Dissertations / Theses: 'Gradient de contrainte'

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Amargier, Rémi. "Amorçage de fissures et gradient de contrainte en fretting et en fatigue." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00728236.

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Abstract:

Cette étude traite de la prise en compte du gradient de contrainte et du frottement pour calculer l'amorçage de fissures en fatigue. On s'intéresse notamment au dimensionnement d'une manille en Inconel 718 munie de bagues en Inconel 718montées avec interférence. Pour cela, on réalise des essais de fretting et de fatigue pour étudier les conditions d'amorçage de fissures en présence de gradient de contrainte et de frottement. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l'effet du gradient des contraintes sur l'amorçage de fissures et justifient la prise en compte du gradient pour le dimensionnement en fatigue des structures. A travers ces essais balayant une gamme de gradient de contrainte étendue, on confirme que la présence d'un gradient de contrainte retarde l'amorçage de fissures. Les avantages et les inconvénients de plusieurs approches de fatigue multiaxiale intégrant le gradient de contrainte sont étudiés. De cette analyse, une proposition est faite permettant de décrire au mieux les résultats expérimentaux de fatigue et de fretting. Cette approche s'appuie sur l'utilisation d'une fonction de poids dépendant du gradient de la pression hydrostatique. Cette approche est similaire à des approches mises en oeuvre sur d'autres problématiques de fatigue ce qui permet de dégager quelques points de convergence pour traiter le problème du gradient de contrainte en fatigue. Un essai de fatigue sur une manille munie d'une bague montée avec interférence est réalisé. L'effet du gradient de contrainte sur l'amorçage de fissures dans ce système est trop faible pour que l'utilisation d'une approche intégrant l'effet de gradient soit pertinente. Cette observation est cohérente avec les résultats expérimentaux précédents obtenus dans cette étude. L'inconel 718 apparaît donc comme un matériau peu sensible à l'effet de gradient de contrainte. Une approche de fatigue multiaxiale de type Crossland permet une description raisonnable de la durée de vie du système. Une analyse numérique montre que la tenue en fatigue du système est peu sensible au coefficient de frottement alors que l'interférence a un impact beaucoup plus important.

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Qilafku, Genti. "Effet d'entaille à la fatigue en grand nombre de cycles : rôle du gradient de contrainte." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Qilafku.Genti.SMZ0010.pdf.

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Abstract:

Les mécanismes de rupture par fatigue, établis par les modèles traditionnels de prévision de la durée de vie en fatigue, sont simplifiés, mais ne peuvent caractériser la rupture par fatigue en présence d'entaille d'une manière satisfaisante. En outre, dans la plupart des cas, ils sont limités à la prévision de la limite d'endurance. Nous proposons, basé sur une approche volumétrique permettant d'obtenir une meilleure prévision de durée de vie en fatigue, comparée aux autres méthodes. Selon ce modèle, la rupture par fatigue n'est pas tributaire d'un point, mais d'un volume physique, suffisant pour présenter le comportement en fatigue d'une pièce. Ce volume ou l'endommagement par fatigue a un caractère élasto-plastique, est appelé zone effective. Elle dépend à la fois de la géométrie, du matériau, du type de sollicitation et du niveau de chargement. Ce modèle tient compte de quelques facteurs importants en fatigue : comportement élasto-plastique du matériau, distribution de la contrainte au fond d'entaille, en particulier la relaxation et le gradient relatif de contrainte, zone d'élaboration du processus de la rupture par fatigue, introduite par la distance effective. En faisant intervenir le gradient relatif de contrainte dans le calcul du coefficient de concentration de contrainte en fatigue et de la contrainte effective, cette méthode donne de meilleurs résultats de prévision de la durée de vie, pour tous types de sollicitations. Pour les essais multiaxiaux, une extension de la méthode volumétrique, permet de prévoir la rupture par fatigue, quel que soit le type du chargement, utilisant deux courbes de référence. Dans ce contexte, la modification de l'état de contrainte sous sollicitation simple, due à l'effet d'entaille et de la surface libre, a été étudiée. Enfin, une méthode pratique de calcul de la durée de vie en flexion rotative a partir de la fatigue uniaxiale, est introduite.

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QILAFKU, GENTI Pluvinage Guy. "EFFET D'ENTAILLE A LA FATIGUE EN GRAND NOMBRE DE CYCLES. ROLE DU GRADIENT DE CONTRAINTE /." [S.l.] : [s.n.], 2000. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/2000/Qilafku.Genti.SMZ0010.pdf.

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Ferry, Barbara. "Etude expérimentale et modélisation des effets de taille associés à un gradient de contrainte en fatigue de contact." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN041/document.

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Abstract:

La fatigue de contact fait référence au processus d’endommagement situé à l’extrémité du contact entre deux corps soumis à des chargements de fatigue. La prédiction de ce phénomène est d’une importance majeure dans la détermination de la durée de vie de certains systèmes tels que les disques de turbines. Au voisinage du front de contact, le champ de contraintes est maximal en surface et présente un fort gradient sous le contact. De plus, la différence d’échelle entre les essais effectués en laboratoire et les systèmes industriels a motivé l’étude de l’effet de taille sur les modèles de fatigue des systèmes soumis à des chargements de fatigue du contact.Afin de quantifier l’effet de gradient de contraintes et l’effet de taille, des essais ont été effectués sur une machine de fatigue munis de deux vérins verticaux à l’université de Brasilia. Les essais ont été menés de sorte que les gradients de contraintes, puis les volumes contraints, soient différents. Une étude post-mortem des surfaces de rupture a été effectuée à l’aide d’un microscope confocal. Durant cette thèse, il a été montré que, pour un alliage de Ti-6Al-4v, une approche non locale basée sur un champ de vitesse équivalent extrait à l’intérieur d’une zone prédéterminée autour de l’extrémité du contact amène des résultats encourageants pour la détermination de la durée de vie. L’influence de la force de fatigue sur la description des mécanismes d’initiation de fissures et leur propagation a également été déterminée et il est apparu que cette dernière ne pouvait pas être négligée lors de la définition de la frontière d’initiation des fissures. En effet, si, en fatigue du contact, environ 75% du mécanisme d’initiation des fissures est contrôlé par les contraintes de contact, i.e. les contraintes de cisaillement et de pression, la prise en compte de la contrainte normale permet d’obtenir des prédictions plus précises.L’étude de l’effet de taille a été divisée en deux phases. Premièrement, l’influence de la taille du volume sous contrainte a été analysée. Pour cela, l’épaisseur des éprouvettes a été réduite tandis que le gradient de contraintes sous le contact ainsi que l’aire de la surface endommagée étaient maintenus constants. Dans un second temps, l’impact de la zone endommagée sur la résistance à la fatigue a été isolé en maintenant les paramètres expérimentaux, i.e. σB,max/p0 et Q/fP, constants tandis que l’aire endommagée par le frottements était réduite. Les résultats expérimentaux ont été analysés à l’aide d’un critère de fatigue multiaxial, le Courbe de Wöhler Modifiée, conjointement avec l’application de la théorie de la distance critique. Il a été montré qu’aucun de ces deux paramètres n’influence significativement la durée de vie en fatigue, et ainsi le terme « effet de taille » généralement référencé dans la littérature comme un effet d’endommagement devrait seulement être adressé comme un effet de gradient Fretting fatigue refers to the damage process localized at the frontier of the contact between two contacting bodies subjected to fatigue loadings. The prediction of this phenomenon is of major importance in determining, for instance, the lifetime of fan’s disk. In the vicinity of the contact front, the stress field inherited from the contact loads is maximal at the surface and displays a strong gradient under the contact. The difference of scale between the laboratory’s experiments and the industrials’ system motivated the study of the impact of the size effect for the determination of the lifetimes.To quantify the effect of the stress gradient and of the size effect, tests were carried out on a two vertical-actuators fretting-fatigue rig at the University of Brasilia, with experimental conditions ensuring different stress gradient and later different volume solicited under the contact. Damage mechanisms were studied using post-mortem analysis with a confocal microscope on some contact elements tested.It was shown on this thesis, for a Ti-6Al-4V alloy, that a nonlocal approach, based on equivalent velocity field on a determined area around the contact, leads to good expectation for the determination of fretting fatigue lives. The influence of the bulk stress for the description of the fretting fatigue crack initiation and propagation was also determined and it appears that it could not be neglected for the determination of the crack initiation boundary. As a matter of fact, if around 75% of the crack initiation mechanism in fretting fatigue is controlled by the contact stresses, i.e. shear and contact stresses, the consideration of the normal stress allows to obtain more realistic prediction. The study of the size effect was divided into two phases. First the influence of the volume stressed was investigated by reducing the width of the contact but maintaining the stress gradient under the contact and the damaged area within the slip zone constant. Then, the influence of the damaged area within the slip zone was isolated by maintaining the experimental parameters, i.e. σB,max/p0 and Q/fP, constant while the damaged area under the slip zone was reduced. The experimental results were analysed by applying a fatigue criterion, the Modified Wöhler Curve Method, in conjunction with the Theory of the Critical Distance. It was found that none of these two parameters influences significantly the fretting fatigue lifetimes, and so the term ‘size effect’ usually referenced in the literature as a damaging effect should refer only to the gradient effect

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Kaminski, Myriam. "Modélisation de l'endommagement en fatigue des superalliages monocristallins pour aubes de turbines en zone de concentration de contrainte." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00268736.

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Abstract:

Les aubes de turbine Haute Pression des moteurs d'avion, constituées du superalliage monocristallin AM1, sont refroidies par un circuit complexe de microcanalisations, situé en bord d'attaque et près du bord de fuite. Il peut constituer des sites privilégiés d'endommagement et d'amorçage de fissures, qu'il est indispensable de prendre en compte dans le dimensionnement en fatigue des aubes de turbines. Ce travail a consisté, dans un premier temps, à réaliser une étude expérimentale sur des éprouvettes perforées de trous de différents diamètres. Elle a permis de mettre en évidence qualitativement et quantitativement l'effet du gradient de contrainte sur l'amorçage de fissure. Cependant, la contrainte locale maximale (ou la déformation maximale) ne peut suffire dans un critère de rupture, car elle surestime le risque de rupture, ne prenant pas en compte les effets d'échelle ou de géométrie. Une méthode de moyenne volumique a alors été proposée pour prendre en compte le gradient de contrainte dans le calcul de durée de vie et a ainsi permis d'améliorer les prévisions de durée de vie.Parallèlement, un modèle d'endommagement de fatigue anisotrope, qui couple plasticité et endommagement, en s'attachant particulièrement à décrire la phase de micro-amorçage, a été développé. L'identification et la validation du modèle ont été réalisées à partir d'une base de données expérimentales conséquente sur l'AM1 et sur les essais sur éprouvettes perforées réalisés au cours de ce travail. Afin de prendre en compte les effets de gradient dans les zones à forte concentration de contrainte, la méthode de moyenne volumique a été appliquée avec ce modèle et a fourni des résultats encourageants.

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Schwob, Cyrille. "Approche non locale probabiliste pour l'analyse en fatigue des zones à gradient de contraintes." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30246.

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Abstract:

Les choix de conception de pièces et structures sont habituellement validés en fatigue à l'aide de critère de fatigue tels que les critères de Crossland, Dang Van ou encore Papadopoulos. Ces critères sont idéalement identifiés à partir de données expérimentales obtenues sur des éprouvettes simples. Cependant l'application de ces modèles ne conduit pas toujours à une prévision fiable du comportement en fatigue de la pièce étudiée. En effet le transfert vers une pièce réelle des caractéristiques de fatigue d'un matériau, à l'aide de critères, ne prend généralement pas directement en compte de nombreux effets, notamment les effets de concentrations de contraintes. De plus la réponse binaire d'un critère de fatigue ne reflète pas de façon adéquate l'importante dispersion observée expérimentale lors de tout essai de fatigue. Les travaux de thèses s'attachent à définir un critère de fatigue prenant en compte l'effet de gradient de contrainte et à l'intégrer dans une démarche probabiliste générale. Le critère développé est un critère non local qui moyenne un critère classique sur une zone d'influence définie par un critère mésoscopique inspiré de l'analyse de Papadopoulos. Les prédictions de durée de vie moyenne réalisées à l'aide de ce critère ont été comparées à des résultats issus de la littérature scientifique d'une part et d'une base de données sur un alliage d'aluminium réalisée au cours de la thèse d'autre part. Au cours de cette campagne, plusieurs configurations géométriques (éprouvettes trouées et plates) et plusieurs rapports de chargements ont été testés. Les bonnes corrélations obtenues dans tous les cas montrent la robustesse du critère vis-à-vis de la géométrie et du chargement. L'intégration de ce modèle dans une démarche probabiliste nécessite alors de traiter les deux points suivants. . A fatigue criterion taking into account the stress gradient effect has been developed and integrated in a global probabilistic framework. The proposed criterion is a non local criterion averaging a classical criterion over a particular area. This area is defined by a mesoscopic criterion derived from Papadopoulos analysis. The predictions of the new criterion are compared to experimental results coming from a dedicated test campaign on an aluminium alloy. Results are found to be in good agreement with experiments for a wide variety of geometry and load, thus demonstrating the relative robustness of the fatigue model. The fatigue model is then integrated in a probabilistic framework, the results being again satisfactorily confronted to experimental results on the same alloy. In particular the statistical quality of the probabilized SN curves obtained from the whole model is similar to the experimental one

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Landron, Thomas. "effets des gradients de porosité et de contrainte sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles de l’alliage d’aluminium AlSi9Cu3 coulé sous pression." Electronic Thesis or Diss., Paris, HESAM, 2023. http://www.theses.fr/2023HESAE091.

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Abstract:

Ces travaux de thèse traitent de l’effet des gradients de porosité et de contrainte sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles (FGNC) de l’alliage d’aluminium AlSi9Cu3 coulé sous pression utilisé par l’industrie automobile. Ce matériau contient une population de défauts distribués de manière hétérogène avec un gradient de porosité entre la surface et le cœur des pièces. Une large gamme de taille et de nature de défaut (Pore gazeux, retassure, voiles d’oxydes…) est observée avec notamment des défauts formant des réseaux complexes tridimensionnelles de porosités.Afin d’étudier les effets des gradients de porosité et de contrainte, une méthodologie d’essai ayant recours à des éprouvettes de différentes épaisseurs, toutes obtenues par usinage à partir d’un même échantillon brut, est développée. Quatre géométries issues d’une même éprouvette brute sont testées en FGNC sous différents modes de sollicitations : flexion et traction avec un rapport de charge R=-1. L’analyse des faciès de rupture combinée à celle des courbes de Wöhler montre que le comportement en fatigue est contrôlé par l’interaction entre les gradients de porosité et de contrainte. La position de l’amorçage, interne ou en surface, la nature du défaut critique, ainsi que les niveaux de résistance sont entièrement déterminées par ces deux gradients.L’effet des défauts sur le comportement en fatigue est d’abord analysé sous l’angle d’une approche du type diagramme de Kitagawa-Takahashi et seuil du facteur d’intensité de contrainte (Kth). Cette analyse montre que la résistance en fatigue du matériau est pilotée par la taille des défauts au sens de Murakami (√aire). La large gamme de taille et de nature de défauts permet de caractériser le comportement du matériau en fissure courte et fissure longue. Peu d’effet de la position de l’amorçage, interne ou surface, est noté. Grâce à la comparaison des comportements en fatigue de l’alliage étudié avec d’autres alliages d’aluminium de fonderie coulés gravité, il apparaît que le niveau de résistance en fatigue et le comportement de propagation fissure courte – fissure longue est en partie contrôlé par les caractéristiques microstructurales des alliages telles que la taille de grain et l’espacement des bras de dendrites secondaires (SDAS) et par le comportement mécanique monotone et cyclique.La complexité de la distribution des défauts (définie par les paramètres taille, position, géométrie, type …) rend très difficile la caractérisation et la modélisation de la cinétique de propagation des fissures et de leurs interactions avec les défauts. Des essais de suivi de fissure in situ sur défauts naturels sont conduits en flexion à R=-1 à l’aide d’un dispositif adapté de corrélation d’image. L’analyse de la cinétique de fissuration et des faciès de rupture relatifs aux fissures observées révèle une forte interaction entre les fissures de fatigue et les défauts présents. Ces interactions provoquent de fortes accélérations de la fissure qui réduisent drastiquement la durée de vie en fatigue. Une modélisation de la propagation en FGNC est proposée grâce à une approche en moyenne qui fait appel à la loi de Paris. Les coefficients associés sont ajustés à partir des essais de suivi de fissure. La comparaison des courbes de Wöhler simulées à iso-taille de défauts initiaux et les courbes de Wöhler expérimentales montre que l’approche en propagation ne suffit pas à rendre compte de toutes les étapes conduisant à la ruine en fatigue. Il est clairement mis en avant la nécessité de la prise en compte d’une phase d’amorçage et la très grande complexité des mécanismes d’endommagement en fatigue dans les défauts de type réseaux de porosité.Mots clefs : Fatigue à grand nombre de cycle (FGNC), hétérogénéité microstructurale, gradient de porosité, gradient de contrainte, alliage d’aluminium, coulée sous pression, réseaux de porosités, durée de vie, interaction fissure – défaut This research deals with the effect of porosity and stress gradients on the high-cycle fatigue behavior (HCF) of the high-pressure die-cast (HPDC) aluminum alloy AlSi9Cu3 used by the automotive industry. The components produced by HPDC are characterized by a high level of porosity compared to other casting processes. In addition, the porosity or defect distribution within a component is highly heterogeneous and the existence of a porosity gradient between the surface and the in-bulk material is notable. Defects of different nature and size are present, including defects formed by complex three-dimensional pore networks.To study the effects of the porosity and stress gradients on the HCF behavior, a test methodology based on reducing the thickness of as-cast specimens by machining was developed. Four geometries machined from the same as-cast specimens were tested in HCF under different loading modes: plane bending and tension-compression with a load ratio R=-1. The analysis of the fatigue failure surfaces, combined with fatigue results in the form of Wöhler curves shows that fatigue behavior is controlled by the interaction between the porosity gradient and the stress gradient. The position of the crack initiation site (surface or in-bulk), the nature of the critical defects, as well as the fatigue strength are entirely determined by these two gradients.The effect of defects on the fatigue behavior was analyzed using an approach based on the Kitagawa-Takahashi diagram and the stress intensity factor threshold (Kth). This analysis shows that the fatigue strength of the material is controlled by the size of the defects in terms of the Murakami parameter (√area). The wide range of defect size and the variety of defect types makes it possible to characterize the behavior of the material in both the short crack and long crack regimes. It is observed that the position of the crack initiation site (surface or in-bulk) has only a small effect on the fatigue behavior. Thanks to a comparison between the studied alloy and other gravity-cast aluminum alloys, it is shown that both the fatigue strength and the crack propagation behavior, is partly controlled by (a) the microstructural characteristics of alloys (grain size and secondary dendrite arm spacing (SDAS)) and by (b) the monotonic and cyclic mechanical behavior of the materials.The complexity of the defect distribution (type, size and spatial distribution) complicates the characterization and modeling of the kinetics of crack propagation and their interactions with defects. To investigate this, in-situ image correlation was used to monitor crack growth during fatigue tests, with the aim of observing the crack interaction with natural defects, in bending at R=-1. The analysis of the crack growth kinetics and the fatigue failure surfaces reveals a strong interaction between fatigue cracks and defects. These interactions cause rapid crack accelerations, which drastically reduce the fatigue life. A HCF crack propagation model is proposed using an averaging approach with the Paris law. The coefficients are adjusted using the crack monitoring tests. The comparison between the simulated Wöhler curves at initial iso-defect-size and the experimental Wöhler curves shows that the propagation approach is not sufficient to account for all the stages leading to fatigue failure. It is clearly highlighted that the initiation phase must be taken into account and that the fatigue damage mechanisms, associated with defects comprised of complex three-dimensional pore networks, are extremely complex.Keywords: High cycle fatigue (HCF), microstructural heterogeneity, porosity gradient, stress gradient, aluminum alloy, high-pressure die-casting, porosity networks, fatigue life, crack – defect interaction

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Bellecave, Johan. "Stress Gradients In Fretting Fatigue." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015DENS0036/document.

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Abstract:

Cette thèse fait partie d’un programme de recherche international (IRG Cognac). Lancé par le motoriste SNECMA (groupe SAFRAN), ce projet regroupe l’ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowti, et se concentre sur l’effet du gradient des contraintes sur endommagement par fretting fatigue. Le fretting-fatigue se réfère au processus d’endommagement localisés en bord de fuite entre deux corps en contact soumis à un chargement de fatigue. La maitrise de ce phénomène est d’une importance cruciale dans la détermination des durées de vie des disques de turbine. En bord de contact, le champ de contrainte hérité des forces de contact est maximal à la surface mais présente un fort gradient en s’éloignant du contact.Il a été montré dans cette thèse que pour l’alliage Ti-6AL-4V, les approches locales, basés sur le niveau de contrainte au points critiques ne sont pas applicable dans ces conditions. Une approche non locale, s’appuyant sur la théorie de la distance critique a donc été utilisée. En effet, des fissures courtes initiées au point critique peuvent propager jusqu’à rupture ou peuvent s’arrêter si la diminution des contraintes est suffisamment sévère. Une seconde difficulté réside dans la nature multiaxial et localement non proportionnel du chargement. Le fretting fatigue est généralement créé par la superposition d’un chargement de fatigue cyclique, d’une force normale à la surface souvent considérée constante, et d’une force cyclique tangentiel à la surface mais dont la fréquence peut être différente de celle de la fatigue.Les résultats des essais réalisés ont mis en évidence l’effet du gradient des contraintes sur la fissuration et ont étaient utilisés pour évaluer le potentiel de diffèrent critères pour le dimensionnement en fatigue des structures. La simulation du phénomène a en effet été réalisé en utilisant différente approches. La première s’appuie sur la Théorie de la distance critique et utilise un critère multiaxial. La seconde utilise l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes, ΔK, pour prédire l’arrêt des fissures courtes. Finalement un récent modèle construit comme un critère de plasticité en pointe de fissure a été appliqué au problème de fretting fatigue. Ce critère a pour particularité de prendre en compte la contrainte T dans le développement asymptotique en pointe de fissure This thesis is part of an international research program (IRG Cognac) initiated by the engine manufacturer SNECMA (SAFRAN group) involving ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowty. The thesis focuses on the effect of a stress gradient in fretting fatigue. Fretting-fatigue refers to the damage process localized at the frontier of the contact between two contacting bodies subjected to fatigue loadings. The prediction of this phenomenon is of major importance in determining, for instance, the lifetime of fan's disc. In the vicinity of the contact front, the stress field inherited from the contact loads is maximal at the surface and displays a strong gradient from the surface. It was shown in this thesis, for a Ti-6AL-4V alloy, that local approaches, based on local stresses at the most critical point, are not appropriate to predict fretting fatigue lives. As a matter of fact, short cracks initiated at the most critical point may stop if the stress decay from the surface is strong enough or may continue their growth, up to the failure of the component, if the stress gradient from the surface is not string enough. A second difficulty is the multiaxial and non-proportional nature of the loading conditions. Fatigue-fretting stems from the combination of loads that have neither the same spatial distribution nor the same time-dependency. In fretting-fatigue tests, three loading components are considered, the fatigue loading of the component (cyclic), the normal part (assumed to be constant) and the in-plane part (cyclic) of the loads between the two contacting components. To quantify the effect of the stress gradient, tests were carried out on a fatigue testing contact bench developed at the University of Brasilia, with experimental conditions ensuring different stress gradient while keeping the maximal stress the same. Damage mechanisms were studied using post-mortem analysis and optical microscopy on the contact elements tested. The prediction of the fretting fatigue life was done using different approaches. The first one is based on the Critical Distance Method and a fatigue criterion. The second is based on a K-based short crack arrest method. Finally, a new criterion was proposed. This method considers a generalized von Mises yield criterion for the crack tip region and accounts for the T-stresses in the asymptotic LEFM development

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Ferré, Romain. "Etude expérimentale et modélisation de la durabilité d'un contact représentatif de l'interface aube / disque de soufflante grenaillé soumis à des chargements de fretting / fatigue / usure." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0012.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude du risque d’amorçage de fissure en fretting/fatigue du contact aubes/disque de soufflante en alliage de titane Ti-6Al-4V d’un turboréacteur civil. De part les vibrations du moteur et le passage du flux d’air, le contact aube/disque est sujet à de microdéplacements: le fretting. Ce problème complexe concerne des zones en contact de faibles dimensions subissant des pressions de contact importantes et des micro-déplacements associées à des structures soumises à des chargements eux-mêmes complexes. Des essais de fretting simple, fretting précontraint et fretting fatigue sont réalisés en vue d’identifier les conditions d’amorçage de fissure pour plusieurs géométries présentant des gradients de contraintes différents. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet du gradient de contrainte sur l’amorçage. Ainsi, via des essais présentant une gamme étendue de gradient, il a été confirmé que les gradients de contraintes retardent l’initiation de fissure. Une approche non-locale couplée à un critère de fatigue multiaxiale et identifiée sur une unique condition expérimentale de fretting simple a permis la prédiction de l’ensemble des résultats expérimentaux. Ainsi, une méthodologie prédictive des durées de vie à amorçage a été proposée. Cette approche numérique intègre la multiaxialité du chargement, l’effet du gradient des contraintes, la réponse élastoplastique de l’interface et les limites de fatigue en traction/compression et torsion alternée du matériau. L’interface aube/disque grenaillée du moteur subit une alternance de sollicitations de faibles amplitudes générant l’amorçage de fissure, et de grandes amplitudes favorisant l’usure des zones en contact. Le phénomène de compétition usure/fissure a alors été étudié via les courbes en cloches (durée de vie en fonction de l’amplitude de déplacement) ainsi que l’influence des contraintes résiduelles de grenaillage. Une première conclusion sur l’effet bénéfique de l’usure a pu être apportée dans le cas d’un matériau sans traitement de surface. Si les contraintes résiduelles de grenaillage permettent d’apporter un gain notable sur les durées de vie pour des sollicitations de glissement partiel, à l’inverse, il a été observé que le matériau avec le traitement de surface de grenaillage présente des durées de vie plus faibles pour des sollicitations favorisant l’usure. À travers d’essais inédits avec un dispositif expérimental à trois vérins, le chargement complexe de l’interface aube/disque du moteur a pu être reproduit à l’échelle du laboratoire. Ainsi, la durabilité globale du contact représentatif de l’interface aube/disque de soufflante a été étudiée. Une synergie des sollicitations oligocycliques et polycycliques à l’interface a été constatée provoquant des phénomènes de réorganisation de contraintes résiduelles et l’accélération des cinétiques d’usure. Cette étude a montré l’importance de prendre en compte les sollicitations polycycliques dans le dimensionnement des structures aubes/disque. Ces sollicitations couplent les aspects de fatigue « fissuration » aux phénomènes de cumul de dommage et de cinétique d’usure des interfaces This work aims at studying the crack initiation risk of a blade/disk contact under fretting/fatigue loading. The fan stage of a civil engine is studied and the material used is a titanium alloy: Ti-6Al-4V. This complex issue concerns small contacts which are subjected to high contact pressures and micro-displacements. Thus, a complex multiaxial loading occurs on the structure. Fretting, static stressed fretting and fretting fatigue testing are performed in order to quantify the crack nucleation thresholds. In addition, several geometries which present different stress gradient values are used. The experimental results show a stress gradient effect on the crack initiation. Thus, using a wide range of stress gradient, it has been confirmed that stress gradient delays crack nucleation. A multiaxial fatigue criterion is used to determine the equivalent stress field under the contact. Then, a non-local approach, identified thanks to one fretting experimental condition, is employed in order to consider the stress gradient effect. This approach provides the prediction of the whole experimental results. In this way, a predictive method of the initiation fatigue life has been introduced. This numerical approach takes into account the multiaxial loading, the stress gradient effect, the plastic-elastic behavior of the interface and the fatigue strength limits of the material. The blade/disk contacts of the engine are shot-peened. During the flight, interfaces are subjected to low displacement amplitudes leading to crack initiation. On the other hand, during landing and take-off, contacts are submitted to high displacement amplitudes leading to the interface wear. As a consequence, competition between wear kinetic and nucleation one is studied and “bell curves” are plotted (i.e. fatigue life time versus displacement amplitude).Moreover, the effect of the shot-peening residual stresses on fatigue life time is observed. In case of un-treated material, a beneficial impact on the fatigue life time is observed due to wear process. Compressive residual stresses of shot-peening increase the fatigue life when fretting/fatigue on partial slip regime occurs. Nevertheless, a decrease of the fatigue life time is observed when wear process is activated by the gross slip condition. Finally, the complex loading of the engine blade/disk contact has been reproduced in the laboratory. To achieve this, a new testing, using an experimental machine composed of three hydraulic actuators is developed. Thus, the global life time of the representative interface of the fan stage is studied. Oligocyclic (low frequency) and polycyclic (high frequency) solicitations interact themselves and lead, firstly, to a rearrangement of the residual stresses, and secondly, to an increase of the wear kinetics. This research work highlights the interest to consider the polycyclic loadings to design the blade/disk structure. These solicitations reproduce the “cracking” fatigue phenomenon, the cumulative damages and the wear kinetics of the interface

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Aklil, Nassim. "Apprentissage actif sous contrainte de budget en robotique et en neurosciences computationnelles. Localisation robotique et modélisation comportementale en environnement non stationnaire." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066225/document.

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La prise de décision est un domaine très étudié en sciences, que ce soit en neurosciences pour comprendre les processus sous tendant la prise de décision chez les animaux, qu’en robotique pour modéliser des processus de prise de décision efficaces et rapides dans des tâches en environnement réel. En neurosciences, ce problème est résolu online avec des modèles de prises de décision séquentiels basés sur l’apprentissage par renforcement. En robotique, l’objectif premier est l’efficacité, dans le but d’être déployés en environnement réel. Cependant en robotique ce que l’on peut appeler le budget et qui concerne les limitations inhérentes au matériel, comme les temps de calculs, les actions limitées disponibles au robot ou la durée de vie de la batterie du robot, ne sont souvent pas prises en compte à l’heure actuelle. Nous nous proposons dans ce travail de thèse d’introduire la notion de budget comme contrainte explicite dans les processus d’apprentissage robotique appliqués à une tâche de localisation en mettant en place un modèle basé sur des travaux développés en apprentissage statistique qui traitent les données sous contrainte de budget, en limitant l’apport en données ou en posant une contrainte de temps plus explicite. Dans le but d’envisager un fonctionnement online de ce type d’algorithmes d’apprentissage budgétisé, nous discutons aussi certaines inspirations possibles qui pourraient être prises du côté des neurosciences computationnelles. Dans ce cadre, l’alternance entre recherche d’information pour la localisation et la décision de se déplacer pour un robot peuvent être indirectement liés à la notion de compromis exploration-exploitation. Nous présentons notre contribution à la modélisation de ce compromis chez l’animal dans une tâche non stationnaire impliquant différents niveaux d’incertitude, et faisons le lien avec les méthodes de bandits manchot Decision-making is a highly researched field in science, be it in neuroscience to understand the processes underlying animal decision-making, or in robotics to model efficient and rapid decision-making processes in real environments. In neuroscience, this problem is resolved online with sequential decision-making models based on reinforcement learning. In robotics, the primary objective is efficiency, in order to be deployed in real environments. However, in robotics what can be called the budget and which concerns the limitations inherent to the hardware, such as computation times, limited actions available to the robot or the lifetime of the robot battery, are often not taken into account at the present time. We propose in this thesis to introduce the notion of budget as an explicit constraint in the robotic learning processes applied to a localization task by implementing a model based on work developed in statistical learning that processes data under explicit constraints, limiting the input of data or imposing a more explicit time constraint. In order to discuss an online functioning of this type of budgeted learning algorithms, we also discuss some possible inspirations that could be taken on the side of computational neuroscience. In this context, the alternation between information retrieval for location and the decision to move for a robot may be indirectly linked to the notion of exploration-exploitation compromise. We present our contribution to the modeling of this compromise in animals in a non-stationary task involving different levels of uncertainty, and we make the link with the methods of multi-armed bandits

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Zhu, Guang. "Wave propagation analysis in complex medium based on second strain gradient theory." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEC045.

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Abstract:

Dans ce travail, deux modèles enrichis décrivant respectivement un mouvement longitudinal non classique dans des tiges et un mouvement de flexion et de cisaillement non classique dans des poutres sont établis basés sur la théorie du second gradient de contrainte de Mindlin. Ce dernier peut décrire l’hétérogénéité provoquée par les interactions micro-structure dans le cadre de la mécanique des milieux continus. La modélisation multi-échelle commence par exprimer l'énergie de déformation, l'énergie cinétique et le travail virtuel effectué par des forces externes basés sur la théorie SSG. Les équations du mouvement et les conditions aux limites associées sont ensuite dérivées en utilisant le principe de Hamilton. Un modèle en cristalline pour modèle enrichi de tige est proposé pour que les interactions à longue distance correspondent à des constantes d'ordre supérieur de matériau dans la théorie de la SSG.La relation de dispersion de l'onde longitudinale non classique ainsi que les deux ondes supplémentaires apparaissant exclusivement dans le modèle de tige basé sur la théorie de la SSG est étudiée. Ensuite, on étudie également les ondes de flexion et les ondes de cisaillement non classiques, ainsi que les quatre ondes supplémentaires dans le modèle de poutre de Timoshenko basé sur la théorie de la SSG. Les recherches sont basées à la fois sur la densité modale des ondes propagées, le flux d'énergie concernant des paramètres cinétiques d'ordre supérieur, la mobilité des structures enrichies, le transfert de puissance dans l'espace et l'analyse de la réponse en fréquence pour une tige enrichie ainsi qu’une poutre enrichie à excitation forcée ponctuelle. Les résultats de réponse en fréquence sont validés par les résultats de la méthode MEF dans COMSOL.En utilisant le modèle de tige enrichie et le modèle de poutre proposés, les caractéristiques de transmission et de réflexion des vibrations via une interface plane entre deux milieux basés sur la théorie de la SSG sont étudiées. Les coefficients de transmission et de réflexion de l'onde longitudinale dans une tige enrichie et de l'onde de flexion dans une tige enrichie sont calculés. Basé sur ces coefficients, la distribution et l'atténuation de l'énergie dans les ondes réfléchies et dans les ondes transmises sont discutées. La transmission et la réflexion des ondes à travers une certaine longueur de tige basée sur la théorie SSG sont ensuite étudiées.En utilisant le modèle de poutre enrichie, le rayonnement d'onde provenant d'une surface vibrante infinie d’une poutre enrichie basée sur la théorie SSG est étudié. Les caractéristiques enrichies, y compris la vitesse carrée de la surface vibrante, l'impédance de rayonnement et le champ de pression rayonné, sont calculées et interprétées en se combinant au caractère de propagation des ondes dans une structure de poutre enrichie. Ensuite, le rayonnement d'onde provenant d'une poutre simplement supportée est étudié en utilisant la formulation intégrale à limite directe basée sur le théorème d'intégrale de Kirchhoff-Helmholtz. Les influences des effets de micro-structure locale sont discutées et bien interprétées sur la base des résultats du modèle SSG et du modèle classique In this work, two enriched models respectively describing non-classical longitudinal motion in bars, and non-classical bending and shear motion in beams, are established based on Mindlin's Second Strain Gradient (SSG) theory. The latter can describe heterogeneity caused by complex micro-structure interaction in the frame of continuum mechanics. The multi-scale modelling starts with expressing the SSG theory based strain energy, kinetic energy and virtual work done by external forces, then the governing equations and the associated boundary conditions are derived with the utilization of Hamilton principle. Lattice model corresponding to 1D longitudinal motion is proposed to map the long range interactions to higher order material constants in SSG theory.Due to the local behavior of underlying micro-structures, Wave propagation features in SSG theory continua are significantly different. With the formulated SSG theory based rod model, dispersion relation of non-classical longitudinal wave accompanying with two evanescent waves are investigated. Meanwhile, non-classical bending wave and shear wave together with four evanescent waves are also investigated with the SSG theory based Timoshenko beam model. The investigations are based on the modal density of the propagating waves, energy flow involving higher order kinetic parameters, mobility of the non-classical structures, vibrating power transfer in spatial position, and forced response analysis of enriched rod as well as enriched beam. The frequency response results are validated by FEM approach resulting from COMSOL.With employing the proposed enriched rod model and beam model, vibration transmission and reflection characteristics through planar interface between two SSG theory based mediums are studied. The study is conducted on transmission and reflection coefficients of longitudinal wave in non-classical rod, and bending wave in non-classical beam, based on which energy distribution and attenuation in reflected waves and in transmitted waves are discussed. Wave transmission and reflection through a certain length of SSG theory based rod is also investigated.With utilization of the derived enriched beam model, wave radiation from infinite vibrating surface is studied. Radiation characteristics including square velocity of the vibrating surface, radiation impedance and radiated pressure field are achieved, and these enriched characteristics are interpreted combining with wave propagation characters in non-classical beam structure. Wave radiation from baffled finite beam is investigated with employing the direct boundary integral formulation based on the Kirchhoff-Helmholtz integral theorem.The influences of local behavior caused by complex micro-structure interactions are discussed and well interpreted based on results of SSG model and classical model

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Muhamed, Hassan. "Le rôle des interactions biotiques dans la régénération des chênes au niveau des communautés de forêts dunaires de la région Aquitaine (Sud-Ouest de la France)." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14576/document.

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Abstract:

Bien que les interactions biotiques soient connues pour être déterminantes dans l’établissement des espèces, il est encore difficile de savoir quels facteurs sont impliqués dans l’équilibre entre interaction positive et interaction négative. Il est de fait difficile de savoir sous quelles conditions les interactions biotiques peuvent favoriser ou empêcher la régénération des espèces. Cette thèse vise à étudier le rôle des interactions biotiques d'arbustes avec des semis de chêne sur la régénération de trois espèces de chênes sur les forêts des dunes côtières d'Aquitaine en testant comment l’effet net de ces interactions varie le long d’un gradient d’aridité, sur deux étages de canopée et en fonction des stratégies fonctionnelles de trois espèces de Chêne dans un contexte de changement global. Ce travail a été effectué en utilisant deux approches, une approche descriptive en utilisant un patron de points répartis dans l’espace et une approche expérimentale en transplantant les semis cibles. Les résultats montrent que la variation spatiale, en terme d’interactions biotiques, est fortement corrélée avec la sévérité environnementale, avec des interactions entre jeunes pousses de chêne très sensibles aux sécheresses estivales et aux trouées dans les canopées. Les interactions testées étaient de nature facilitatrice dans les plots découverts dans les dunes sèches du nord de Soulac et tournaient à la compétition sous le couvert forestier dans les dunes plus humides du sud, à Seignosse. La nature des interactions était constant entre les stratégies fonctionnelles des espèces cibles de chêne. Les résultats de cette thèse montrent de manière générale une confirmation de la formulation originale du SGH qui prédit une augmentation de la facilitation en lien avec une augmentation de la sévérité environnementale et souligne le fait que la réduction du stress hydrique atmosphérique par des arbustes est nécessaire à la régénération des semis de chêne. Dans cette perspective, le sylviculteur doit conserver les arbustes du sous-étage, en particulier dans les trouées, afin de permettre une meilleure régénération des plants de chêne. Cette thèse met en évidence la nécessaire considération des interactions biotiques dans la régénération du chêne dans les actuelles sévères conditions climatiques et le rôle prépondérant de ces interactions dans la réponse aux changements climatiques futurs probables dans cette région Aquitaine Although biotic interactions are known to be important determinants of species establishment, it is uncertain what factors determine the net balance between positive and negative interactions thus, under what conditions biotic interactions could enhance or impede species regeneration. Bien que les interactions biotiques soient connues pour être This thesis aims to study the role of biotic interactions of shrubs with oak seedlings for regeneration of three oak species on the Aquitaine coastal dune forests, by testing how the net effect of these interactions vary along aridity gradient, between two overstory canopies and in respect to the functional strategies of three oak species in the context of climate change. This was done by using two approaches, descriptive approach using spatial point pattern data and experimental approach by transplanting the target seedlings. The results show that the spatial variation in the nature of biotic interactions is strongly relate to environmental severity conditions, where the shrub-oak seedling interactions were very sensitive to increasing summer drought and canopy opening, the interactions strength was facilitative under gap plots in the dry northern dunes in Soulac and switch on competitive under forest plots in the wet southern dunes in Seignosse. The nature of the interactions was constant across the functional strategies of the targets species of oak. For the most part, results of this thesis show general support to the original formulation of SGH which predicts increasing facilitation with increasing severity and underscore the fact that atmospheric water stress reduction by shrubs is required for oak seedling regeneration. In this perspective, silviculturist should conserve understory shrubs, in particular in gaps, in order to allow a better regeneration niche of oak seedlings. This thesis highlights the importance of considering biotic interactions in oak regeneration under current harshness climatic conditions and with expectation to have an ambitious role in alleviation future climatic change consequence in this region

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Pham, Tuan Hiep. "Modélisation analytique et simulation numérique de la nucléation et de la propagation de la fissure cohésive couplée avec la plasticité." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX001/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’étudier l’évolution de la fissure sous les effets de plasticité et du champ de contrainte non-uniforme à l’aide du modèle de zone cohésive. Dans un premier temps, l’évolution de la fissure au sein du matériau élastoplastique est explorée dans le cadre de l’approche variationnelle. Les solutions sont explicitées dans le cas d’une barre 1D sous traction simple grâce aux conditions de stabilité locale d’énergie au premier ordre et au second ordre. Cette étude nous permet de mettre en lumière l’effet de la plasticité sur le comportementadoucissant du matériau dès que la fissure cohésive apparaît. En effet, la réponse globale de la barre sous déplacement imposé est stable seulement si la longueur de la barre est inférieure à une longueur critique. Cette dernière est démontrée indépendante du module d’écrouissage plastique mais dépend du module Young et de la dérivée seconde de la densité d’énergie de fissure. Les formulations énergétiques peuvent être généralisées pour la structure 3D. Dans ce cas, les critères de plasticité et de cohésif deviennent les courbes dans le plan des contraintes de Mohr. La comparaison des courbes nous permet d’étudier la nucléation de fissure cohésive au sein du domaine plastifié. Dans un deuxième temps, les effets de la non-uniformité du champ de contrainte sur la nucléation de la fissure au sein de la structure élastique sont mis en évidence. On construit la solution analytique en utilisant la technique à deux échelles et l’analyse complexe. L’évolution de la fissure purement cohésive et partiellement non-cohésive est contrôlée par le gradient du champ de contrainte lié à une longueur caractéristique. L’utilisation des différentes lois cohésives dans le problème est explorée. La sensibilité de la solution à la taille du défaut préexistant est également étudiée. Finalement, des résultats analytiques sont validés par les simulations numériques et le modèle de zone cohésive en mode mixte est implémenté dans Code_Aster The aims of this work is to study the cracks evolution under plasticity and nonuniform stress field effects by using cohesive zone model. Firstly, basing on the variational approach, the crack evolution in the elastoplastic material is investigated. The solutions for 1D beam under simple tension is expressed explicitly through the first and the second orders stability conditions of energy. This study shows us the plasticity effects on the material softening behavior as soon as crack appears. In fact, the global solution of the beam under described displacement is stable only if the beam length is lower than a characteristic length. This length is independent of plasticity hardening module but depends on Young modulus and on the second derivative of crack energy density. The energy formulations can be generalized for 3D structure. In this case, the plasticity and cohesive criteria become two curves in Mohr’s stresses plane. The comparison between theses curves allows us to consider the crack nucleation in the plastified domain. Secondly, the non-uniform stress field effects on the crack nucleation in the elastic material is highlighted. The analytical solution is established by using two-scales techniqueand complex analysis. The evolution of fully cohesive crack and partially non-cohesive crack is controlled by the stress gradient, which is related to a characteristic length. Different cohesive laws are used in our study. The sensitivity of solution to preexisting imperfection size is also explored. Finally, analytical results are validated by numerical simulations and the cohesive zone model in mixed mode is implemented in Code_Aster

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Chen, Zhe. "Relation microstructure et propriété mécanique des films de ZrO2 obtenus par MOCVD." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00637177.

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Abstract:

Les films de ZrO2 pur sont déposés par MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) en variant de nombreux paramètres du processus. L'influence des conditions de dépôt sur l'évolution de la microstructure (morphologies, structure cristalline/phase, texture et contrainte résiduelle) a été étudiée et clarifiée. Par des analyses approfondies des résultats expérimentaux, trois mécanismes typiques de croissance de dépôt de ZrO2 ont été proposées. Les contraintes de croissance de compression sont en relation directe avec la diffusion atomique et la quantité d'espèces piégées dans les films. La formation de la texture cristallographique est complexe et deux types de textures ont été analysées dans la phase tétragonale : la texture de fibre {1 1 0}t est contribuée par l'effet superplastique des nano-cristallites de ZrO2 et par la contrainte de croissance de compression ; tandis que la morphologie en facette est due à la croissance concurrentielle de différents plans cristallographiques. La stabilisation de la phase tétragonale de ZrO2 a été analysée et discutée. En plus de la taille critique des cristallites, la stabilisation de la phase tétragonale est favorisée par deux autres mécanismes : la grande quantité des défauts cristallins et la morphologie des cristallites.

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Villaret, Flore. "Développement d’une jonction austéno-martensitique à gradient de composition chimique par fabrication additive." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI104.

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Abstract:

Ces travaux de thèse concernent la problématique des liaisons bimétalliques acier austénitique/acier martensitique. Cette action de recherche se focalise sur une liaison acier austénitique 316L (X2 CrNiMo 18-12-02) / acier martensitique Fe-9Cr-1Mo (X10 CrMo 9-1). L’objectif est de comprendre la problématique métallurgique liée à l’assemblage de ces deux types de nuance et d’évaluer les possibilités de réaliser par métallurgie des poudres et par fabrication additive des transitions aciers austénitiques/aciers martensitiques. Une soudure obtenue par faisceau d’électrons sert de liaison de référence pour cette étude qui se focalise sur l’intérêt de la métallurgie des poudres pour réaliser une transition entre deux aciers. Des matériaux à gradient de composition chimique ont été consolidés par CIC et par SPS et montrent de très bonnes propriétés mécaniques et une excellente jonction entre les deux types de nuances. Par fabrication additive (DED-LB ou PBF-LB), nous obtenons aussi de très bonnes liaisons entre les deux aciers mais les microstructures sont beaucoup plus complexes. On observe curieusement que plus la vitesse de refroidissement du procédé est importante et plus la présence de ferrite dans l’acier martensitique est importante. Différents calculs basés sur la germination et la croissance de la phase austénitique ont permis de proposer un scénario cohérent pour expliquer les fractions de phases présentes dans les matériaux. La zone de transition entre les deux aciers présente, elle, de fortes variations de duretés. Ces variations sont expliquées par les changements de composition chimique, entrainant des modifications dans les températures de changement de phases, et les cycles thermiques particuliers vus lors de la fabrication. D’un point de vue technologique, les matériaux obtenus par fabrication additive présentent en traction des performances très semblables à ce que l’on obtient par soudage par faisceau d’électrons. Il est montré que la fabrication additive permet aussi de piloter le gradient de composition entre un acier martensitique et un acier austénitique This PhD work concerns the problem of bimetallic austenitic/martensitic steel connections. This research action focuses on a 316L austenitic steel (X2 CrNiMo 18-12-02) / Fe-9Cr-1Mo (X10 CrMo 9-1) martensitic steel connection. The objective is to understand the metallurgical problems related to the assembly of these two steels and to evaluate the possibilities of using powder metallurgy and additive manufacturing to produce austenitic/martensitic steel transitions. A weld obtained by electron beam is used as a reference for this study which focuses on the interest of powder metallurgy to achieve a transition between two steels. Materials with a chemical composition gradient have been consolidated by HIP and SPS and show very good mechanical properties and an excellent junction between the two steels. By additive manufacturing (DED-LB or PBF-LB), we also obtain very good bonds between the two steels, but the microstructures are much more complex. Curiously, we observe that the higher the cooling rate, the higher the ferrite fraction in the martensitic steel. Different calculations based on the nucleation and growth of the austenitic phase have made it possible to propose a coherent scenario to explain the phase fractions present in the materials. The transition zone between the two steels shows strong variations in hardness. These variations are explained by changes in chemical composition, leading to modifications in phase change temperatures, and the particular thermal cycles seen during building. From a technological point of view, materials obtained by additive manufacturing have tensile performances very similar to those obtained by electron beam welding. It is shown that additive manufacturing also makes it possible to control the composition gradient between a martensitic and an austenitic steel

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Letournel, Marc. "Approches duales dans la résolution de problèmes stochastiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00938751.

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Abstract:

Le travail général de cette thèse consiste à étendre les outils analytiques et algébriques usuellement employés dans la résolution de problèmes combinatoires déterministes à un cadre combinatoire stochastique. Deux cadres distincts sont étudiés : les problèmes combinatoires stochastiques discrets et les problèmes stochastiques continus. Le cadre discret est abordé à travers le problème de la forêt couvrante de poids maximal dans une formulation Two-Stage à multi-scénarios. La version déterministe très connue de ce problème établit des liens entre la fonction de rang dans un matroïde et la formulation duale, via l'algorithme glouton. La formulation stochastique discrète du problème de la forêt maximale couvrante est transformée en un problème déterministe équivalent, mais du fait de la multiplicité des scénarios, le dual associé est en quelque sorte incomplet. Le travail réalisé ici consiste à comprendre en quelles circonstances la formulation duale atteint néanmoins un minimum égal au problème primal intégral. D'ordinaire, une approche combinatoire classique des problèmes de graphes pondérés consiste à rechercher des configurations particulières au sein des graphes, comme les circuits, et à explorer d'éventuelles recombinaisons. Pour donner une illustration simple, si on change d'une manière infinitésimale les valeurs de poids des arêtes d'un graphe, il est possible que la forêt couvrante de poids maximal se réorganise complètement. Ceci est vu comme un obstacle dans une approche purement combinatoire. Pourtant, certaines grandeurs analytiques vont varier de manière continue en fonction de ces variations infinitésimales, comme la somme des poids des arêtes choisies. Nous introduisons des fonctions qui rendent compte de ces variations continues, et nous examinons dans quels cas les formulations duales atteignent la même valeur que les formulations primales intégrales. Nous proposons une méthode d'approximation dans le cas contraire et nous statuons sur la NP complétude de ce type de problème.Les problèmes stochastiques continus sont abordés via le problème de sac à dos avec contrainte stochastique. La formulation est de type ''chance constraint'', et la dualisation par variable lagrangienne est adaptée à une situation où la probabilité de respecter la contrainte doit rester proche de $1$. Le modèle étudié est celui d'un sac à dos où les objets ont une valeur et un poids déterminés par des distributions normales. Dans notre approche, nous nous attachons à appliquer des méthodes de gradient directement sur la formulation en espérance de la fonction objectif et de la contrainte. Nous délaissons donc une possible reformulation classique du problème sous forme géométrique pour détailler les conditions de convergence de la méthode du gradient stochastique. Cette partie est illustrée par des tests numériques de comparaison avec la méthode SOCP sur des instances combinatoires avec méthode de Branch and Bound, et sur des instances relaxées.

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Niamchaona, Wichian. "Modélisation de l'influence des défauts de surface sur le comportement en fatigue de nuances d'acier innovantes." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC086.

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Abstract:

L’innovation de l’industrie métallurgique des aciers pour le secteur automobile passe par la fabrication de nuances d’acier à haute résistance telle que le grade CP800. Les nuances d’acier sont très sensibles, du point de vue de leur comportement en fatigue, à la présence d’un défaut de surface comme ceux générés par la mise en forme des pièces ou par la découpe des tôles. Des défauts de plusieurs types et de différentes tailles, similaires à ceux rencontrés lors du poinçonnage ou de l’emboutissage des tôles, ont été reproduits par électroérosion sur des éprouvettes de la nuance d’acier CP800. Ces éprouvettes font l’objet de notre étude en fatigue sur les plans numérique et expérimental. La modélisation de l’influence de ces défauts en fatigue utilise les deux approches globale et de type plan critique de la fatigue multiaxiale, et avec prise en compte du gradient des contraintes.La simulation numérique vise à établir les champs des contraintes et leurs gradients au voisinage des défauts analysés expérimentalement. La prise en compte des gradients des contraintes permet aux critères de fatigue multiaxiaux une prévision du comportement réel en fatigue beaucoup plus juste de cette nuance d’acier en présence de défauts de surface. Prendre en compte l’influence du gradient de contrainte est indispensable pour une prévision correcte de la limite de fatigue du matériau à haute résistance en présence d’un défaut de petite taille The steel manufacturers develop nowadays high strength steels as CP800 grade for automotive applications for the purpose of lightening vehicles. Such steels are strongly sensitive from the fatigue behaviour point of view to the surface defects generated by metal forming or cutting of steel sheets. Surface defects of different types and sizes were machined by electroerosion on CP800 specimens so that they are similar to the surface defects observed on steel sheets after stamping or cutting. The present study deals with the numerical and the experimental fatigue behaviour simulation of these specimens.The defect influence modelisation about the steel fatigue behaviour uses either the critical plane approach or the integral approach in multiaxial fatigue.The stress gradient influence contributes also to the fatigue life prediction of the defective simples.The numerical simulation aims to assess stress states and stress gradient fields within the tested specimens in the vicinity of their own surface defects. Accounting for stress gradients strongly improves the ability of multiaxial fatigue criteria to accurately predict the actual fatigue resistance of defective specimens. It shows also that multiaxial criteria have to be calibrated over fatigue test results with high stress gradients to properly predict the fatigue behaviour of high strength steel with surface small defect

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Gazzo, Salvatore. "Characterisation of the mechanical behaviour of networks and woven fabrics with a discrete homogenization model." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSET006/document.

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Abstract:

Au cours des dernières décennies, le développement de nouveaux matériaux a progressé pour les applications liées à la mécanique. De nouvelles générations de composites ont été développées, qui peut offrir des avantages par rapport aux tapis unidirectionnels renforcés de fibres couramment utilisés les matériaux prennent alors le nom de woven fabrics. Le comportement de ce matériau est fortement influencé par la micro-structure du matériau. Dans la thèse, les modèles mécaniques et les schémas numériques capables de modéliser les comportement des tissus et des matériaux de réseau généraux ont été développés. Le modèle prend en compte la micro-structure au moyen d'une technique d'homogénéisation. Les fibres dans le réseau ont été traités comme des micro-poutres, ayant une rigidité à la fois en extension et en flexion, avec différents types de connexions. La procédure développée a été appliquée pour obtenir les modèles mécaniques homogénéisés pour certains types de réseaux de fibres biaxiaux et quadriaxiaux, simulant soit des réseaux de fibres (en ce cas a été supposé parmi les fibres) ou des tissus avec une interaction négligeable entre les faisceaux de fibres et en empêchant tout glissement relatif (dans ce cas, les connexions ont été simulés au moyen de pivots). Différentes géométries ont été analysées, y compris la cas dans lesquels les fibres ne sont pas orthogonales. On obtient généralement un premier milieu à gradient mais, dans certains cas, la procédure d'homogénéisation lui-même indique qu'un continuum d'ordre supérieur est mieux adapté pour représenter la déformation de la micro-structure. Des résultats spéciaux ont été obtenus dans le cas de fibres reliées par pivots. Dans ce cas, un matériau orthotrope à module de cisaillement nul a été obtenu. Un tel matériau a un tenseur constitutif elliptique, il peut donc conduire à des concentrations de contrainte. Cependant, il a été montré que certaines considérations sur le comportement physique de tels réseaux indiqué que les termes d'ordre supérieur inclus dans l'expansion des forces internes et des déformations, de sorte qu'un matériau de gradient de déformation a été obtenu. Les résultats obtenus peuvent être utilisés pour la conception de matériaux spécifiques nécessitant des propriétés. Bien que le modèle de référence soit un matériau de réseau, les résultats obtenus peuvent être appliqué à d'autres types similaires de microstructures, comme des matériaux pantographiques, des micro-dispositifs composé de micro-poutres, etc. Ils étaient limités à la gamme d'élasticité linéaire, qui est petite déformation et comportement élastique linéaire. Ensuite, les simulations numériques ont été axées sur les tests d'extension et les tests de biais. Le obtenu configurations déformées sont conformes aux tests expérimentaux de la littérature, tant pour tissus équilibrés et non équilibrés. De plus, une comparaison entre les premier et deuxième gradients des prédictions numériques ont été effectuées. Il a été observé que les prédictions de deuxième gradient mieux simuler les preuves expérimentales In the past decades there has been an impressive progress in the development of new materials for mechanical related applications. New generations of composites have been developed, that can offer advantages over the unidirectional fibre-reinforced mats commonly used then materials take the name of woven fabrics. The behaviour of this material is strongly influenced by the micro-structure of the material. In the thesis mechanical models and a numerical scheme able to model the mechanical behaviour of woven fabrics and general network materials have been developed. The model takes in to account the micro-structure by means of a homogenization technique. The fibres in the network have been treated like microbeams, having both extensional and bending stiffness, with different types of connection, according to the pattern and detail of the network. The developed procedure was applied for obtaining the homogenized mechanical models for some types of biaxial and quadriaxial networks of fibres, simulating either fibre nets (in this case rigid connection were assumed among the fibres) or tissues with negligible interaction between the fibre bundles, and with relative sliding prevented (in this case the connections were simulated by means of pivots). Different geometries were analysed, including the cases in which the fibres are not orthogonal. A first gradient medium is usually obtained but, in some cases, the homogenization procedure itself indicates that a higher order continuum is better fit to represent the deformation of the micro-structure. Special results were obtained for the case of fibres connected by pivots. In this cases an orthotropic material with zero shear modulus was obtained. Such a material has a not elliptic constitutive tensor, thus it can lead to strain concentrations. However, it was shown that some considerations about the physical behaviour of such networks indicated that higher order terms had to be included in the expansion of the internal forces and deformations, so that a strain gradient material was obtained. The results obtained can be used for the design of specific materials requiring ad-hoc properties. Although the reference model is a network material, the results obtained can be applied to other similar kinds of microstructures, like pantographic materials, micro devices composed by microbeams etc. They have been limited at the range of linear elasticity, that is small deformation and linear elastic behaviour. Then, numerical simulations were focused on extension tests and bias tests. The obtained deformed configurations are consistent with the literature experimental tests, both for balanced and unbalanced tissues. Moreover, a comparison between first and second gradient numerical predictions was performed. It was observed that second gradient predictions better simulate the experimental evidences

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

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Abstract:

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

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Reda, Fatima Al. "Modélisation de mouvement de foules avec contraintes variées." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS235/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation de mouvements de foules. Nous proposons un modèle microscopique basé sur la théorie des jeux. Chaque individu a une certaine vitesse souhaitée, celle qu'il adopterait en l'absence des autres. Une personne est influencée par certains de ses voisins, pratiquement ceux qu'elle voit devant elle. Une vitesse réelle est considérée comme possible si elle réalise un équilibre de Nash instantané: chaque individu fait son mieux par rapport à un objectif personnel (vitesse souhaitée), en tenant compte du comportement des voisins qui l'influencent. Nous abordons des questions relatives à la modélisation ainsi que les aspects théoriques du problème dans diverses situations, en particulier dans le cas où chaque individu est influencé par tous les autres, et le cas où les relations d'influence entre les individus présentent une structure hiérarchique. Un schéma numérique est développé pour résoudre le problème dans le second cas (modèle hiérarchique) et des simulations numériques sont proposées pour illustrer le comportement du modèle. Les résultats numériques sont confrontés avec des expériences réelles de mouvements de foules pour montrer la capacité du modèle à reproduire certains effets.Nous proposons une version macroscopique du modèle hiérarchique en utilisant les mêmes principes de modélisation au niveau macroscopique, et nous présentons une étude préliminaire des difficultés posées par cette approche.La dernière problématique qu'on aborde dans cette thèse est liée aux cadres flot gradient dans les espaces de Wasserstein aux niveaux continu et discret. Il est connu que l'équation de Fokker-Planck peut s'interpréter comme un flot gradient pour la distance de Wasserstein continue. Nous établissons un lien entre une discrétisation spatiale du type Volume Finis pour l'équation de Fokker-Planck sur une tesselation de Voronoï et les flots gradient sur le réseau sous-jacent, pour une distance de type Wasserstein récemment introduite sur l'espace de mesures portées par les sommets d'un réseaux We are interested in the modeling of crowd motion. We propose a microscopic model based on game theoretic principles. Each individual is supposed to have a desired velocity, it is the one he would like to have in the absence of others. We consider that each individual is influenced by some of his neighbors, practically the ones that he sees. A possible actual velocity is an instantaneous Nash equilibrium: each individual does its best with respect to a personal objective (desired velocity), considering the behavior of the neighbors that influence him. We address theoretical and modeling issues in various situations, in particular when each individual is influenced by all the others, and in the case where the influence relations between individuals are hierarchical. We develop a numerical strategy to solve the problem in the second case (hierarchical model) and propose numerical simulations to illustrate the behavior of the model. We confront our numerical results with real experiments and prove the ability of the hierarchical model to reproduce some phenomena.We also propose to write a macroscopic counterpart of the hierarchical model by translating the same modeling principles to the macroscopic level and make the first steps towards writing such model.The last problem tackled in this thesis is related to gradient flow frameworks in the continuous and discrete Wasserstein spaces. It is known that the Fokker-Planck equation can be interpreted as a gradient flow for the continuous Wasserstein distance. We establish a link between some space discretization strategies of the Finite Volume type for the Fokker- Planck equation in general meshes (Voronoï tesselations) and gradient flows on the underlying networks of cells, in the framework of discrete Wasserstein-like distance on graphs recently introduced

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Bossy, Etienne. "Influence des caractéristiques de microstructures nitrurées sur l’initiation d’écaillage en surface par fatigue de contact." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI095.

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Abstract:

L’amélioration des performances du monde du transport contraint les constructeurs à alléger leurs systèmes. Les pièces en contact sont donc de plus en plus sollicitées. Pour garantir et améliorer les performances des pièces en fatigue, le traitement de nitruration gazeuse est employé. Ce traitement améliore les propriétés de l’acier en surface en augmentant sa dureté et en introduisant des contraintes résiduelles. Bien que ce traitement soit largement étudié, il reste des zones d’ombres quant aux phénomènes d’initiation de fissures. Le modèle et les essais présentés apportent des réponses à ces incertitudes. Le comportement en fatigue est modélisé en utilisant une simulation éléments finis couplée au critère de Dang Van. La modélisation de l’acier nitruré est complexe. Compte tenu du gradient de propriétés entre la surface et le cœur du matériau, les limites de fatigue sont différentes. Il est nécessaire de prendre en compte le gradient pour avoir une modélisation de la réponse en fatigue qui corresponde aux observations expérimentales. Le gradient de propriétés pour les limites de fatigue, difficilement mesurable, est pris similaire à celui de la micro-limite d’élasticité, plus facilement accessible. Cette modélisation met en évidence la raison de la présence à la fois de défaillances de surface et de fatigue en sous-couche dans le cas étudié. Les essais réalisés permettent de mettre en avant le rôle des liserés sur l’initiation de fissures. Ces liserés, dont le comportement élastique est similaire à celui de la matrice, semblent catalyser l’initiation. Cela s’explique par l’incompatibilité de déformations dans le domaine micro-plastique autour de ces liserés. Finalement, le modèle proposé permet de prédire le comportement en fatigue d’un acier nitruré. Les hypothèses formulées sur le rôle des liserés de carbure dans la littérature se vérifient expérimentalement et permettent de proposer des scénarii se basant sur des observations et des considérations physiques réalistes Energy performance enhancement in the transport industry leads manufacturers to lighten their systems. As a result, the contacting parts are more and more stressed. Where cracks were previously initiated on inclusions in sub-surface, more and more surface defects appear. In order to guarantee and improve the performance of the parts under rolling contact fatigue, gas nitriding treatment is widely used. This thermochemical treatment enhances the steel surface properties by introducing residual stresses and increasing its hardness. Although this treatment is widely studied, crack initiation phenomenon are still grey areas. Nitrided steels present a network of intergranular precipitations of cementite that are significantly harder than steel. Their role has been highlighted in the case of crack propagation but their role in initiation remains hypothetical. In addition, in some cases, surface defects coexist with subsurface fatigue. The model and experiments presented in this study provide answers on these issues. The fatigue behavior is modeled using a finite element model coupled with Dang Van fatigue criterion. The modelization of nitrided steel, and particularly of its material properties, is complex. Given the property gradient between the surface and the bulk material, the resistance limits are indeed different. Independently tested, it is shown that neither surface nor bulk parameters can correctly model the fatigue behavior of the whole material. It is necessary to take into account the property gradient to model a fatigue response corresponding to the experimental observations. In this study the gradient of fatigue properties, difficult to measure, is similar to the micro-yield stress, more accessible. This model highlight the reason for the coexistence of surface defects and subsurface fatigue in the studied case. Indeed, although the load is highly located on the surface, the decrease of property material in the subsurface causes the appearance of deep areas undergoing fatigue. Realized experiments highlight the role of cementite precipitates on initiation of cracks. Their over-presence near microcracks confirms indeed their disruptive role of the involved phenomena. These carbide boundaries, which elastic behavior is similar to that of steel, seem to speed up the initiation. This is explained by the incompatibility of deformations in the microplastic field around precipitates. This incompatibility causes the de-cohesion of these elements thus generating microcracks. These microcracks can cross the cementite precipitates, circumvent it or more rarely propagate in steel. In the end, the proposed model predicts the fatigue response behavior of nitrided steel. The hypotheses formulated on the role of carbide precipitation in the literature seem to be verified experimentally and allow to propose scenarios proposed based on experimental observations and realists physical considerations

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Pierre, Philippe. "Critères d'instabilité plastique. Influence de gradients de contraintes dans l'épaisseur des tôles embouties." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066650.

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Abstract:

Les critères de striction sont devenus des outils théoriques très apprécies des emboutisseurs, confrontes a des ruptures de pièces souvent imprévisibles auparavant. Apres présentation des critères de striction de cordebois et ladeveze, une extension aux champs de contraintes non uniformes est proposée. Elle permet de mettre en évidence l'influence de l'épaisseur des tôles et des rayons de courbure imposes. Pour valider ces nouveaux résultats, des simulations numériques d'un test de formage sont effectuées. Les résultats sont compares aux résultats expérimentaux correspondants. Ces derniers ont nécessite la conception et la mise en ouvre d'un montage spécial

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Ollier, Eric. "Micro commutateur opto-mécanique intègre sur substrat de silicium pour réseaux de fibres optiques." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0163.

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Abstract:

L'etude demontre la faisabilite d'un micro commutateur opto-mecanique a commande electrostatique, destine a la commutation spatiale dans les reseaux de fibres optiques (longueur d'onde: 1,3 m et 1,55 m). Ce commutateur a ete realise en combinant les techniques de l'optique integree et du micro-usinage sur silicium. Une etude theorique du circuit optique est conduite pour determiner les pertes optiques, l'isolation inter-voies et la sensibilite a la polarisation. Puis la deviation electrostatique de la poutre mecanique est modelisee et les sensibilites du composant aux vibrations, aux accelerations et a la temperature sont evaluees. Les contraintes residuelles dans la silice, a l'origine des deformations parasites des structures mecaniques, sont etudiees. Les comportements mecaniques sont relies aux phenomenes physiques regissant les contraintes intrinseques. Les solutions technologiques developpees pour controler les deformations parasites sont decrites: traitement thermique, systeme de compensation mecanique et bilame thermique. La caracterisation des composants debute par l'etude experimentale de la deviation mecanique des poutres par la commande electrostatique. Puis le fonctionnement optique des micro commutateurs est caracterise, en terme de pertes optiques fibre a fibre, d'isolation optique des voies de sortie, de sensibilite a la polarisation, de tension de commande et de temps de reponse. Enfin, un micro commutateur mettant en uvre un peigne electrostatique et un fonctionnement tirant parti du phenomene d'instabilite electrostatique du systeme est presente. Il a permis d'atteindre une faible tension de commande tout en conservant de bonnes performances optiques. Les meilleures performances obtenues sont suivantes, a 1300 nm: pertes fibre a fibre: -2. 5 db, isolation: 40 db, tension de commande: 28 v, temps de reponse: 0,8 ms

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Ballandras, Sylvain. "Sensibilité des oscillateurs à quartz à ondes de surface aux contraintes et gradients thermiques." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2014.

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Abstract:

La sensibilité de dispositifs à ondes de Rayleigh aux contraintes mécaniques et thermiques dynamiques a été étudiée théoriquement et expérimentalement afin de trouver des coupes insensibles à ces perturbations extérieures. Deux familles de coupes de quartz à simple rotation localisées autour des anglaes PHI=0#O, THETA=10#O, PSI=30#O) ET (PHI=O#O, THETA=45#O, PSI=45#O) ont été trouvées comme étant peu sensibles aux effets statiques avec un bon accord entre les modèles théoriques et les vérifications expérimentales. De récentes manipulations ont permis de mettre en évidence leur faible sensibilité aux perturbations thermiques dynamiques, avec un gain d'un facteur 10 à 20 par rapport à la coupe de référence (ST,X)

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Prost, Jean-Philippe. "Modélisation de la gradience syntaxique par analyse relâchée à base de contraintes." Aix-Marseille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX11087.

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Castéra, Patrick. "Modélisation du comportement d'une pièce de bois soumise à des gradients évolutifs d'humidité." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10641.

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Abstract:

On etudie un modele de comportement du bois considere comme un materiau viscoelastique lineaire a symetrie orthotrope, en vue de calculer l'etat de contraintes internes induit lors du sechage. On presente d'abord une approche synthetique du comportement rheologique anisotrope du pin maritime en relation avec la teneur en eau. La mise en oeuvre numerique du modele utilise une methode d'elements finis associee a une methode d'elements finis associee a une methode d'integration numerique de type implicite ou explicite. Le modele est presente ici comme un outil dans la comprehension des mecanismes de l'interaction bois/eau. On presente une application industrielle

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Garandet, Jean-Paul. "Etude des phénomènes de transport et des défauts cristallins dans des alliages Ga-Sb et Ga-In-Sb élaborés par la méthode Bridgman." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0058.

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Maignan, Simon. "Méthode du potentiel adaptée à la commande autonome d'un satellite sous contraintes dynamiques et directionnelles." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/162.

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Abstract:

La demande de réduire les coûts de conception et d'exploitation amène aujourd’hui à la recherche de plus d’autonomie à bord des satellites. On souhaite par exemple réduire les frais d'opération en employant moins de main-d'œuvre pour le calcul des trajectoires ou en optimisant l’utilisation des actionneurs. On désire également augmenter la performance des satellites pour obtenir de meilleurs résultats. Cependant, l’apport d’autonomie au sein des satellites ne peut se faire au détriment de la fiabilité. Par ailleurs, la présence de charges utiles sensibles à certains éléments dangereux entourant le satellite (Soleil, Terre...) ou la complexité des missions de mesure ou de pointage demande un apport important en manœuvrabilité directionnelle des satellites. L’apport de l’autonomie impose donc la prise en charge des directions dangereuses qui étaient normalement évitées par les commandes issues de la station au sol. On retrouve donc un besoin d’autonomie de manœuvre auquel il faut ajouter une autonomie d’évitement de directions dangereuses. La méthode du potentiel apparait comme une technique de guidage qui permettrait de combler ces deux besoins. Elle a notamment déjà fait ses preuves dans le domaine d’évitement d’obstacle des robots mobiles autonomes et des robots manipulateurs. C’est une démarche caractérisée par sa simplicité d’utilisation et qui se base sur le principe de forces virtuelles appliquées au véhicule. Les obstacles exercent des forces répulsives et la cible une force attractive. À partir de ces affectations, un champ de potentiel est créé et le vecteur vitesse du véhicule est déterminé par le gradient de ce dernier. L’application de la méthode du potentiel au domaine de l’aérospatiale n’a jamais complètement abouti. En effet, quelques auteurs ont démontré la faisabilité théorique de la méthode, mais sans pour autant tenir compte des contraintes réelles d’une application. Ce projet portera donc sur l'adaptation de cette approche afin de la rendre réalisable sur un satellite en mission.

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Tahani, Najat. "Modélisation des contraintes internes dans les matériaux orthotropes cylindriques : séchage d'un billon soumis à un gradient radial d'humidité." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10225.

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Abstract:

Étude des déformations occasionnées par les variations dimensionnelles lors de l'évolution spatiale d'un paramètre scalaire physique ou biochimique dans le matériau bois, ainsi que des contraintes internes qui en résultent. La formation générale proposée par analogie avec les problèmes de thermoélasticité permet de tenir compte de certaines réalités morphologiques de la grume : conicité, défauts de concentricité, fibre torse

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Tahani, Najat. "Modélisation des contraintes internes dans les matériaux orthotropes cylindriques séchage d'un billon soumis à un gradient radial d'humidité /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37618733d.

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BEN, ZINEB TARAK. "Analyse des zones a forts gradients de contraintes dans les plaques composites elancees a profil variable." Paris, ENSAM, 1996. http://www.theses.fr/1996ENAM0004.

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Abstract:

Il s'agit d'etudier l'influence d'une variation rapide de l'epaisseur d'une plaque composite verre-epoxy soumise a un chargement de flexion pure. Le profil de la zone a epaisseur variable est defini par deux parametres geometriques que nous faisons evoluer pour etudier leur influence. Un modele numerique par elements finis a deux echelles a ete developpe. La premiere est macroscopique et concerne la majeure partie a epaisseur constante. Elle permet de calculer le comportement global de l'eprouvette. La deuxieme est mesoscopique et represente les domaines a epaisseur variable. Elle permet le calcul de l'etat local de concentration de contraintes. Une loi de transition est introduite au niveau des frontieres entre les deux zones a echelle de modelisation differente. Pour valider ce modele et etudier les types de rupture, une campagne experimentale a ete menee. Elle a consiste a caracteriser le composite et a solliciter en flexion pure des eprouvettes composites presentant la forme adoptee lors de la modelisation. Elles sont fabriquees par le procede rtm. La sollicitation de flexion pure est assuree grace a un banc d'essais entierement concu au sein du laboratoire et adapte aux structures flexibles. Une bonne correlation entre les resultats numeriques et experimentaux a ete observee

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Rejzner, James. "Modélisation des alliages à mémoire de forme soumis à des sollicitations multiaxiales ou a des gradients de contrainte." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2027.

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Abstract:

La modélisation phénoménologique des alliages à mémoire de forme soumis à des sollicitations mécaniques homogènes et uniaxiales a déjà fait l'objet de nombreuses études réalisées par Tanaka, Brinson ou encore Lagoudas. Toutefois, peu de ces modèles permettent de caractériser le comportement de l'alliage sous des sollicitations plus complexes. En outre, les données expérimentales associées à ce type d'essai sont rares. L'objectif de ce travail est donc de combler cette lacune en étudiant avec précision les réactions de ces alliages à des sollicitations multiaxiales ou des gradients de contrainte. Dans une première partie, nous présenterons donc les résultats d'essais de traction-torsion-pression interne réalisés sur un alliage de NiTi. L'analyse de ces essais nous a permis de définir un critère de début de transformation applicable aux alliages à mémoire de forme. Ce critère a été validé par les résultats expérimentaux. . .

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Le, Hoai Nam Gardin Catherine. "Etude de propagation d'une fissure sous chargement thermique cyclique induisant un gradient de température dans l'épaisseur." Poitiers : I-Médias, 2009. http://08.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=2553.

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Bholah, Bhimal. "A unified criterion for fatigue endurance modeling under combined loading." Thesis, université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPAST034.

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Abstract:

Dans cette étude, un critère basé sur l'énergie élastique de cisaillement pour l'amorçage de fissures de fatigue est proposé sur la base des paramètres de la mécanique linéaire élastique de la rupture (MLER) pour les fissures courtes, qui se composent des facteurs d'intensité de contrainte et des contraintes T. Une méthodologie pour l'utilisation de ce critère est présentée pour le cas industriel des compresseurs centrifuges dans les moteurs d'hélicoptères. Ces compresseurs sont soumis à des charges cycliques au cours d'une mission de vol. Ces charges consistent en des forces d'origines indépendantes dont les bases spatiales et temporelles ne sont pas corrélées, ce qui conduit à un état de contrainte combiné multiaxiale et non proportionnel. Les critères de fatigue actuels dans la littérature ont une application limitée dans ces cas. Cette recherche vise à proposer une approche permettant d'atteindre le conservatisme en faisant appel à la MLER, intrinsèquement non locale. Pour aborder l'aspect multiaxiale, la fonction de contrainte autour d'une fissure hypothétique est identifiée. Une réduction appropriée par décomposition orthogonale (POD) est utilisée pour diviser cette fonction en une fonction non locale et une fonction multiaxiale. Une méthodologie et un modèle sont proposés pour calculer les paramètres de la MLER d'une fissure paramétrée. Le matériau considéré dans ce travail est un alliage de titane Ti64 bimodal In this research, a distortional elastic energy criterion for fatigue crack initiation is proposed based on linear elastic fracture mechanics (LEFM) parameters for short cracks, which consist of the Stress Intensity Factors and the T-Stresses. A methodology for using this criterion is presented for the industrial case of centrifugal compressors in helicopter engines. Centrifugal compressors are subjected to cyclic loadings during a flight mission. These loads consist of independently originated forces with uncorrelated spatial and temporal bases leading to a combined multiaxial and non-proportional stress state. Current fatigue criteria in the literature have limited application in these cases. This research aims at proposing an approach to hitch up the conservatism by appealing to a LEFM-based approach, which is inherently non-local. To address the multiaxial aspect, the stress function around a hypothetical crack is identified. Proper Orthogonal Decomposition (POD) is used to split up this function into a non-local and a multiaxial function. The novelty of this research is to project the distortional elastic energy at the crack tip on a complex geometry computed from a combination of the decomposed stress functions linked to the LEFM. A methodology and a modeling tool are proposed to calculate the LEFM parameters for a parametrized crack in both tilt and twist orientation. The material considered in this work is a bimodal Ti64 titanium alloy

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Catris, Stéphane. "Étude de contraintes et qualification de modèles à viscosité turbulente." École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 1999. http://www.theses.fr/1999ESAE0018.

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Abstract:

Cette étude traite des prévisions des modèles de turbulence. Nous nous sommes principalement centrés sur les modèles à viscosité turbulente ou viscosité tourbillonnaire avec équations de transport. La configuration d'écoulement est la couche limite turbulente pour laquelle les moyens de calcul ne permettent pas de résoudre complètement le système d'équations du mouvement instantanné. Deux effets agissant sur ce type d'écoulements sont étudiés indépendamment l'un de l'autre pour ne pas mêler les effets. Nous nous intéressons tout d'abord à l'effet de la compressibilité de l'écoulement dans une couche limite supersonique. Le second paramètre pris en compte est le gradient de pression pour la couche limite incompressible. Les applications de ce travail concernent le domaine aéronautique et les problèmes d'aérodynamique. En premier lieu, certaines propriétés des couches limites sont identifiées. Chacune de ces contraintes physiques est traduite en contrainte mathématique pour le modèle par l'intermédiaire d'une théorie. La pertinence de chaque théorie est ensuite démontrée numériquement. La démarche théorique ainsi que le calcul numérique permettent de qualifier les modèles sélectionnés. Pour la couche limite compressible, une nouvelle écriture de modèle est considérée qui permet de prendre en compte l'effet de compressibilité. Son bon comportement théorique et numérique est alors prouvé. Pour la couche limite soumise à un gradient de pression, un modèle exploratoire est développé permettant de reproduire un maximum de contraintes physiques. Son bon comportement est également démontré.

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Le, Hoai Nam. "Etude de la propagation d'une fissure sous chargement thermique cyclique induisant un gradient de température dans l'épaisseur." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://www.theses.fr/2009ESMA0008.

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Abstract:

Cette étude vise à appréhender le phénomène de propagation de fissure par fatigue thermique induisant un gradient de température dans l'épaisseur. Dans un premier temps, un dispositif expérimental original a été mis au point, permettant de soumettre une éprouvette parallélépipédique de 304L à du cyclage thermique entre 350°C et 100°C, en l’absence de chargement mécanique. Deux entailles semi-circulaires (profondeur 0,1mm, de largeur 4mm) ont été usinées. Les essais interrompus réalisés ont permis de caractériser et quantifier la propagation de la fissure existante en surface et à coeur. Dans une deuxième partie, des calculs numériques tridimensionnels ont été effectués sous Abaqus. Une automatisation utilisant Python a permis de simuler la propagation d'une fissure sous cyclage thermique, avec remaillage en front de fissure à chaque pas de calcul. Aucune hypothèse n'a été prise sur la forme de fissure durant la propagation. Une comparaison avec les résultats d'essais montre une très bonne concordance sur l'évolution de la forme du front de fissure ainsi que sur les cinétiques de propagation au bord et à coeur. Une approche analytique a également été développée se basant sur le calcul du facteur d'intensité de contraintes (FIC). Une approche bidimensionnelle a d'abord été mise en place nous permettant de mieux comprendre l'influence de différents paramètres thermiques et géométriques. Enfin, une approche tridimensionnelle, avec une fissure demeurant elliptique pendant la propagation, a abouti à une prédiction de la propagation en largeur et profondeur de la fissure tout à fait comparable à celle obtenue numériquement, mais avec des temps de calcul bien moindres This study aims to figure out the crack growth phenomenon by thermal fatigue induced by thermal gradient through thickness of specimen. Firstly, an experimental facility has been developed: a rectangular parallelepiped specimen is subjected to thermal cycling between 350°C and 100°C; the specimen is freed to expand and contract. Two semi-circular notches (0,1mm depth and 4mm length) have been machined on the surface of the specimen. A series of interrupted tests has been carried out to characterize and quantify the crack growth in depth and surface of the pre-existing crack. Next, a three-dimensional crack growth simulation has been implemented in ABAQUS. Automation using Python was used to simulate the propagation of a crack under thermal cycling, with remeshing at crack front after each calculation step. No assumption has been taken on the crack front during the crack propagation. A comparison with test results showed very good agreement on the evolution of crack front shape and on the kinetics of propagation on the edge and the heart of pre-existing crack. An analytical approach was also developed based on the calculation of stress intensity factors (SIC). A two-dimensional approach was first introduced enabling us to better understand the influence of various thermal and geometric parameters. Finally, a three-dimensional approach, with an elliptical assumption crack shape during the propagation, leading to a prediction of crack growth on the surface and in depth which is very similar to that obtained numerically, but with computational time much lower

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Nguyen, Ba Doan. "Etude de la transition de phase FM-AFM dans des films de FeRh : à gradient de composition et par application de contraintes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY016/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l 'étude et le contrôle des caractéristiques de transition de phase dans les films magnétiques. Dans le cas des films pulvérisés par magnétron à base de FeRh, on a étudié l'influence de la composition et de la souche. La caractérisation magnétique, structurale et électrique a été effectuée en fonction de la position sur des films de composition graduelle. L'ajout d'un troisième élément (Pt ou Ni) a été utilisé pour décaler la température de transition. Nous avons établi qu'un changement dans les propriétés optiques se produit dans les films à base de FeRh en passant de l'état FM à l'état AFM. En étudiant la position dépendant de la température de la transition optique, nous avons pu construire un diagramme de phase du système Fe-Rh-Pt. Un tel diagramme de phase détaillé, basé sur une variation continue de composition, met en évidence une stabilité accrue (température de transition plus élevée) de la phase AFM pour une composition spécifique proche de celle équiatomique. Le contrôle de la souche du changement de phase dans les hétérostructures PMN-PT / FeRh a été étudié par des mesures de transport à l'aide des mises au point développées dans cette thèse. La température de transition pourrait être décalée de 22 K jusqu'à l'application d'un champ électrique faible (10 V ~ 0,32 kV / cm). Le changement de résistance induit par la déformation est important, ce qui est intéressant pour les applications. L'état AFM est stabilisé dans les films contraints. Le caractère anisotrope de la souche piézoélectrique joue un rôle important par rapport au changement de volume isotrope. Nous avons réussi à préparer des films de La (Fe, Si) 13 pour la première fois. Bien que les films optimaux présentent des valeurs de température de Curie, de constante de réseau, de variation d'entropie isotherme induite par le champ et d'aimantation spontanée comparables aux valeurs rapportées pour un matériau en vrac de composition similaire, elles présentent également des caractéristiques inhabituelles, c'est-à-dire des courbes M-T irréversibles et une hystérésis thermique inverse. L'élucidation de l'origine de ces effets nécessite une enquête plus approfondie This thesis deals with the study and control of phase transition characteristics in magnetic films. In the case of FeRh-based magnetron sputtered films, the influence of both composition and strain were studied. Magnetic, structural and electrical characterization was made as a function of position on compositionally graded films. Addition of a third element (Pt or Ni) was used to shift the transition temperature. We established that a change in optical properties occurs in FeRh-based films on passing from the FM to AFM state. By studying the temperature dependent position of the optical transition, we were able to construct a phase diagram of the Fe-Rh-Pt system. Such a detailed phase diagram based on a continuous variation of composition, evidences an enhanced stability (higher transition temperature) of the AFM phase for a specific composition close to the equiatomic one. Strain control of the phase change in PMN-PT/FeRh heterostructures was investigated through transport measurements using set-ups developed in this thesis. The transition temperature could be shifted by up to 22 K upon application of a low electric field (10 V ~ 0.32 kV/cm). The strain-induced resistance change is large, which is attractive for applications. The AFM state is stabilized in strained films. The anisotropic character of the piezo-electric strain plays a significant role compared to the isotropic volume change. We succeeded in preparing films of La(Fe,Si)13 for the first time. While the optimal films show values of Curie temperature, lattice constant, field-induced isothermal entropy change and spontaneous magnetization comparable with values reported for bulk material of similar composition, they also display unusual features, i.e. irreversible M-T curves and an inverse thermal hysteresis. Elucidation of the origin of these effects requires further investigation

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Risbet-Voitot, Marion. "Influence de l'état métallurgique et d'un gradient de contraintes sur le critère d'endurance (critère de Dang Van) d'un superalliage à base nickel." Compiègne, 2002. http://www.theses.fr/2002COMP1436.

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Abstract:

La présence de gradient de contraintes dans un alliage métallique influence le critère d’endurance de Dang Van le caractérisant. Pour s’en affranchir, il est possible de déterminer une épaisseur de couche critique, sur laquelle le critère est intrinsèque au matériau. Cette étude s’intéresse à l’influence du mode de déformation plastique sur la couche critique. A cet effet, un superalliage à base nickel est étudié sous deux états de précipitation, caractérisés par des localisations de déformation différentes. Dans les deux cas, le critère de Dang Van est déterminé par des essais mécaniques sur éprouvettes lisses et entaillées, associés à des calculs par éléments finis. Ce critère dépend de la valeur du coefficient de concentration de contrainte Kt et de l’état de précipitation du matériau. De plus, le type de calcul par éléments finis réalisé influence la profondeur de couche critique. Le comportement singulier de l’alliage sous-vieilli, présentant une déformation plastique localisée, est ainsi mis en évidence. Une attention spéciale est donc portée à l’endommagement en fatigue oligocyclique dans cet état. Les relations entre l’endommagement et l’orientation cristallographique des grains du polycristal sont examinées par EBSD. Les extrusions, sites d’amorçage préférentiels des fissures, sont étudiées par microscopie à force atomique, pour quantifier la déformation plastique irréversible locale accumulée en surface jusqu’à l’amorçage. Une loi de durée de vie à l’amorçage est proposée, exprimée uniquement en fonction de paramètres microscopiques. L’importance de rôle des contraintes internes en fatigue est mise en évidence, en relation avec le degré de réversibilité de la déformation plastique, variable selon l’état de précipitation. Un diagramme de Dang Van modifié est proposé pour palier les différences de comportement entre les deux états. L’hypothèse d’adaptation de la sollicitation s’avère également une condition sine qua non à la validité du critère de Dan Van.

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Mazzoni, Louise. "Strain gradient based analysis of transformation induced plasticity in multiphase steels." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210167.

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Abstract:

This thesis is devoted to the micromechanical study of the size-dependent strengthening in Transformation Induced Plasticity (TRIP) steels. Such grades of advanced high-strength steels are compelling for the automotive industry, due to their improved mechanical properties. Among others, they combine a good strength versus ductility balance. In this context, many research works have been carried out to study these grades of steels. In particular, from a numerical point of view, earlier studies within the framework of classical plasticity do not properly reproduce the strengthening levels characterizing TRIP steels and obtained experimentally. In this study, the strain gradient plasticity theory presented by Fleck and Hutchinson (2001) is chosen to account for the strengthening effect resulting from the phase transformation. A two-dimensional embedded cell model of a simplified microstructure composed of small cylindrical metastable austenitic inclusions, partially undergoing the phase transformation, within a ferritic matrix is used.First, the single-parameter version of the strain gradient plasticity theory under small strain assumption is used for the simulations. The impact of the higher order boundary conditions is assessed. It is shown that, when the plastic flow is unconstrained at the elasto-plastic boundaries, the transformation strain has no significant impact on the overall strengthening. The strengthening is essentially coming from the composite effect with a marked inclusion size effect resulting from the appearance during deformation of new boundaries (at the interface between parent and product phases) constraining the plastic flow.Second, the multi-parameter version of the strain gradient plasticity theory, incorporating separately the rotational and extensional gradients in the formulation, is employed under small strain assumption. The effect of the plastic strain gradients resulting from the transformation strain is better captured. In particular, the results show a significant influence of the shear component of the transformation strain. An implicit confinement effect is revealed at the elasto-plastic boundaries which is partly responsible for the transformation strain effect. Size effects on the overall strengthening are also revealed, due to a combined size dependent effect of the transformation strain and of the evolving composite structure.Third, the extension of the strain gradient plasticity theory to a finite strain description is applied. A significant effect of the transformation strain is obtained with the multi-parameter version of the theory as well as an optimal austenite grain size improving the damage resistance of the martensite, in agreement with the typical grain size of the current TRIP-assisted steels (Jacques et al. 2007). Doctorat en Sciences de l'ingénieur info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Salomon, Marie-George. "Contribution a la modélisation numérique de la rupture des poutres en béton dans une théorie avec cisaillement et gauchissement : approche multicouches par la plasticite au gradient." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0089.

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Abstract:

L'écart important qui existe aujourd'hui entre la conception des grains abrasifs et le marché rend délicate la définition correcte des caractéristiques physiques dictant la performance de ces grains. C'est cette problématique, associée à la volonté de mieux connaître 1 es propriétés des grains abrasifs électro-fondus qui a motivé le lancement de cette étude. Dans un premier temps, nous avons identifié les comportements respectifs à l'application (usure, forces, enlèvement de matière) des trois grandes familles de grains abrasifs conventionnels (Alumineux voie Sol-Gel, Alumines et Alumines-Zircones électro-fondues) par l'intermédiaire d'outils de simulation de meulage sur grains tâchant de reproduire au mieux les différentes conditions d'utilisation. Ce travail, couplé aux observations post-mortem systématiques des grains sous MEB, ainsi qu'aux résultats de caractérisation mécanique (dureté et ténacité par techniques d'indentation) nous a permis de mieux appréhender les comportements mécaniques clés des " grains suivant les conditions d'usinage. Dans le même esprit, nous nous sommes ensuite attachés à mieux comprendre l'influence de divers paramètres microstructuraux (taux de zircone et finesse de l'eutectique) sur le comportement à l'application des grains Alumines-Zircones électro-fondus Today, the large gap existing between abrasive grains design and the market makes the proper definition of key physical characteristics tricky. This issue, added to the will of better understanding the properties of electro-fused abrasive grains, has driven the launch of this study. At first, the respective in use behaviors (wear, force, material removal) were identified for three conventional abrasive grain families (Sol-Gel Alumina, electro-fused Alumina and Alumina Zirconia) thanks to grinding simulation tools trying to best reproduce grinding conditions. This work, coupled to systematic SEM post-mortem observations of the grains and to the mechanical characterization results (hardness and toughness with indentation techniques) enabled us to better apprehend the key mechanical behaviors of the grains depending on grinding conditions. Using the same methodology, emphasis has then been laid on the influence of microstructural parameters (Zirconia content and eutectic fineness) upon the grinding behavior of electro-fused Alumina-Zirconia grains

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Coelho, Fabricio dal Cero. "Maîtrise de la tenue en fatigue des cordons de soudure." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014ESMA0016/document.

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Abstract:

Les châssis automobiles sont composés en majorité de pièces mécano-Soudées soumises à deschargements multiaxiaux complexes. Par leur géométrie particulière et les transformations induites par leprocédé de fabrication, les joints soudés sont des sites privilégiés d’amorçage et de propagation de fissures enfatigue. Une méthode de calcul fiable et maniable représente un enjeu majeur pour l’industrie automobile, carelle permet de détecter les points critiques dès la phase d’avant projet, d’éviter le surdimensionnement et deréduire le nombre des prototypes physiques.Afin de découpler les incertitudes et permettre l’analyse isolée des effets induits par le chargementmultiaxial lui-Même et par les caractéristiques particulières du joint soudé, cette étude est divisée en deux parties.La première partie se concentre sur le chargement multiaxial complexe. Le comportement d’un « matériauécole », l’acier C35, est étudié sous spectre de chargement de type « automobile ». Différentes méthodes deprévision de la durée de vie sont ensuite comparées sous deux critères : la qualité de prédiction et la simplicitéd’utilisation. La deuxième partie est centrée sur l’étude du comportement des assemblages soudés et lasimulation de leur durée de vie. Pour ce faire, une éprouvette représentative des pièces de liaison au sol et duprocédé de fabrication a été conçue. L’étude micrographique de l’assemblage combinée à des essais instrumentésa permis de construire un modèle EF représentatif de la structure. Deux modes de sollicitation sont utilisés lorsdes essais de fatigue dans le but d’activer différents mécanismes de dommage en amplitude constante et enspectre « automobile ».Finalement, la méthodologie « Weld Stress Gradient » est proposée pour intégrer l’effet du gradient decontraintes en proximité des points critiques du joint soudé au calcul de fatigue. Cette méthodologie, associée aucritère de Vu (prise en compte du chargement complexe) et à la règle de cumul de dommage non linéaire« DCA » (prise en compte de l’interaction entre les blocs de chargement du spectre), permet d’obtenir desrésultats encourageants pour l’assemblage étudié Automotive chassis are composed mostly of welded parts subjected to complex multiaxial loadings.Welds are potential sites to initiation and propagation of fatigue cracks because of their particular geometry andtransformations induced by manufacturing process. A reliable and tractable fatigue design methodology is achallenge for automotive industry designers because it allows detecting the critical points from the upstreamphase, avoiding oversizing and reducing the number of physical prototypes.This study is divided into two parts allowing the distinction of effects induced by multiaxial loadingsand particular characteristics of the welded joints. The first part focuses on the complex multiaxial loading. Thebehavior of a “well known material”, the 1045 steel, is studied under "automobile" spectrum loading. Differentfatigue life prediction methods are compared under two criteria: quality of prediction and simplicity of use. Thesecond part focuses on the study of behavior and fatigue life simulation of welded structures. To achieve thisgoal, a representative specimen of chassis parts and manufacturing process has been designed. A representativeFE model is constructed, based on micrographic observations and instrumented tests. Two loading modes areused in fatigue tests in order to activate different damage mechanisms at constant amplitude and under"automobile" spectrum.Finally, the methodology "Weld Stress Gradient" is proposed to incorporate in fatigue analysis theeffect of the stress gradient at the vicinity of weld joints critical points. This methodology, combined with Vucriterion (taking into account complex loadings) and "DCA" nonlinear cumulative damage rule (taking intoaccount interaction between spectrum loading blocks), provides encouraging results for the studied specimen

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DEBOUCQ, Julien. "Caractérisation ultrasonore de structures à couche et à gradient de contraintes par ondes de surface haute fréquence générées par capteurs MEMS de type IDT -SAW." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00968435.

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Abstract:

L'utilisation de revêtements et de couches minces déposés sur substrats est très recherchée dans de nombreuses applications. Les objectifs de ces revêtements et dépôts sont multiples (améliorer la durabilité des structures, leur résistance à l'usure et à la fatigue, etc.). D'autre part, les matériaux à gradient sont également développés en vue de répondre à de nouvelles exigences fonctionnelles, comme de meilleures tenues en température, en usure, en corrosion. Pour toutes ces applications, la caractérisation de ces revêtements et de ces matériaux à gradients, afin d'en déterminer leurs propriétés (épaisseur, constantes élastiques, adhérence, contraintes résiduelles, ...etc), est déterminante pour le contrôle santé des pièces et pour leur fonctionnement optimal au cours de leur utilisation. Pour caractériser ces structures, nous avons choisi d'exploiter la dispersion des ondes de surface sur une large gamme de fréquences (10 à 60 MHz). Afin d'exciter ces ondes, des capteurs MEMS de type IDT-SAW ont été réalisés à différentes fréquences couvrant la totalité de la gamme fréquentielle considérée. L'excitation quasi-harmonique a été privilégiée dans le but d'obtenir des mesures précisesde vitesses de phase. Nous avons montré les potentialités de cette approche en caractérisant premièrement des structures à couche mince allant jusqu'à 500 nm et deuxièmement des structures amorphes à gradient de contraintes.

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Deboucq, Julien. "Caractérisation ultrasonore de structures à couche et à gradient de contraintes par ondes de surface haute fréquence générées par capteurs MEMS de type IDT -SAW." Thesis, Valenciennes, 2012. http://www.theses.fr/2012VALE0017/document.

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Abstract:

L’utilisation de revêtements et de couches minces déposés sur substrats est très recherchée dans de nombreuses applications. Les objectifs de ces revêtements et dépôts sont multiples (améliorer la durabilité des structures, leur résistance à l’usure et à la fatigue, etc.). D'autre part, les matériaux à gradient sont également développés en vue de répondre à de nouvelles exigences fonctionnelles, comme de meilleures tenues en température, en usure, en corrosion. Pour toutes ces applications, la caractérisation de ces revêtements et de ces matériaux à gradients, afin d’en déterminer leurs propriétés (épaisseur, constantes élastiques, adhérence, contraintes résiduelles, …etc), est déterminante pour le contrôle santé des pièces et pour leur fonctionnement optimal au cours de leur utilisation. Pour caractériser ces structures, nous avons choisi d’exploiter la dispersion des ondes de surface sur une large gamme de fréquences (10 à 60 MHz). Afin d’exciter ces ondes, des capteurs MEMS de type IDT-SAW ont été réalisés à différentes fréquences couvrant la totalité de la gamme fréquentielle considérée. L’excitation quasi-harmonique a été privilégiée dans le but d’obtenir des mesures précisesde vitesses de phase. Nous avons montré les potentialités de cette approche en caractérisant premièrement des structures à couche mince allant jusqu’à 500 nm et deuxièmement des structures amorphes à gradient de contraintes The use of coatings and thin layers deposited on substrates is highly sought in many applications. The objectives of these coatings and deposits are multiple (improve the durability of structures, their wear resistance and fatigue, etc.). On the other hand, gradient materials are being developed to meet new functional requirements, such as a better resistance to temperature, wear and corrosion. For all of these applications, the characterization of these coatings and gradient materials, in order to determine their properties (thickness, elastic constants, adherence, residual stresses, etc…), is decisive for the health control of pieces and for their optimum operation during their use. To characterize these structures, wechose to exploit the dispersion of surface acoustic waves over a wide frequency range (10 to 60 MHz).To excite these waves, SAW-IDT MEMS sensors have been carried out at different frequencies covering the entire frequency range we considered. The quasi-harmonic excitation was preferred to obtain accurate measures of phase velocities. We showed the potential of this approach by characterizing, first, thin layers structures (500 nm) and second, amorphous structures with a stressesgradient

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Le, Guyader Carole. "Imagerie mathématique : segmentation sous contraintes géométriques : théorie et applications." Phd thesis, Rouen, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAM0016.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à des problèmes de segmentation d'images sous contraintes géométriques. Cette problématique a émergé suite à l'analyse de plusieurs méthodes classiques de détection de contours qui a été faite. En effet, ces méthodes classiques (Modèles déformables, contours actifs géodésiques, "fast marching", etc. . . ) se révèlent caduques quand des données de l'image sont manquantes ou de mauvaise qualité. En imagerie médicale par exemple, des phénomènes d'occlusion peuvent se produire : des organes peuvent se masquer en partie l'un l'autre (ex. Du foie). Par ailleurs, deux objets qui se jouxtent peuvent posséder des textures intrinsèques homogènes si bien qu'il est difficile d'identifier clairement l'interface entre ces deux objets. La définition classique d'un contour qui est caractérisé comme étant le lieu des points connexes présentant une forte transition de luminosité ne s'applique donc plus. Enfin, dans certains contextes d'étude, comme en géophysique, on peut disposer en plus des données d'imagerie, de données géométriques à intégrer au processus de segmentation. Pour pallier ces difficultés, nous avons développé des modèles de segmentation intégrant des contraintes géométriques et satisfaisant les critères classiques de détection avec en particulier la régularité sur le contour que cela implique. Deux méthodes ont été développées. Dans la première (qui permet d'établir un problème d'interpolation), on s'attache à définir un problème de minimisation de fonctionnelle sur un espace de Hilbert. L'introduction des contraintes géométriques conduit à résoudre ce problème sur un sous-espace vectoriel fermé d'un espace de Hilbert. L'utilisation des multiplicateurs de Lagrange nous permet d'établir la formulation variationnelle du problème qui est ensuite discrétisé à l'aide d'une méthode différences finies pour la discrétisation temporelle et via une méthode e��léments finis pour la discrétisation spatiale. Des applications numériques viennent se greffer sur cette première partie. Un second modèle a été élaboré et s'appuie sur la recherche d'une courbe géodésique dans un espace de Riemann dont la métrique est liée à la fois au contenu de l'image et aux contraintes géométriques. Il s'agit ici d'un problème d'approximation et non plus d'interpolation. Un problème parabolique avec conditions au bord de type Neumann homogènes est établi. L'existence et l'unicité de la solution au sens de la viscosité est démontrée. La discrétisation est réalisée via un schéma AOS qui présente l'intérêt d'être inconditionnellement stable. Des applications sur des données réelles attestent de la bonne efficacité de l'algorithme.

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Le, Guyader Carole. "Imagerie Mathématique: segmentation sous contraintes géométriques ~ Théorie et Applications." Phd thesis, INSA de Rouen, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009036.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à des problèmes de segmentation d'images sous contraintes géométriques. Cette problématique a émergé suite à l'analyse de plusieurs méthodes classiques de détection de contours qui a été faite. En effet, ces méthodes classiques (Modèles déformables, contours actifs géodésiques, 'fast marching', etc...) se révèlent caduques quand des données de l'image sont manquantes ou de mauvaise qualité. En imagerie médicale par exemple, des phénomènes d'occlusion peuvent se produire : des organes peuvent se masquer en partie l'un l'autre (ex du foie). Par ailleurs, deux objets qui se jouxtent peuvent posséder des textures intrinsèques homogènes si bien qu'il est difficile d'identifier clairement l'interface entre ces deux objets. La définition classique d'un contour qui est caractérisé comme étant le lieu des points connexes présentant une forte transition de luminosité ne s'applique donc plus. Enfin, dans certains contextes d'étude, comme en géophysique, on peut disposer en plus des doneées d'imagerie, de données géométriques à intégrer au processus de segmentation. Pour pallier ces difficultés, nous proposons ici des modèles de segmentation intégrant des contraintes géométriques et satisfaisant les critères classiques de détection avec en particulier la régularité sur le contour que cela implique.

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Amba, Jean Chills. "Caractérisation des gradients de propriétés d'une couche de mortier et influence sur la fissuration : expérimentation et modélisation." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/2182/.

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Abstract:

Ce travail décrit l'ensemble des phénomènes qui gouvernent le comportement sur site des couches d'enduit au regard de la fissuration. On s'intéresse plus particulièrement aux mortiers industriels formulés à base de liants hydrauliques et aux gradients de propriétés qui sont induits par le séchage (gradients hydriques, gradients d'hydratation, gradients de porosité, gradients de déformations). On se focalise notamment sur l'analyse de l'impact de ces gradients de propriétés sur la susceptibilité à la fissuration de la couche de mortier. Dans ce contexte, les différents tests expérimentaux développés pour la caractérisation des gradients de propriétés sont décrits et présentés. Les résultats obtenus montrent globalement que les gradients de propriétés sont très significatifs au voisinage de la surface de séchage. Pour l'évaluation de la susceptibilité à la fissuration, des tests sont développés puis validés par une étude sur maquettes et sur plaques avec notamment le suivi des déformations dans la couche de mortier en présence d'un support adhérent. L'étude permet de mettre en évidence l'influence de facteurs tels que la formulation du mortier, l'épaisseur d'application de la couche de mortier ainsi que les conditions de conservation sur la susceptibilité à la fissuration du matériau. Une approche numérique pour l'évaluation du comportement des couches de mortiers sur site au regard de la fissuration est aussi présentée. Une modélisation numérique par éléments finis est abordée par le biais d'un modèle multi-physique permettant de traiter les couplages Thermo Hydro Mécanique dans un contexte de mécanique non linéaire (théorie de l'endommagement). A partir de ce modèle une étude paramétrique est réalisée pour analyser l'effet des conditions de conservation ou de l'épaisseur de la couche de mortier sur l'échéance de fissuration. Enfin, un outil d'aide pour l'évaluation du risque de fissuration des matériaux formulés est proposé en vue d'une exploitation industrielle This work describes the phenomena that govern the behaviour of cement-based materials used as a thin bonded overlay. The work is mainly focused on cement-based industrial mortars, and on the property gradients linked to drying phenomenon (hydric, hydration, porosity and strain gradients). This work presents some experimental techniques developed to assess the sensitivity of cracking induced by these property gradients. In this context, several tests are used for the purpose of predicting the differential behaviour of material subjected to drying. For all the properties, the behaviour of the material differs significantly according to depth, particularly close to the drying face for both laboratory samples and large plates of mortar. The study shows the influence of parameters such as the mortar composition, the mortar thickness and the environmental factors on the cracking sensitivity of the material. In the numerical investigation, a finite element method is used to simulate the overlay behavior in drying conditions. This simulation allows taking into account the coupling between thermal, hydrous and mechanical effects in a context of non linear mechanics. By this model, a parametric study allows analysing the effect of both environmental conditions and thickness of the mortar layer upon the cracking time. Finally, an experimental device is proposed to assess the sensitivity of cracking of mortars layer applied on a substrate. This device was developed for industrial applications

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Bouchaudy, Anne. "Séchage microfluidique de fluides complexes : champs de concentration, diffusion collective et mesure in situ de contraintes." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0192/document.

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Abstract:

Etudier le séchage est un moyen original de caractériser les propriétés de fluides complexes. Cette technique permet de concentrer continûment des fluides : d'un état dilué à un état sec. A l'échelle microfluidique, la manipulation, les observations et les processus qui entrent en jeu sont simplifiés. Ce travail de thèse s'attache à décrire le séchage de ces fluides et plus particulièrement le cas de dispersions colloïdales. Ces travaux présentent deux méthodes pour étudier l'extraction du solvant d'un fluide à l'échelle microfluidique : la micropervaporation et la goutte confinée. Ces techniques ont notamment permis de réaliser des estimations précises de coefficients de diffusion collective sur toute la gamme de concentrations pour un mélange eau/glycérol et pour une dispersion colloïdale de nanoparticules de silice chargées. Par ailleurs, le séchage induit des contraintes mécaniques conséquentes. Ces contraintes peuvent générer des déformations importantes, des phénomènes de délamination ou de fracturation du matériau solidifié. Une méthode originale de mesure in situ de contraintes a été mise en place pendant ces travaux. Les mesures réalisées avec une dispersion colloïdale modèle permettent de mettre en évidence expérimentalement l'apparition de contraintes mécaniques au moment de la transition sol/gel de la dispersion. L'augmentation de la contrainte est ensuite associée au séchage d'un gel poroélastique Drying complex fluids is an original technique to study their properties. Solvent extraction enables the continuous concentration of fluids from a dilute to a solid state. The use of the microfluidic scale allows one to limit side effects and simplify experiments, observations and modeling. This project mainly describes the drying of colloidal dispersions in two confined geometries: microfluidic channels and confined droplets between two plates. With these two techniques, we estimate collective diffusion for a water/glycerol mixture and a model dispersion of charged silica nanoparticles over the whole concentration range. Moreover, the drying of complex fluids often induces mechanical stresses which are the root for deformation, delamination phenomena and cracks. We developed an original technique to measure these stresses in situ. For a model colloidal dispersion, we evidenced experimentally that these forces arise from a liquid to solid state transition. The increase of these stresses is then associated with the drying of a poroelastic gel

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Demirel, Mustafa. "Contribution à l'optimisation des mesures de température et de déformations par capteur à fibre optique à réseau de Bragg : application au procédé de fabrication des composites par infusion de résine." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440938.

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Abstract:

Dans une première partie, nous rappelons que les procédés de fabrication de matériaux composites peuvent être suivis avec l'emploi de capteurs à fibre optique à réseau de Bragg (FBG) mesurant la température et la déformation in situ au coeur des matériaux. Dans une seconde partie, nous détaillons le principe et la physique du capteur FBG ainsi que ses différentes sensibilités. La métrologie du capteur FBG est traitée dans le but d'optimiser les incertitudes de mesure associées. Celles-ci interviennent à différents niveaux de la chaîne d'acquisition : au niveau du matériel d'interrogation, du traitement du spectre acquis, ou de l'étalonnage. Pour améliorer le traitement du spectre brut du FBG, nous évaluons les incertitudes découlant de l'échantillonnage, des conditions d'acquisition et des méthodes de recherche ou des modèles mathématiques d'ajustement. Concernant l'étalonnage, un banc de micro-traction mécanique de fibre optique et thermique a été réalisé dans le but d'étalonner les capteurs. Des spécificités du capteur comme la non-linéarité des réponses, la sensibilité croisée et la dérive thermique sont abordées. Puis, nous présentons ce qui est observé lorsque la fibre est introduite dans le matériau par rapport à l'arrangement des capteurs dans l'environnement de composite. L'intrusivité de la fibre optique sera évaluée en fonction de plusieurs paramètres en vue d'être réduite. Il est également question du découplage de la température et de la déformation car le capteur est sensible aux deux grandeurs. Une revue documentée des différentes techniques de la littérature est proposée. Parmi les techniques de découplage, deux sont retenues : celle qui combine un thermocouple et un FBG, et celle basée sur des réseaux de différentes longueurs d'onde superposés sur une même fibre. Le capteur FBG est appliqué au suivi déformation/température lors de la cuisson de résines époxydes utilisées dans les composites. Enfin, les capteurs FBG sont introduits dans le procédé de fabrication de composite à infusion de résine LRI (Liquid Resin Infusion) afin de suivre les cycles de températures et de déformations au cours de la cuisson. La dernière partie traite de la mesure de gradient de température ou de déformation à partir de la réponse complète du capteur de Bragg. Une méthode d'identification de gradient s'inspirant de la méthode directe dite de T-Matrix permettant de simuler les spectres est proposée. Après avoir validé la méthode de chemin inverse sur des cas purement numériques, l'identification des gradients est testée sur des moyens expérimentaux permettant d'appliquer un gradient thermique ou mécanique au capteur FBG.

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Song, Hongbin. "Analyse expérimentale et numérique de la distribution des contraintes résiduelles induites par choc-laser dans les alliages d'aluminium." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005901.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est d'analyser le gradient des contraintes résiduelles induites par le traitement de choc laser (CL) sur 2 alliages d'aluminium (6056-T4 et 2050-T8) par la diffraction des rayons X (DRX) et par modélisation numérique en éléments finis, en portant une attention particulière à l'extrême surface du matériau. Pour étudier le gradient des contraintes résiduelles (CR) à l'extrême surface (moins de 10 μm), deux méthodes d'analyse par DRX en faible incidence (sin²ψ* et multi-réflexions) ont été adaptées et appliquées. Les deux méthodes ont été testées avec succès et ont permis pour la premières fois, d'accéder aux états mécaniques proches de la surface après CL. Un modèle de simulation numérique en 3D de l'état mécanique induit par choc-laser a également été développé au cours de cette étude. L'utilisation de chargements P=f(t) valides et de conditions aux limites réalistes (élément infinis en bord de massif) a permis d'estimer les déformations et les contraintes résiduelles introduites par un ou par plusieurs impacts laser. Différentes améliorations ont pu être apportées au modèle, comme la prise en compte de comportements distincts pour les couches superficielles, et le matériau à cœur. Le modèle a été appliqué à différentes conditions expérimentales (taux de recouvrement, diamètre d'impact et pression variables) et a pu être confronté avec succès en expérience, que ce soit pour la simulation de mono-impact laser ou pour la simulation de multi-impacts. L'approche numérique nous a également permis d'évaluer l'hétérogénéité de la distribution de contraintes résiduelles en surface du matériau.

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Manai, Asma. "Sur une approche pragmatique de l'endommagement anisotrope par fatigue basée sur un critère de fatigue et ses gradients." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS068.

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Abstract:

Cette thèse traite d’une approche pragmatique de l'endommagement par fatigue des structures sous un chargement cyclique. Un modèle anisotrope de dommage par fatigue a été développé. L'évolution de la dégradation des propriétés du matériau dépend d’un critère de fatigue (choisi) et de ses gradients. La dégradation du matériau anisotrope guidera la propagation des dommages. La propagation des dommages dépend principalement des crêtes de la «surface» du critère (gradients zéro). L'approche proposée décrit l'amorçage, la propagation des dommages et la rupture structurale sous un chargement multiaxial en fatigue. Pour chaque élément fini, des distributions anisotropes non homogènes des propriétés du matériau sont associées. Schématiquement, il apparaît comme un «surfer» matériel sur la «surface» du critère et les dommages suivent la crête de la «surface» du critère (niveau et gradient). Un critère d'approche globale, basé sur des invariants du tenseur des contraintes, est adopté. La réduction des propriétés des matériaux est affectée à un certain nombre de cycles et à un niveau global de contraintes, en utilisant une courbe de Wöhler expérimentale. Deux formes simplifiées du modèle sont proposées et les résultats sont comparés avec un exemple de référence expérimental (plaque cruciforme) et un cas industriel (pale d’une éolienne d’EDF). Une cartographie avec le critère de Dang Van est également calculée pour analyser les résultats numériques A new practical engineering methodology for the analysis of structures under cyclic loading is proposed in this work . A new anisotropic fatigue damage model is developed. The evolution of material properties degradation depends on a failure criterion and its gradient. The anisotropic material degradation will guide the damage propagation. The propagation of damage is mainly depending on the ridges of the criterion’s « surface » (zero gradients). The proposed approach can describe the initiation and propagation of the damage until the structural failure under fatigue loading. For each finite element, non-homogeneous anisotropic distributions of material properties are associated. Schematically, it seems like a material « surfing » on the criterion’s « surface » and damages follow the crest of the criterion’s « surface » (level and gradient). A global approach criterion, based on invariants of the stress tensor, is adopted. The reduction of material properties is assigned to a number of cycles and a global level of stresses, using an experimental Wöhler curve. Two simplified forms of the model are proposed and results are compared with a cruciform experimental reference example and an industrial case. A mapping with Dang Van criterion is also computed to analyze the numerical results

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Dissertations / Theses on the topic 'Gradient de contrainte'

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