avec une interphase constituée de mélanges alumine/aluminium. D'un point de vue technique, le frittage flash a démontré sa capacité à générer un gradient de température de plusieurs centaines de degrés à l'intérieur d'un échantillon de quelques millimètres de haut, grâce à l'utilisation d'un moulede forme spécifique. Malheureusement, la mauvaise mouillabilité de l'alumine par l'aluminium n'a pas permis d'abaisser la température de frittage des mélanges alumine/aluminium par rapport à l'alumine pure. Elle a au contraire conduit à augmenter la température de frittage des mélanges de ~200 °C, empêchant l'élaboration du matériau à gradient de composition. Cette voie a tout de même permis l'élaboration de composites denses (>99 %) à matrice d'alumine avec de faibles quantités d'aluminium, de l'ordre de 5 % en masse.

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Aljaber, Khula Ganhi jahsim. "Elaboration et caractérisation de membranes nanofibreuses electrospinnées : influence de la rhéologie des polymères, de la structuration du réseau de fibres et de ses propriétés mécaniques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI025/document.

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Abstract:

Electrospinning, un procédé original de mise en forme de polymère par application d'un champ électrique élevé, est largement utilisé pour la synthèse de membranes non tissées nanofibreuses. Les membranes électrospinnées ont une forte porosité et un rapport surface / volume élevé. En effet, ces matériaux ont suscité beaucoup d'intérêt et d'études au cours des dernières décennies, ce qui ouvre la voie à de nombreuses applications telles que la détection, l'ingénierie tissulaire ou la livraison de médicaments. La recherche actuelle vise à avoir des membranes fibreuses avec une architecture contrôlée utilisant différents types de collecteurs.Le développement de nanofibres à base de biopolymères et une stratégie thérapeutique pour la régénération des tissus mous.Le premier objectif de cette thèse était de développer de nouveaux matériaux biocompatibles et bio résorbables à l'aide de fibres à l'échelle nanométrique obtenues par électrospinning. En outre, cette étude a examiné l'influence de la viscosité, de la concentration et de la tension superficielle des solutions de polymère sur les fibres obtenues. En outre, le débit, la tension appliquée et les paramètres environnementaux (température et humidité) ont également été optimisés au cours de la production de nanofibres.Les fibres ont été obtenues à partir de PEO, polymère biocompatible. C'est un polymère linéaire qui se compose de segments éthylène et éther [-CH2CH2O-]n. L'oxyde d'éther peut être utilisé pour interagir avec des espèces hydrophiles. En raison de sa solubilité dans l'eau, sa non-toxicité et sa capacité à être électrospinné, le PEO a été utilisé comme additif dans des solutions de biopolymères pour permettre la formation d'électrodes fibreuses. La résistance mécanique du PEO dépend de la masse moléculaire, de la conformation des chaînes polymères et de la taille des fibres ainsi que la structure du réseau.Le deuxième effort majeur de cette thèse s'est concentré sur le contrôle des mailles fibreuses. Une telle activité de recherche est justifiée par l'influence attendue de la morphologie du réseau de fibres sur les propriétés mécaniques des membranes et leur caractère biomimétique qui favorise la colonisation et la croissance des cellules du tissu hôte. Le contrôle de cette structure a été réalisé grâce au développement de collecteurs.L'objectif de la thèse est de fabriquer des structures fibreuses non tissées aléatoires et structurées par electrospinning. Ces structures fibreuses sont obtenues à partir de Poly (oxyde d'éthylène), PEO, en solutions à différentes concentrations et masses moléculaires.Le dépôt de fibres est réalisé sur deux types de collecteurs: a) Feuille d'aluminium, b) Collecteur micro-structuré (dimension 3 × 3 cm). Les analyses morphologiques des membranes ont été menées à l'aide d'une microscopie électronique à balayage (MEB) et leurs propriétés mécaniques sous traction ont été réalisées à l'aide du rhéomètre ARESG2.La morphologie des matériaux electrospinnées passe graduellement d'une structure de type perles à des fibres uniformes lorsque la concentration et la masse moléculaire augmentent. Une étude comparative des propriétés morphologiques et mécaniques (essai de traction) des deux structures fibreuses a été réalisée. Cette étude a montré qu'il est possible d'avoir une distribution de fibres formant une cellule primitive très uniforme dans un réseau de dimension 3 × 3 cm. Ce réseau structuré a une contrainte à la rupture plus importante que celle du réseau fibreux aléatoire obtenu conventionnellement avec une feuille d'aluminium
Electrospinning, an original polymer process under high electric fields to produce a network of thin fiber having a micrometer diameter, is widely used for the synthesis of nanofibrous non-woven membranes. The fabricated electrospun membranes have a high porosity and a high surface to volume ratio. Indeed, they reveal much interest and have been much developed in the last decades, which paves the way for numerous applications such as sensing, tissue engineering or drug delivery. Current research aims to have fibrous membranes with a controlled architecture using various types of collectors.This thesis is part of a global and emerging project that focuses on the production of structured scaffolds nanofibers based on biopolymers and dedicated to the therapeutic strategy for the regeneration of soft tissues.In the present work, the first focus was to develop new biocompatible and bioresorbable materials composed of nanoscale fibers obtained by electrospinning. In addition, this study examined the influence of viscosity, concentration, and surface tension of PEO solutions on the obtained fibers. Further, the flow rate, applied voltage and environmental parameters (temperature and humidity) were also optimized in the course of nanofibers production.Biocompatible fibers have been obtained by using PEO. It is a linear polymer that consists of ethylene and ether segments [-CH2CH2O-]n. The ether oxygen allows this polymer to interact with other hydrophilic species, while the ethylene part participates in hydrophobic interactions. Due to its water solubility, non-toxicity and electrospinn ability, PEO has been used as an additive in biopolymer solutions to enable the formation of electrospun fibers. The mechanical strength of the PEO depended on the molecular weight, the conformation of the polymer chains and the fiber scale, the structure of the network.The second major effort of this thesis focused on the control of the mesh fibers. Such research activity is justified by the expected influence of the morphology of the fiber network on the mechanical properties of scaffolds and their biomimetic character that could favor the colonization and growth of the cells of the host tissue. The control of this structure has been achieved through the development of collectors.The objective of this project is making non-woven fibrous structures in uncontrolled architecture as well as non-woven with controlled architecture by using the electrospinning process. These fibrous structures are obtained from Poly(ethylene oxide), PEO, solutions with different concentration and molecular weight. The deposit of fibers is made on two types of collectors: a) Aluminum foil, b) micro-structured collector (dimension 3×3 cm). The morphological analyses of the membranes were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and their mechanical properties were characterized by tensile test using the ARESG2 rheometer. The morphology of the electrospun polymer gradually changes from beads to uniform fibers with increasing polymer concentration and molecular weight. A comparative study of the morphological and mechanical (tensile test) properties, of both fibrous structures is performed. This study showed that it is possible to have a distribution of fiber forming a very uniform primitive cell in a network of dimension 3×3 cm. This structured network has a strain at the break more important than that for the network fibers, which are collected on Aluminum foil

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Béal, Coline. "Mechanical behaviour of a new automotive high manganese TWIP steel in the presence of liquid zinc." Thesis, Lyon, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAL0029/document.

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Abstract:

Les aciers TWIP (TWinning Induced Plasticity) à haute teneur en manganèse sont particulièrement prometteurs pour les applications automobiles de par leur excellent compromis entre résistance mécanique et ductilité. Cependant, la microstructure austénitique leur confère une sensibilité à la fragilisation par le zinc liquide durant les procédés de soudage ; le zinc liquide provenant de la fusion du revêtement résultant de l’élévation de température à la surface de l’acier. Dans cette étude, la fissuration d’un acier austénitique à haute teneur en manganèse a été étudiée en rapport avec le phénomène de fragilisation par les métaux liquides par des essais de traction à chaud réalisés sur des éprouvettes électrozinguées au moyen d’un simulateur thermomécanique Gleeble 3500. L’influence de nombreux paramètres tels que la température et la vitesse de déformation sur la fissuration a été étudiée. La fragilisation apparaît dans un domaine de température limité qui dépend des conditions expérimentales. Les conditions pour lesquelles la fissuration apparaît peuvent être rencontrées durant les procédés de soudage. L’existence d’une contrainte critique pour laquelle la fissuration apparait a été mise en évidence et celle-ci peut être utilisée comme critère de fissuration. Enfin, l’étude de l’influence de différents paramètres tels que le temps de contact entre l’acier et le zinc liquide avant l’application des contraintes, le revêtement et l’acier sur l’apparition de la fragilisation apporte des éléments de compréhension du mécanisme de fissuration et permet de proposer des solutions pour éviter la fissuration durant le soudage par point de l’acier étudié
High manganese TWIP (TWinning Induced Plasticity) steels are particularly attractive for automotive applications because of their exceptional properties of strength combined with an excellent ductility. However, as austenitic steels, they appear to be sensitive to liquid zinc embrittlement during welding, the liquid zinc arising from the melted coating due to the high temperatures reached during the welding process. In this framework, the cracking behaviour of a high manganese austenitic steel has been investigated in relation to the liquid metal embrittlement (LME) phenomenon by hot tensile tests carried out on electro-galvanized specimens using a Gleeble 3500 thermomechanical simulator. The influence of different parameters such as temperature and strain rate on cracking behaviour has been studied. Embrittlement appears within a limited range of temperature depending on experimental conditions. Conditions for which cracking occurs could be experienced during welding processes. The existence of a critical stress above which cracking appears has been evidenced and this critical stress can be used as a cracking criterion. Finally, the study of the influence of different parameters such as time of contact between steel and liquid zinc before stress application, coating and steel on LME occurrence provides understanding elements of LME mechanism and permits to suggest solutions for preventing cracking during spot welding of such steels

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Goussery-Vafiadès, Virginie. "Caractérisations microstructurale et mécanique de mousses de nickel à cellules ouvertes pour batteries de véhicules hybrides." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007551.

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Abstract:

Les mousses de nickel sont utilisées comme support d'électrode de batteries Ni-MH (Nickel/Métal Hydrure) pour les véhicules hybrides. Le procédé de fabrication consiste à déposer environ 10 microns de nickel sur une mousse de polyuréthanne à cellules ouvertes. Un traitement thermique est ensuite appliqué avec un double objectif : élimination du polymère sous air lors d'un cycle thermique jusqu'à 600°C, suivi d'un recuit à 1000°C sous atmosphère réductrice pour atteindre les propriétés mécaniques requises au cahier des charges.

Le principal objectif de cette étude est la réduction des coûts de production tout en améliorant les caractéristiques mécaniques de la mousse. Une des actions de progrès consiste à optimiser le traitement thermique. Pour ce faire, dans une première partie, une optimisation de la dégradation thermique du polyuréthanne est étudiée par analyse thermogravimétrique. La dégradation sous air conduit à la superposition de trois phénomènes dont les énergies d'activation associées ont été calculées par la méthode de Kissinger. Après déconvolution des courbes ATG afin de dégager la contribution de chacun des phénomènes, un modèle de dégradation thermique est proposé.

Dans une seconde partie, l'influence de la taille de grains sur les propriétés mécaniques de la mousse a été étudiée. Les caractérisations métallurgiques ont permis une analyse du grossissement des grains qui s'opère durant le recuit. La technique EBSD a permis de savoir si les brins de nickel conservent la texture inhérente à celle du dépôt électrolytique et si la structure cristalline du nickel recuit est isotrope. De plus, cette technique s'est révélée fort pratique pour distinguer les grains des macles de recuit. L'influence de la taille des grains sur les propriétés mécaniques a été étudiée via la loi de Hall-Petch. Les parois des brins de nickel étant très fines, de l'ordre de 10 microns, la croissance des grains et le comportement mécanique peuvent être différents par rapport à du nickel massif. Les résultats obtenus pour les mousses de nickel ont donc été comparés, d'une part avec ceux recensés dans la littérature pour le nickel pur et dense, et d'autre part avec des feuillards de nickel de 10 et 50 microns d'épaisseur. La loi de Hall-Petch est observée pour des tailles de grains inférieures à l'épaisseur des feuillards ou à la paroi des brins dans le cas des mousses, tandis que lorsque la microstructure devient "bambou", la limite d'élasticité reste constante. Finalement, un modèle mécanique, dans l'esprit de celui de Gibson & Ashby, est présenté en incorporant l'effet de la taille des grains sur la limite d'élasticité et le module plastique.

Les piles à combustible constituent un autre marché potentiel pour les mousses de nickel, demandant de hautes températures de fonctionnement. Pour connaître le comportement de la mousse à haute température, des essais de fluage en traction ont été réalisés, d'une part entre 100 et 200°C sous air et d'autre part, entre 500 et 700°C sous vide primaire. Les paramètres de fluage, à savoir, l'exposant de Norton et l'énergie d'activation ont été déterminés expérimentalement et incorporés dans deux modèles mécaniques reposant sur la déformation des brins par flexion ou par traction.

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Ben, Hafsia Khaoula. "Identification des micro-mécanismes de déformation du PET amorphe et semi-cristallin in situ au cours d’un essai mécanique." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0081/document.

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Abstract:

Selon leur formulation et leur mise en forme et grâce à leur complexité microstructurale induite, les polymères thermoplastiques bénéficient d’une grande diversité de propriétés thermomécaniques. Cependant, l’évolution de la microstructure de ces matériaux au cours de leur utilisation reste difficile à identifier. Afin de mieux comprendre les modifications microstructurales ayant lieu au cours de sollicitations thermomécaniques, différentes techniques non destructives de caractérisation en temps réel et in situ ont été développées. Dans ce contexte, un Poly (Ethylène Téréphtalate) (PET) amorphe et semi-cristallin a été étudié afin de mettre en évidence l’effet de la microstructure sur les propriétés macroscopiques du matériau. Pour ce faire, plusieurs couplages de techniques expérimentales de caractérisation ont été mis en œuvre tels que la spectroscopie Raman et la diffraction/diffusion des rayons X couplées au système de VidéoTraction™ ou la spectroscopie Raman couplée à la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) pour une caractérisation des micromécanismes de déformation et du comportement thermique du matériau respectivement. Le suivi de différentes bandes vibrationnelles judicieusement identifiées a permis d’établir un nouveau critère robuste et capable de mesurer avec exactitude le taux de cristallinité du matériau ou de remonter aux températures caractéristiques de sa morphologie (Tg, Tc, Tcc, Tf) grâce aux informations extraites d’un spectre Raman. De plus, un système de caractérisation relaxationnelle par un couplage de la spectroscopie diélectrique dynamique avec un essai de traction a été utilisé afin de mettre en évidence l’effet de la mobilité moléculaire sur la déformation élasto-visco-plastique du PET. D’un point de vue mécanique, les principaux micromécanismes de déformation ont été étudiés en temps réel pendant un essai de traction à différentes températures et vitesses de déformation vraies constantes : l’orientation macromoléculaire, l’endommagement volumique, le développement de mésophase et la cristallisation induite sous contrainte, ont été observés et quantifiés in situ en utilisant les couplages précédents au synchrotron Petra III de Hambourg et au synchrotron Elettra de Trieste. En parallèle, une étude de la mobilité moléculaire (paramètre déterminant à la prédominance de tel ou tel micromécanisme de déformation) a été menée via des analyses relaxationnelles réalisées au cours de la déformation du matériau. En complément, des expériences en temps réel, des études post mortem par les techniques précédemment citées et par radiographie X, microscopie électronique à balayage et tomographie X ont été réalisées afin d’apprécier l’influence de la relaxation mécanique du PET
According to their formulations and forming processes and thanks to the complexity of their induced microstructure, thermoplastic polymers show a wide range of thermomechanical properties. However, the identification of the evolution of the microstructure of these materials during their use remains difficult. To better understand the microstructural changes occurring during thermomechanical loadings, various in situ and non-destructive techniques of characterization have been used. In this context, a Poly (Ethylene Terephthalate) (PET) amorphous and semi-crystalline was studied in order to highlight the effect of the microstructure on the macroscopic properties of the material. This way, different coupling systems combining several experimental characterization techniques have been implemented such as Raman spectroscopy and X-rays diffraction/scattering coupled to the VidéoTraction™ system or Raman spectroscopy coupled with differential scanning calorimetry (DSC) for the characterization of the deformation micro-mechanisms and the thermal behavior of the material respectively. Monitoring specific vibrational bands thoroughly identified allowed the establishment of a new robust criterion which enables to accurately measure the crystallinity ratio of the material and the identification of the characteristic temperatures of its morphology (Tg, Tc, Tcc, Tm). In addition, a relaxational characterization system by coupling dynamic dielectric spectroscopy to a tensile test has been used in order to highlight the effect of molecular mobility on the elasto-visco-plastic deformation of PET. From a mechanical point of view, the main deformation micro-mechanisms have been studied in real time during a tensile test at different temperatures and constant true strain rates: macromolecular orientation, volume damage, development of mesophase and strain induced crystallization were observed and quantified in situ using the coupled characterization technics presented previously at Petra III (Hambourg) and Elettra (Trieste) synchrotrons. In parallel, a study of the molecular mobility (a determining parameter for the predominance of one deformation micromechanism to another) was conducted via relaxational analysis performed during the deformation of the material. In addition to in situ experiments, post mortem analysis by the previously mentioned technics and by X radiography, scanning electron microscopy and X tomography were performed to assess the influence of the mechanical relaxation of the polymer

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Ponsot, Bernard. "Influence de la matrice sur le comportement a long terme de composites carbone-epoxyde." Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0058.

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Abstract:

Etat de degradation en fonction du temps d'un materiau soumis a des sollicitations thermomecaniques sur des plaques unidirectionnelles et des tubes (esais, traction, fluage, eclatement, flexion). Utilisation d'emission acoustique pour suivre l'evolution de la structure. Cinetique d'endommagement

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La, Lance Arnaud de. "Etude du comportement du système pneumatique-sol appliquée à la mobilité des véhicules terrestres." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20176.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de definir un modele du systeme pneumatique-sol et ses moyens de caracterisations associes en vue d'etre integres dans la modelisation de la mobilite des vehicules complets sur terrains peu porteurs. Il s'agit de modeliser le pneumatique, en tant que composant du vehicule, influant sur le comportement du contact au travers de son chargement, de ses dimensions, et de sa raideur, et la reponse du sol aux sollicitations qui depend de sa resistance au chargement vertical, et au cisaillement par le couple moteur transmis a la roue. La contribution de ce memoire consiste a proposer un modele simplifie du comportement des pneumatiques a partir d'un nombre de parametres limites. Ce modele est suffisamment riche pour decrire macroscopiquement le pneumatique et permet d'envisager a terme un couplage avec un modele de sol deformable. Une evaluation par analyse numerique des moyens experimentaux disponibles de caracterisation des sols in-situ permet d'orienter le choix des essais au bevametre aux depens des essais au penetrometre. Une methode d'interpretation des essais au bevametre est developpee et complete la methode de bekker pour les fortes penetrations, dans l'argile et dans le sable. En vue de la modelisation couplant les modeles de roue et de sol, l'influence de la deformation du pneumatique (deflexion et longueur de contact) est evaluee par une methode analytique de calcul de l'enfoncement theorique de la roue, de la resistance a l'avancement engendree par la deformation du sol, et de l'effort de traction potentiel. Cette presentation permet de fournir des ordres de grandeur pour le controle des resultats qui seront obtenus lors des simulations numeriques futures

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Renault, Michel. "Tolerance a l'endommagement de composites carbone-resine et stratifies t300-914." Paris, ENMP, 1988. http://www.theses.fr/1988ENMP0109.

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Abstract:

Etude experimentale (essais de fatigue, essais de traction, de compression) sur des eprouvettes entaillees ou non, trouees ou non de stratifies resine epoxyde/carbone. Analyse mathematique avec des calculs par elements finis

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Croizet, Didier. "Etude experimentale et numérique du comportement à haute température d'un nitrure de silicium." Paris, ENMP, 1992. http://www.theses.fr/1992ENMP0516.

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Abstract:

Le matériau céramique que nous avons étudié est un nitrure de silicium obtenu par frittage naturel. Ce matériau biphase est constitué d'une phase principale correspondant à une solution solide de type Sialon et d'une phase secondaire cristallisée en grenat d'yttrium et d'aluminium après traitement thermique post-frittage. Le premier point de cette étude concerne la caractérisation mécanique du matériau à haute température avec une attention toute particulière à 1250 C. A cet effet, des essais de flexion 4 points, de traction et de compression ont été réalisés en utilisant la technique du dip-test. Ceux-ci ont mis en évidence un comportement viscoplastique, asymétrique en traction-compression avec apparition d'une contrainte interne lors du processus de déformation. Sur cette base expérimentale, une loi de comportement tridimentionnelle, viscoplastique, non associée, caractérisée par un critère d'écoulement de Drucker-Prager et une règle d'écrouissage cinématique, a été proposée. Le deuxième point concerne l'implantation de lois de comportement viscoplastique dans le code d'éléments finis Zébulon. Une formulation générale de ces lois a été définie dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. La plasticité y est traitée comme un cas particulier de la viscoplasticité. Cette formulation permet d'écrire un programme standard prenant en compte le comportement non linéaire d'une grande variété de matériaux tels que les métaux, les alliages, les roches, les sols ou les céramiques. L'utilisation d'une méthode d'intégration implicite, appelée thêta-Newton, permet l'évaluation d'une matrice tangente viscoplastique

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Casanova, Pascal. "Bétons renforcés de fibres métalliques : du matériau à la structure. Etude expérimentale et analyse du comportement de poutres soumises à la flexion et à l'effort tranchant." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523261.

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Abstract:

Les bétons renforcés de fibres métalliques (BFM) connaissent, à ce jour, peu d'applications dans le domaine des éléments de structure. Cet état de fait est, en grande partie, imputable à l'absence de méthodes de calcul, donc à la difficulté d'apprécier l'apport structural de ces matériaux. Le travail présenté ici a pour but de combler cette lacune dans le cas des poutres. Pour répondre au problème posé, l'étude s'appuie sur des essais de structures réalisés pour, d'une part, étudier les mécanismes de rupture et, d'autre part, valider les modèles élaborés. Des essais sont ainsi effectués en flexion simple et à l'effort tranchant. Une méthode performante a été utilisée pour le suivi global de la fissuration : la stéréophotogrammétrie. Elle a clairement montré une localisation précoce de la fissuration et l'apparition d'un mécanisme de rupture par blocs. Ces essais mettent en évidence que la caractéristique fondamentale des BFM est leur comportement postfissuration en traction. Un essai de traction uniaxiale sur éprouvette entaillée est utilisé, et développé, pour mesurer la capacité des fibres à reprendre un effort à travers une fissure. Les éprouvettes sont carottées, dans la direction des contraintes principales de traction, pour tenir compte de l'anisotropie de répartition des fibres induite par la mise en oeuvre. Une modélisation a été développée à partir des mécanismes étudiés et en prenant comme donnée matériau les résultats de l'essai de traction. Une première famille de modèles consiste à postuler un mécanisme de rupture, puis à calculer l'équilibre de la structure, en fonction de l'ouverture de la fissure, à partir de la relation expérimentale obtenue en traction. Des résultats très satisfaisants ont été obtenus en flexion. En ce qui concerne l'effort tranchant, l'apport des fibres est correctement appréhendé et une relation d'équivalence a été obtenue avec les armatures transversales utilisées habituellement. La prise en compte de l'évolution, avec l'ouverture de fissure, de la contrainte résiduelle postfissuration s'avère indispensable pour retrouver les effets d'échelle observés. L'utilisation d'une méthode en partie empirique pour l'effort tranchant est liée aux limites des modèles simples. Afin de s'affranchir de cette limite et d'étendre la modélisation à des cas complexes, il est apparu nécessaire d'utiliser une modélisation par éléments finis. Un modèle continu (plasticité) et un modèle discret (modèle probabiliste de fissuration) ont été utilisés. En conclusion, il a été mené une étude complète du matériau à la structure. Cette étude, à la fois expérimentale et théorique, a permis de définir des méthodes de calcul qui, couplées à une démarche globale de la composition à la caractérisation, en passant par la fabrication, permettent d'optimiser la conception des éléments de structure en BFM.

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Dissertations / Theses on the topic 'Essai de traction biaxial'

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