Dissertations / Theses on the topic 'Extensomètres'

La technique de précontrainte a été mise à profit dans le cadre de l'instrumentation de systèmes mécaniques. L'objet de ces travaux de recherche a été le développement de capteurs basés sur ce principe. Ceux-ci sont fondés sur le concept d'un corps d'épreuve mécanique instrumenté et précontraint lors de sa fixation sur la structure étudiée. Les avantages de cette contrainte initiale sont les faibles efforts au niveau des points d'ancrage du capteur, de bonnes caractéristiques métrologiques ainsi qu'une fréquence propre élevée. Ces travaux de recherche ont permis l'élaboration de la gamme des capteurs MULTIDYN®. Ils comprennent l'étude théorique et expérimentale du corps d'épreuve mais aussi celles liées aux choix de la jauge extensométrique et du circuit électronique intégré au capteur. Tout au long du développement du capteur, une recherche bibliographique a permis d'obtenir des informations liées à la conception de capteurs, de systèmes de mesures à base de jauges extensométriques et de conditionnement de signaux. Une première phase expérimentale comprend la mise au point des prototypes, la qualification des bancs de tests mais aussi les différents essais de caractérisation de ceux-ci. Afin de connaître le comportement du corps d'épreuve des capteurs, une étude théorique utilisant la modélisation par éléments finis a été réalisée. CASTEM2000 a été employé pour ses algorithmes de résolution non-linéaires. Chacun des corps d'épreuve a été modélisé et simulé, les résultats obtenus ayant été recalés vis à vis des informations issues des essais expérimentaux. Afin de mieux connaître le comportement du capteur vis à vis de la structure sur lequel on le fixe, d'autres simulations ont été menées. Les résultats obtenus ont permis de définir les limites et les contraintes d'utilisation. Selon les besoins, le capteur a été adapté à des cahiers des charges particuliers et mis en oeuvre dans diverses applications. Deux types d'approche ont été menées : l'une consistant à définir l'emplacement optimum du capteur, l'autre visant plutôt à optimiser le corps d'épreuve en fonction des besoins. L'outil de simulation joue un rôle primordial. Deux applications sont décrites : la mesure de fissure et la mesure des composantes d'un torseur d'efforts appliqués sur un arbre

Le present travail concerne le developpement et la mise en uvre de la technique de grille et son application pour la mesure de champ de deformation lors des essais de traction hors-axes et d'iosipescu sur composites unidirectionnels. Une etude bibliographique de differentes methodes de mesure de la resistance au cisaillement des unidirectionnels a permis de mettre en evidence les difficultes liees a la determination experimentale de ce parametre. Les performances de differentes methodes optiques de mesure de champs de deplacement/deformations sont evaluees a l'aide de differents criteres : le champ, la sensibilite, la resolution spatiale, la possibilite de mise en uvre d'une technique de decalage de phase ainsi que le temps de mesure et la grandeur mesuree. Cette analyse vient soutenir la pertinence du choix de la methode de la grille. Une caracterisation metrologique ainsi qu'une validation experimentale de la presente methode sont presentees. La confrontation des resultats avec une mesure locale par jauge a confirme la validite des mesures obtenues par voie optique. Une etude experimentale des champs de deformation lors d'essais de traction hors-axes a 10 et d'iosipescu est presentee. Les resultats montrent que l'utilisation de talons obliques permet d'obtenir un champ de deformation uniforme et homogene, indiquant que cette configuration induit peu de concentration de contraintes prejudiciables a l'estimation de la resistance. Les deplacements sont mesures avec une sensibilite de 1,10 m sur un champ de 115 mm. En ce qui concerne l'essai d'iosipescu, les difficultes liee a l'observation de gradients localises de deformation n'ont pas permis de tirer une conclusion satisfaisante quant a l'opportunite d'une modification de la configuration geometrique des eprouvettes.

Les relations entre les deformations intra-karstiques et les contraintes hydrodynamiques ayant ete decelees dans un karst pyreneen, lors d'observations anterieures, une etude specifique de ces phenomenes a ete entreprise dans un massif calcaire mieux connu. Le site experimental du lamalou, sur le causse de l'hortus (34), a ete retenu en raison de ses caracteristiques hydrogeologiques et climatiques mieux adaptees au suivi de ces deformations. Une etude geologique et structurale, tant de l'ensemble du causse que du systeme du lamalou, a mis en evidence la preponderance de la stratification et du gradient hydraulique face a la fracturation dans la genese et la geometrie des reseaux karstiques. Une partie de la cavite a ete equipee d'inclinometres (basculements) et d'extensometres (extension-compression) haute resolution disposes sur un plan de stratification sub-horizontal et dans une fracture verticale. Apres mise au point et adaptation de la chaine de mesures, l'acquisition des donnees sur l'ensemble des capteurs a ete obtenue en continu durant un an et demi. Ces enregistrements ont permis de montrer clairement l'influence des variations de piezometrie (surcharge, poussee d'archimede) sur les mouvements de la galerie. De plus, on constate une etroite relation sans doute due a la structure intrinseque du site entre les fluctuations de la pression atmospherique et les deformations de la salle. Des sollicitations artificielles du systeme ont ete realisees afin de tester la validite des mesures et de preciser l'amplitude et la nature de ces mouvements

Le principe du renforcement de sol par géoconteneurs constitue, de par son caractère tridimensionnel et son mécanisme de confinement, une solution technique intéressante notamment pour le cas où le matériau de remblai est de moindre qualité. La justification mécanique de ces ouvrages est essentiellement basée sur le gain induit par le confinement. Les mécanismes d'interaction alvéolaire et de fonctionnement en membrane de ces géotextiles ondulés ne sont pas pris en compte dans le dimensionnement interne de ces structures. Le but de ce travail est de caractériser cette interaction et ce comportement en membrane, de comprendre la fonction mécanique des liaisons inter-cellulaires. L'objectif étant de créer un nouveau concept de renforcement de sol par structure alvéolaire intégrant les phénomènes d'interaction cellulaire et d'effet menbrane. Cette recherche a consisté à étudier le comportement local et global des structures cellulaires à partir d'approches expérimentales, analytiques et numériques

Cette thèse a été menée dans le cadre du projet ANR Numtiss. Ce projet vise à mettre au point un outil informatique de modélisation numérique du tissage. Un tel outil permettra d’apporter une plus grande précision dans la conception des préforme composite structurelles et ainsi réduire leurs temps et couts de développements. L’objectif de la thèse est d’apporter des connaissances sur les phénomènes mécaniques agissant sur les fils au cours du tissage. Parmi ces phénomènes, la déformation longitudinale des fils de chaines peut conduire à une perte de performances mécaniques irréversible de ceux-ci et représente le cœur de cette étude. Un capteur d’allongement filaire a été conçu pour réaliser les mesures In-situ sur les fils de chaines pendant le tissage. Celui-ci devant être à la fois représentatif des fils de chaine (en fibre de verre E) utilisés, robuste pour résister à tout le processus de tissage, non intrusif par rapport aux autres fils et sensible aux petites déformations (inférieur à 1%). Le capteur est composé d’un roving de verre E recouvert localement (30mm) d’une enduction piézo-résistive à base de PEDOT:PSS et de PVA. Il a été caractérisé par une série de tests sur banc de traction. Une fois ces paramètres de fabrications optimisés, le capteur a été reproduit en série. Cette série de capteurs a permis de réaliser une campagne de mesure In-situ sur un métier à tisser industriel, configurer pour le tissage de toile 3D interlock orthogonale 4 couches. Les résultats démontrent de l’influence des éléments consécutifs de la machine à tisser à travers des variations significatives et caractéristiques sur l’allure des signaux des capteurs<br>This thesis was conducted within the framework of the ANR project Numtiss. This project aims to develop a software tool for numerical modeling of weaving. Such a tool will provide greater accuracy in the design of structural composite preform and thus reduce time and cost of developments. The aim of the thesis is to provide knowledge on mechanical phenomena acting on the yarns during weaving. Among these phenomena, the longitudinal stress of the warp yarns can lead to irreversible loss of mechanical performances of these yarns. The study focuses on this phenomenon. A stress yarn sensor has been designed to perform in- situ measurements of the warp yarns during weaving. It had to be representative of the warp yarns used (fiberglass E), be robust to withstand the whole process of weaving, be non-intrusive compared to the other yarns and be sensitive to small deformations (less than 1 %). The final sensor consists of an E-glass roving locally covered (30mm) by a piezo-resistive coating based on PEDOT:PSS and PVA. It was characterized by a series of tests on a tensile tester bench. Once these manufacturing parameters were optimized, the sensor has been reproduced in series. This series of sensors has run a campaign of in-situ measurements on an industrial weaving loom configured for producing 4 layers 3D orthogonal interlock fabric. The results show the influence of the consecutive elements of the loom through significant and characteristics changes in the appearance of sensor signals

La diffusion raman, ex-situ et in-situ, methode d'analyse structurale et chimique, a ete utilisee pour comprendre le vieillissement thermochimique et l'etat des contraintes des fibres ceramiques dans une matrice ceramique. Dans un premier temps, la demarche a consiste a selectionner une matrice ceramique (suffisamment transparente) et des interphases sol-gel fonctionnelles, observables en microscopie raman. Le diagramme zro#2-geo#2 des phases apparaissant par traitement thermique des gels a ete determine. La specificite des interphases sol-gel a faible module d'elasticite (microporeuses et/ou microfissurees) conduisant a une rupture dissipative du composite, a ete analysee par microdurete pour des systemes tout-oxyde. La validite du modele de decomposition spectrale et les attributions qui en decoulent sont discutes. La degradation des fibres sic nlm 202#t#m est correlee a une reaction d'oxydation interne et a l'apparition d'un desordre unidirectionnel a l'echelle meme de l'empilement des tetraedres sic, tandis que la destabilisation des fibres hi-nicalon#t#m, pauvres en oxygene, est concomitante a une reorganisation du continuum si#1#-#xc#1#+#x a l'echelle moleculaire. Afin d'evaluer l'etat de deformation des fibres in-situ, un etalonnage des deplacements du nombre d'onde en fonction de l'allongement impose ex-situ ( = f(deformation)) par extensometrie raman sur fibres traitees a 1000c a ete fait, apres avoir valide le protocole experimental (effet des puissances d'excitation, de la procedure de decomposition). On montre l'importance de disposer de donnees statistiques afin de correler les proprietes locales des fibres aux proprietes mecaniques macroscopiques du composite

Dans le cadre du projet Cigéo d’enfouissement de déchets radioactifs en couche géologique profonde, l’Andra souhaite optimiser le nombre d’Extensomètres à Corde Vibrante (ECV) à mettre en place pour suivre la convergence de sections de tunnel (alvéoles) se trouvant à 490 m de profondeur. La réponse à cette problématique est posée en quatre chapitres avec (1) un état de l’art sur les méthodes de détection de dommages, d’optimisations et les modèles inverses, (2) la mise en place d’un modèle numérique, (3) la méthodologie d’optimisation permettant d’estimer la contrainte horizontale ou la déformée d’une section d’alvéole et enfin (4) les résultats de l’optimisation. Le modèle numérique permet de créer une Base De Données (BDD) des déformations potentielles et ce en fonction des paramètres qui sont issus de mesures in situ. Les incertitudes sur la rigidité du sol encaissant, la variation d’épaisseur du revêtement ainsi que la position et l’erreur intrinsèque aux capteurs sont considérées. La méthodologie d’optimisation par algorithme génétique consiste à déterminer le nombre et le placement optimaux des capteurs permettant soit d’estimer la contrainte horizontale ayant engendrée les déformations mesurées par les capteurs, soit de construire une déformée probable de l’alvéole à partir des déformations mesurées. La première méthode permet de connaître l’emplacement optimal des ECV pour détecter les déformations liées à des contraintes probables. Elle est basée sur un modèle inverse. La seconde méthode consiste à s’assurer de la réversibilité du stockage (déformée de l’alvéole permettant le retrait des colis). Elle construit une spline passant par les valeurs de déformée aux emplacements des ECV. Pour l’estimation de la contrainte horizontale, les zones de placement de capteurs les plus propices se trouvent à proximité des reins. Pour l’estimation de la déformée, les capteurs ont tendance à s’équirépartir sur le pourtour de la section. Devant la possibilité de placer les capteurs suivant différentes orientations, l’influence de cette orientation donne une préférence aux ECV orthoradiaux, tandis que les ECV radiaux n’apportent pas d’informations complémentaires<br>In the Cigéo project for deep geological of radioactive waste, Andra wants to optimize the number of Vibrating Wire Extensometers (VWE) to follow the convergence tunnel (cells) cross-section built at 490 m depth. The answer to this problem is given in four chapters with (1) a state of the art on methods of damage detection, optimizations and inverse models, (2) the implementation of the numerical model, (3) the optimization methodology to estimate the horizontal stress or the deformed cell cross-section and finally (4) the results of the optimization. The numerical model allows creating a DataBase (DB) of potential strain according to the input parameters measured in situ. Uncertainties of the stiffness of the soil, the thickness variation of the coating and locations and intrinsic error of each sensor are considered. The genetic algorithm optimization methodology consists in determining the optimal number and location of the sensors allowing either to estimate the horizontal stress having generated strains measured by sensors, or build a probable deformation of the cell cross-section from the measured strains. The first method makes it possible to know the optimal location of VWE to detect strains linked to probable stresses. It is based on an inverse model. The second method is to ensure the reversibility of the storage (cell deformed allowing the withdrawal packages). It constructs a spline passing through the deformed values at the VWE locations. To estimate the horizontal stress, the best sensors placements are close to the kidneys. For the deformed estimation, sensors tend to be distributed on the cross-section periphery. Given the possibility of placing sensors in different orientations, the influence of this orientation gives preference to orthoradial VWEs while radial VWEs do not provide additional information

La connaissance des propriétés mécaniques de la peau humaine in vivo est d’une importance capitale dans de nombreux domaines (médical, cosmétique…). L’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux outils pour permettre d’une part au clinicien de caractériser de manière objective les propriétés mécaniques de la peau, et d’autre part d’améliorer la compréhension générale du comportement de cet organe avec le vieillissement. Le premier chapitre est une revue bibliographique de la physiologie et des propriétés physiques de la peau ainsi que des différents moyens d’investigations actuels de ses propriétés. A partir de cette revue, deux axes de recherche sont définis, un axe de sollicitation tangentielle et un axe de sollicitation normale au tissu. Le second chapitre s’intéresse au premier axe de recherche, avec le développement d’une méthode d’indentation dynamique et d’une méthode d’indentation sans contact. Une baisse du module d’Young est trouvée avec l’âge. Le troisième chapitre s’intéresse à l’axe de sollicitation tangentielle, avec une méthode d’extension compression couplant mesures d’efforts et mesures des champs de déplacements de la zone sollicitée. Une approche inverse par un modèle Éléments Finis avec une loi de comportement orthotrope montre à partir des essais réalisés une baisse globale des propriétés mécaniques de la peau avec l’âge. Le quatrième et dernier chapitre relie les deux approches (normale et tangentielle) en comparant les résultats obtenus et tire les perspectives de ces travaux<br>The knowledge of the mechanical properties of human skin in vivo is essential for many domains (medical, clinical…). The aim of this thesis is to develop new devices for the clinician in order to perform objective assessment of the mechanical properties of human skin, and also to improve the understanding of the whole mechanical behaviour of this organ with ageing.The first chapter is a bibliography concerning the physiology and the physical properties of the skin and also an overview of the actual devices used for the assessment of these properties. Based on this review, two different ways of stress have been chosen, a normal stress axis and a tangential stress axis to the skin.The second chapter concerns the first way of stress, with the development of a dynamic indentation method and a non contact method. A decrease of the Young modulus is found with ageing.The third chapter concerns a tangential axis of stress, with an extension-compression test using force measurement combined to displacement field measurement of the stressed area. An inverse method using a Finite Element model with an orthotropic law shows that results obtained give a decrease of the mechanical properties of the skin with ageing.The fourth and last chapter links the two different way of stress used with a comparison of results obtained and gives some perspectives of this work

Ces travaux de thèse sinscrivent dans le cadre des études sur les interactions pastille-gaine dans les assemblages combustibles utilisés dans les centrales nucléaires. En effet, lexploitant (EDF)doit assurer et démontrer lintégrité de lensemble des crayons composant l'assemblage. Pour cela, on doit notamment connaître (et si possible maîtriser) les propriétés viscoplastiques du combustible. Le but de cette thèse a été de caractériser le fluage du dioxyde duranium dans des conditions de<br />transitoires de puissance de centrale nucléaire. Nous nous sommes intéressés aux résultats disponibles dans la littérature sur le comportement mécanique du dioxyde d'uranium UO2. Ce sont essentiellement des essais de compression qui ont permis de caractériser le fluage de la céramique nucléaire, et qui ont prouvé que le fluage du dioxyde d'uranium est caractérisé par deux types comportement, en fonction du niveau de contraintes appliqué.<br />Pour évaluer les sollicitations dans la pastille combustible, EDF ou CEA ont développé des codes de calcul spécifiques, dit globaux. Partant dun de ces calculs lors des transitoires de puissance, nous avons dégagé les ordres de grandeur des sollicitations vues par le combustible (température, gradients thermiques, déformations, vitesses de déformations,). Le calcul des contraintes lors de<br />transitoires de puissance nécessite lidentification de lois de comportement capables de décrire le comportement de la céramique pour de faibles taux de déformation e,t notamment, sous des contraintes de traction. Partant de ce constat nous avons choisi de caractériser le comportement du<br />dioxyde duranium en flexion. Le cahier des charges de cette étude imposant de prélever les échantillons directement dans les pastilles, ceci dans un souci de représentativité, lentraxe de sollicitation a été fixé à 10 mm. Pour cette étude nous avons donc développé un dispositif spécifique de flexion trois points pouvant atteindre 2000°C sous atmosphère contrôlée (Ar + 5%H2). Une attention particulière a été portée sur la mesure de la flèche ; elle est assurée par un extensomètre à ombrage laser dédié, d'une résolution de ± 2 µm à haute température.<br />En utilisant ce dispositif, nous avons testé en fluage des éprouvettes dépaisseur 0,5 à 1 mm. Dans nos conditions d'essai, le fluage stationnaire a pu être décrit à laide d'une loi de Norton avec un exposant de contrainte de 1,73 et une énergie d'activation de 540 kJ.mole-1. Nous avons ensuite modélisé le comportement mécanique du combustible : lintroduction de variables internes dans une loi à écrouissage cinématique a permis de représenter l'ensemble des courbes de fluage et les phénomènes de recouvrance de la déformation présentés lors de déchargements partiels. Lidentification a été réalisée par méthode inverse, couplant optimisation des paramètres et calcul par éléments finis des déformations de l'éprouvette de flexion. L'application de cette loi dans un calcul de transitoire de<br />puissance démontre que les capacités de relaxation du matériau ne permettent pas de prévenir une rupture radiale du combustible en fin de montée de puissance. Lors du maintien à puissance élevée, la température élevée à coeur autorise une diminution des contraintes, notamment près des évidements. Il en résulte un écoulement de matière principalement axial, clairement confirmé par l'observation de pastilles usagées. L'application finale de notre dispositif expérimental a été de tester des éprouvettes implantées aux ions, sur une profondeur de 50µm. La faible épaisseur de nos échantillons a permis de mettre en<br />évidence leffet de lirradiation sur le fluage de UO2.

Ce mémoire porte sur l'étude et l’optimisation du fonctionnement des extensomètres à corde vibrante pour la surveillance des constructions stratégiques. Ce travail se décompose en trois étapes.Premièrement, le fonctionnement du capteur en mode amorti et en mode entretenu est décrit. Un dispositif électronique de lecture à base de microcontrôleur est réalisé pour valider les développements. Deuxième, le comportement du capteur est étudié en établissant des modèles représentant les couplages magnéto-mécaniques entre la corde vibrante, la bobine d'excitation et la bobine de mesure. Les influences du mode d'excitation et des paramètres parasites sur la réponse du capteur sont analysées. Enfin, l'effet de la foudre est simulé en utilisant un simulateur de décharge électrostatique. La réponse du capteur est mesurée avant, pendant et après la décharge. Les résultats de ce travail peuvent se résumer en quatre points essentiels. Premièrement, le mode entretenu est préférable au mode amorti. Deuxièmement, la position d'excitation optimale est au centre de la corde. De plus, une excitation continue ou une excitation pulsée d'un grand nombre de cycles est préférable à une excitation pulsée d'un petit nombre de cycles. Troisièmement, la fréquence de résonance mesurée en mode entretenu diffère de celle mesurée en mode amorti à cause de deux paramètres : la force magnétique moyenne et le couplage mutuel entre les bobines. Quatrièmement, sous l'action des décharges, le champ magnétique résiduel est modifié, conduisant ainsi à une modification de la fréquence de résonance mesurée par le capteur<br>This thesis focuses on the study and the optimization of the operation of vibrating wire sensors for strategic construction monitoring. This work is divided into three stages.Firstly, the sensor operation in damped mode and in sustained mode is described. To validate the developments, an electronic microcontroller-based reading device is realized. Secondly, the sensor behavior is investigated by establishing models representing the magneto-mechanical coupling between the vibrating wire, the excitation coil and the measurement coil. The influences of excitation mode and spurious parameters on the sensor response are analyzed. Finally, the effect of lightning is simulated using electrostatic discharge simulator. The sensor response is measured before, during and after discharge.The results of this work can be summarized in four main points. Firstly, the sustained mode is preferable to the damped mode. Secondly, the optimal excitation position is at the center of the wire. Furthermore, a continuous excitation or a pulsed excitation of a large number of cycles is preferable to a pulsed excitation of a small number of cycles. Thirdly, the resonant frequency measured in sustained mode differs from that measured in damped mode due to two parameters: average magnetic force and mutual coupling between coils. Fourthly, under the action of discharges, the remaining magnetic field is modified, thus leading to a variation in the resonant frequency measured by the sensor

Un des enjeux de la volcanologie réside dans la compréhension du fonctionnement du système de stockage et de transferts magmatiques associés aux éruptions. Au Piton de La Fournaise, cette étude est ici abordée par une analyse croisée des déformations, couplée à des modélisations numériques, et aux données géochimiques de la période 1998-2007. Au sein de cette activité, nous définissons, depuis 2000, un caractère cyclique ; chaque cycle est défini par une séquence d'éruptions sommitales et latérales terminées par une éruption distale à océanite. Ces éruptions successives sont caractérisées par des dykes s'initiant à des niveaux de plus en plus profonds et des laves de plus en plus primitives. Ces cycles durant lesquels l'inflation du cône est continue, pourraient témoigner d'une réalimentation continue du système de stockage superficiel. Ces résultats permettront dans le futur une meilleure prédiction de la localisation des éruptions, selon leur position dans un cycle d'activité.