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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux – Élasticité'
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1
Caron, Jean-François. "Phénomène de bifurcation en électro-élasticité." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10120.
Full textAbstract:
En 1930, Signorini découvrit que le problème de traction en élasticité tridimensionnelle non linéaire possède des solutions non triviales et (Stopelli 1958), que si le problème de l'équilibre d'un corps élastique soumis a des charges données, a une solution (unique a un déplacement rigide près), dans le cas linéarise, il peut en présenter plusieurs dans le cas non linéaire. Aujourd'hui ceci est considère comme un phénomène de bifurcation dans l'espace des solutions élastiques appelé instabilité a la linéarisation. Marsden-hughes en 1978 et 1983 ainsi que Chillingworth, Marsden et Wan en 1982 ont complète l'analyse de Signorini et Stopelli en traitant de façon plus générale le problème des solutions et de leur stabilité. Le présent travail étend cette étude et les techniques de (Marsden et collaborateurs) au cas ou les forces sont d'origine mécanique mais aussi électromagnétique, dans le cas d'un diélectrique piézo-électrique qui, lorsqu'il est soumis a des forces mécaniques, engendre un champ de polarisation (effet piézo-électrique) et, quand il est soumis a un champ électrique se déforme (électro-striction). En particulier il établit que, dans certains cas, une instabilité mécanique peut, sous l'effet de forces électrique, devenir une stabilité.
2
Villechaise, Bernard. "Mécanique des contacts : élasticité et rupture : document de synthèse." Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO19043.
Full text
3
Danilov, Oleg. "Modèles de matériaux amortissant viscoélastiques." Le Mans, 1999. http://www.theses.fr/1999LEMA1022.
Full text
4
Pideri, Catherine. "Matériaux composites élastiques : comparaison de quelques méthodes d'homogénéisation." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066579.
Full textAbstract:
Cette étude se situe dans le cadre de l'homogénéisation des matériaux composites constitués d'une résine renforcée par des fibres unidirectionnelles, les deux constituants étant supposés élastiques homogènes et isotropes. Dans la première partie, on compare théoriquement et numériquement deux techniques d'homogénéisation : la théorie des modules effectifs et la méthode d'homogénéisation des milieux périodiques. Afin de simplifier les calculs numériques, on propose ensuite des techniques analytiques qui permettent d'approcher le comportement homogène équivalent. Les coefficients simplifiés que nous obtenons constituent des bornes pour les modules homogénéisés. Dans la dernière partie, nous nous sommes intéressés au cas de matrices incompressibles. Nous avons surmonté les difficultés numériques que pose le traitement de l'incompressibilité en utilisant une méthode de pénalisation pour la résolution des problèmes élémentaires.
5
Haddi, Abdelkader. "Formulation tridimensionnelle d'un critère de propagation de fissure dans les matériaux inhomogènes." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10049.
Full textAbstract:
Cette étude concerne la propagation de fissure dans les matériaux hétérogènes à configuration 3-D. On propose une expression analytique de l'intégrale j dans les matériaux hétérogènes qui est mise sous une forme convenable pour une analyse numérique de configurations de fissures arbitraires à trois dimensions. En se basant sur les travaux de Rice, Weichert et Schulz ont développé l'intégrale j en bidimensionnelle (2-D) pour les matériaux hétérogènes ou la densité d'énergie de déformations dépend des coordonnées spatiales. L'extension de l'intégrale j de 2-D en 3-D est développée en se basant, d'une part sur le principe des travaux virtuels et le tenseur moment d'énergie d'eshelby et d'autre part sur une analyse de la théorie des défauts prenant en compte la notion de force matérielle développée par Maugin. Il est devenu courant d'utiliser la méthode des éléments finis pour le calcul de l'intégrale j ou du facteur d'intensité de contraintes des corps fissures. Cette méthode repose sur la technique d'extension virtuelle de fissures. Une telle extension est analogue à celle de l'avancement d'une fissure sur une courte distance. Comme on considère un matériau linéairement élastique, il existe des singularités de contraintes d'ordre 1/2 le long du front de fissure. Pour surmonter cette difficulté numérique, on utilise des éléments isoparamétriques à huit et à vingt nuds a configuration quart-points. Pour illustrer cette étude, on présente quelques applications numériques d'un solide avec une fissure latérale soumis à un chargement statique. L'analyse des résultats obtenus montre que, en 2-D et 3-D, la différence des modules de Young de l'inclusion et du matériau ainsi que la distance entre le front de fissure et l'inclusion à une forte influence sur la valeur du facteur d'intensité de contraintes. Les résultats obtenus en simplifiant le modèle 3-D en 2-D sont en concordance avec ceux obtenus par le modèle 2-D. De plus, l'influence de la forme du front de fissure sur les valeurs de l'intégrale j est clairement illustrée.
6
Trabelsi, Karim. "Sur la modélisation des plaques minces en élasticité non linéaire." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008991.
Full textAbstract:
Ma thèse a été consacrée à la modélisation mathématique des plaques minces en élasticité non linéaire. Plus précisément, il s'agit d'obtenir des modèles non linéaires bidimensionnels de plaques à partir de l'élasticité non linéaire tridimensionnelle en employant essentiellement deux méthodes: le développement asymptotique formel et la Gamma-convergence. Deux classes de matériaux hyperélastiques réalistes à densités d'énergie singulières sont étudiées. Pour la première classe, l'énergie tend vers l'infini lorsque le déterminant du gradient de la déformation tend vers zéro i.e. l'on ne peut comprimer un volume en un point. Pour ce type de plaques, on obtient, en employant la première méthode, un nouveau modèle membranaire non linéaire qui empêche la formation de plis et qui approche le modèle classique pour les petites déformations. On retrouve aussi le modèle inextensionnel non linéaire classique. Ensuite, on considère les matériaux incompressibles i.e. la densité d'énergie est infinie pour les déformations dont le déterminant du gradient est différent de un. On produit grâce à la deuxième méthode un modèle membranaire non linéaire. Enfin, on montre un résultat de non existence de minimiseurs pour le modèle membranaire non linéaire classique comprimé et quelques remarques générales sont faites à ce sujet.
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El, Mouden Mustapha. "Une nouvelle méthode d'homogénéisation des matériaux composites élastiques." Metz, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1995/El_Mouden.Mustapha.SMZ9545.pdf.
Full textAbstract:
La modélisation du comportement mécanique des matériaux hétérogènes est un thème important et classique en mécanique des milieux continus. C'est dans ce contexte que se situe le travail (uniquement théorique), que nous avons développé. Nous avons proposé trois variantes d'une nouvelle méthode (dite du cluster) pour prédire le comportement homogénéisé des matériaux hétérogènes. Il se limite au cas de l'élasticité linéaire, première étape naturelle en ce domaine, et restreint dans ses applications aux composites présentant une structure périodique. Il s'agit de prendre en compte la répartition spatiale des hétérogénéités en considérant pour chacune d'entre elles un voisinage suffisamment vaste contenant un grand nombre d'hétérogénéités (cluster) en interaction. Le problème est d'abord formule sous la forme d'une équation intégrale, comme cela est maintenant classique, et trois nouvelles solutions approchées sont avancées. Elles se distinguent par le comportement de référence et la déformation associée et constituent autant de variantes du modèle d'homogénéisation propose, dénommées respectivement cluster (avec comportement de la matrice et déformation auxiliaire), cluster-mori-tanaka (avec comportement et déformation moyenne de la matrice) et cluster-autocohérent (avec comportement effectif et déformation globale imposée). Les deux premières variantes privilégient la présence d'une phase de matrice continue et seront donc appliquées a des composites inclusionnaires, alors que la dernière sera réservée a certains composites a fibres longues. Si chacune de ces approches s'applique clairement au cas des composites périodiques, l'extension à des milieux aléatoires a été évoquée pour la méthode du cluster. Le comportement homogénéisé étant défini par la limite obtenue lorsque la taille du cluster croit (des analyses de convergence ont été présentées). Cette étude a clairement montre l'effet de la répartition spatiale des hétérogénéités sur le comportement élastique effectif du composite. Les comportements prévus se comparent très favorablement aux résultats expérimentaux de la littérature et surtout aux prédictions des modèles destinés aux composites périodiquesWe propose to modelize the mechanical behavior of heterogeneous media. It is in that context we have developed a three variants of a new analytical approximate method called cluster, for predicting the effective moduli of heterogeneous media, to account for the interaction between the heterogeneiti at finite concentration. The spatial distribution of the heterogeneiti is accounted for in our scheme. In this cluster scheme we consider each grain is embbeded in a spherical cluster constitued by several layers of neighbouring grains. The cluster is itself suspended in the homogeneous reference medium. When the radius of the cluster is increased, the resultats of the cluster scheme were shown to converge. The variants of this method are denominated respectively cluster (by taking the homogeneous matrix as a reference medium and a auxiliary strain applied at infinite), cluster-Mori-Tanaka (by taking the homogeneous matrix as a reference medium and the average strain of the matrix applied at infinitie, this method is a generalization of the Mori-Tanaka modele) and cluster-selfconsistent (with the homogeneous equivalent medium as reference medium and the overalll strain applied at infinite, this is an extension of the classical self consistent scheme). The two first variants was applied to a composite medium consisting of ellipsoidal elastic inclusions embedded into anather elastic medium (matrix), even though the last method was applied to certain composites with log fibers. Compared with experimental data, analytical solutions and finite elements calculations, the present approach provides reasonably accurate predictions for effective moduli of composites materials with periodic microstructures
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Angoulvant, François. "Caractérisation dynamique des matériaux composites : étude de l'amortissement." Le Mans, 1998. http://www.theses.fr/1998LEMA1011.
Full textAbstract:
La determination des rigidites en flexion des composites stratifies a ete effectuee par analyse modale de plaques stratifiees rectangulaires dont les cotes sont encastres ou libres. Cette determination est effectuee a l'aide de modeles analytiques issus des methodes classiques de rayleigh et rayleigh-ritz. Les resultats experimentaux montrent un faible ecart entre les valeurs deduites des frequences propres pour les rigidites q#1#1, q#2#2 et q#6#6 et les valeurs obtenues lors d'essais statiques. Ces resultats font apparaitre une grande dispersion des valeurs obtenues pour la rigidite q#1#2, dispersion associee a un mauvais conditionnement du probleme resultant de la tres faible participation de cette rigidite aux divers modes de vibration. La meme observation d'instabilite est faite dans le cas des stratifies symetriques quelconques pour les valeurs des rigidites q#1#6 et q#2#6. L'analyse de l'amortissement a ete abordee dans le cas des vibrations transverses a une dimension d'une plaque. La formulation a ete developpee dans le cadre d'une modelisation de l'amortissement par frottement visqueux et dans le cadre d'un modele avec rigidites complexes. L'analyse experimentale a ete menee en regime harmonique, permettant d'effectuer une etude de l'influence du fluide environnant l'echantillon, et par excitation par impact. Nous avons observe un amortissement maximum pour un angle d'orientation des fibres voisin de 60, observations corroborant les resultats des formulations analytiques issues du principe de correspondance elastique - viscoelastique. La description du comportement des structures composites a geometrie complexe necessite l'usage de la methode des elements finis. L'introduction des rigidites et de l'orientation des axes principaux pour chaque element, puis l'introduction des amortissements associes aux rigidites de chaque element permet de calculer les amortissements modaux de la structure et sa reponse a une excitation donnee.
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GARAJEU, MIHAIL. "Contribution a l'etude du comportement non lineaire de milieux poreux avec ou sans renfort." Aix-Marseille 2, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX22099.
Full textAbstract:
La these est une contribution a la modelisation du comportement mecanique d'une classe de composites non lineaires constitues de trois phases: la matrice viscoplastique, les pores et les inclusions rigides. Les resultats obtenus concernent deux types de milieux composites: le milieu poreux et le milieu poreux renforce par des inclusions rigides. Dans le cas d'une matrice rigide plastique poreuse, la these propose une amelioration rigoureuse du critere de gurson dans le cadre de l'assemblage de hashin, tout en gardant son statut de borne superieure. Compte tenu qu'au cours de la deformation la forme des cavites change, on etudie ensuite un milieu poreux a cavites ellipsoidales et l'analogue du critere de gurson pour ce type de milieu est etabli. Finalement, est proposee une expression explicite d'une borne pour la surface d'ecoulement plastique macroscopique d'une matrice poreuse renforcee par des inclusions rigides. Dans le cas d'une matrice viscoplastique, la these etablie les equations parametrisees de la surface de jauge de chacun de composites mentionnes auparavant. Les estimations et les bornes obtenues sont systematiquement validees par les resultats du calcul par elements finis
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Jacq, Christophe. "Limite d'endurance et durée de vie en fatigue de roulement du 32CrMoV13 nitruré en présence d'indentations." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0085/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude des mécanismes d'endommagement du 32CrMoV13 nitruré sollicité en fatigue de roulement en présence d'indentations. Dans un premier temps, nous avons développé un code de contact élastoplastique semi-analytique permettant la prise en compte d'un chargement roulant. Ce code, nécessaire à la simulation du rodage des indents, a été validé en comparant ses résultats avec des simulations réalisées avec le logiciel d'éléments finis ABAQUS et avec des résultats expérimentaux. Dans une seconde étape, nous avons mis au point une méthode de mesure locale de micro-limite d'élasticité par nano-indentation en tenant compte de la présence éventuelle de contraintes résiduelles. Nous l'avons alors appliquée à la mesure du profil de micro-limite d'élasticité du 32CrMoV13 nitruré. Nous avons également mis en lumière l'influence de la géométrie des pièces nitrurées sur les contraintes résiduelles de nitruration. Dans une troisième étape, nous avons étudié le comportement expérimental du 32CrMoV13 nitruré sollicité en fatigue de roulement en présence d'indentation. Nous avons alors pu mettre en évidence le rôle prépondérant du glissement et nous avons identifié deux zones d'initiation de l'endommagement. Enfin, nous avons analysé le processus d'indentation et le passage du corps roulant sur l'indent. Nous avons alors pu déterminer quels indents dépassent la limite d'endurance et sont susceptibles de s'endommager, classer les indents selon leur dangerosité relative et comparer les qualités relatives du 32CrMoV13 nitruré et du M50 quant à la tenue à la fatigue de roulement en présence d'indentationThe purpose of this work was to study the damage mechanisms of nitrided 32CrMoV13 steel when submitted to rolling fatigue in the presence of indentations. A semi analytical elastoplastic contact code that can take into account vertical and rolling loading is first presented. This code, that is necessary to simulate the running in of dents, was validated by comparing its results both with the simulations carried out with the finite elements software ABAQUS and with experimental results. Second, a local micro-yield stress measurement procedure based on the nano-indentation test was developed. This method, which considers the presence of residual stresses, was applied to the measurement of the micro-yield stress profile of the nitrided 32CrMoV13 steel. The influence of the geometry of nitrided parts on residual stresses due to nitriding was also shown. Third, the experimental behaviour of nitrided 32CrMoV13 steel submitted to rolling contact fatigue in the presence of indentations was studied. The dominating role of sliding has been highlighted and two areas where damage initiates were identified. Lastly, the indentation process and the rolling of a body over a dent have been analysed. Indents that exceed the limit of endurance and are likely to damage were identified and classified according to their relative severity. The behaviour of nitrited 32CrMoV13 steel and M50 submitted to rolling contact fatigue in the presence of indentations was finally compared
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Lordereau, Olivier. "Les mousses bidimensionnelles : de la caractérisation à la rhéologie des matériaux hétérogènes." Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN10048.
Full textAbstract:
Le comportement statique et dynamique de mousses 2D est étudié par analyse d'image pour caractériser leur structure et le champ de vitesse moyenne des bulles. Au cours de leur vieillissement, les mousses ont des propriétés statistiques qui deviennent stationnaires. L'état d'invariance d'échelle obtenu est universel, cependant certaines évolutions expérimentales semblaient remettre en cause cette universalité. Nous montrons, à partir d'expériences de ruptures contrôlées de films, que la coalescence de bulles peut expliquer ce comportement.
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Arafeh, Mohamed Hamzeh. "Identification de la loi de comportement élastique de matériaux orthotropes." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD843.
Full textAbstract:
Cette étude présente une approche novatrice de conception optimale d'essais en vue de l'identification du comportement élastique en flexion de plaques minces orthotropes. La méthode d'identification employée consiste à recaler les paramètres d'un modèle numérique, ici à base d'éléments finis, sur les résultats expérimentaux, par un processus de moindres carrés. La méthode de conception d'essais que nous proposons optimise : les rapports entre les intensités des efforts, l'emplacement des efforts appliqués et les positions des conditions aux limites sur les bords de l'échantillon dont la géométrie est fixe. Nous avons défini de très opportuns indicateurs de sensibilité de l'essai par rapport aux paramètres à identifier. L'optimisation consiste ensuite à maximiser le plus petit d'entre eux. Cette optimisation est réalisée par un algorithme génétique. Différentes simulations tenant compte des erreurs de mesure et de modélisation ont été effectuées sur les configurations conçues par cette approche. Elles montrent une très bonne stabilité de la procédure d'identification, et les constantes élastiques d'une plaque orthotrope sont identifiées en un seul essai avec une très bonne précision, qui semble bien meilleure que celle des essais classiquement utilisés. On peut donc espérer des résultats positifs avec une expérimentation réelle.
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Malau, Viktor. "Détermination à l'aide de microindentations hertzienne et vickers des propriétés micromécaniques de couches superficielles élaborées notamment par faisceaux lasers." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://www.theses.fr/1996ECDL0036.
Full textAbstract:
Connaitre les proprietes mecaniques des couches superficielles traitees par differentes techniques et notamment par faisceaux de laser de haute energie necessite la mise en oeuvre de methodes specifiques, locales et precises. Ceci conduit le plus souvent a utiliser des techniques sophistiquees. Nous proposons de determiner la limite d'ecoulement et son evolution en fonction de la profondeur ainsi que le module d'elasticite et son evolution en fonction de la profondeur a l'aide de techniques simples, robustes et complementaires : les microduretes hertzienne et vickers. Nous decrivons plusieurs approches possibles et montrons leur interet aussi si bien dans le domaine elastique qu'elastoplastique. Nous appliquons notamment notre demarche a differents alliages de surface ou revetements (base fe, cu, al, composites a matrice metallique et renfort ceramique. . . ) sur differents substrat.
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Fayet, Thierry. "Contribution à la modélisation des matériaux élastoplastiques écrouissables : application aux sols." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. http://www.theses.fr/1999ECAP0691.
Full textAbstract:
Le premier chapitre est consacré aux limites du cadre de l'hypothèse des petites déformations. En l'absence de rotation des directions principales, le tenseur des petites déformations () permet encore de calculer exactement les allongements relatifs principaux. L'erreur sur l'estimation des variations relatives de volume à partir de la trace de peut ainsi être quantifiée. Le deuxième chapitre concerne l'élasticité. A partir de l'introduction d'invariants physiquement significatifs, les expressions intrinsèques (indépendantes de toute base d'expression des composantes tensorielles) des différentielles première et deuxième d'un potentiel isotrope quelconque sont établies. Ces expressions permettent d'une part d'étudier l'intégration éventuelle d'une loi de comportement isotrope, a priori hypoélastique, sous forme de potentiel (respect du premier principe de la thermodynamique), et d'autre part de donner les conditions générales de convexité (respect du deuxième principe) pour un tel potentiel. Enfin les notions de coefficient de poisson et d'élasticité non linéaire sont confrontées. Dans le troisième chapitre une nouvelle formulation du problème incrémental est présentée, fondée sur l'introduction d'expressions explicites pour caractériser l'évolution des conditions aux limites (équations de guidage et de pilotage). L'existence et l'unicité d'une solution, ainsi que le respect du deuxième principe (critère de stabilité d'une évolution élastoplastique), sont étudiés ; il apparait que les notions de stabilite et de pic dans la réponse du modèle sont liées. La question de la représentation d'un comportement adoucissant est alors abordée. Le quatrième chapitre présente la construction d'un modèle standard généralisé permettant de retrouver, en tant que cas particulier, le modèle Cam Clay modifié. La surface d'état limite n'apparait plus comme une hypothèse fondamentale mais comme une conséquence du choix des différents potentiels et d'une certaine prise en compte des grandes déformations. Ce modèle est applique d'une part à l'estimation des caractéristiques d'un matériau de type sol non draine, et d'autre part a la simulation de l'essai œdométriques cyclique.
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Simonnet, Johan. "Sonde acoustique à champ proche pour la mesure locale des propriétés élastiques des matériaux." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20105.
Full textAbstract:
On présente une nouvelle technique acoustique d'évaluation des propriétés élastiques (module d'Young) d'un milieu. La méthode est basée sur le contact mécanique d'une sonotrode, terminée par une sphère, avec le milieu analysé. Les valeurs des fréquences de vibration du capteur résonant dépendent des propriétés mécaniques locales l'échantillon. On propose une formulation analytique de l'interaction pointe-objet afin de relier simplement les propriétés mécaniques de l'échantillon avec les pics de résonance de la sonotrode. On a testé les performances de notre capteur sur des matériaux ayant un grand intervalle de module d'Young. On déduit une relation empirique reliant le module d'Young avec les fréquences de résonance de la pointe. Notre étude inclut une recherche sur la profondeur d'investigation avec des analyses réalisées sur des couches minces. Notre technologie à champ proche laisse entrevoir des perspectives prometteuses dans la caractérisation locale des matériaux en imagerie et en biologieWe present a new acoustic technique of evaluation of the elastic properties (Young modulus) of a medium. The method is based on the mechanical contact between a sonotrode, finished by a sphere, and the analyzed medium. The vibration frequency values of the resonating sensor depend on the local mechanical properties of the sample. We propose an analytical formulation of the interaction point-object in order to connect the mechanical properties of the sample with the peaks of resonance of the sonotrode. We tested the performances of our sensor on materials belonging to a large interval of Young modulus. Then, we deduced an empirical relation connecting the Young modulus with the resonance frequencies of the tip. Our study includes a research on the depth of investigation with analyses carried out on thin layers. Our near-field technology shows the possibility of promising prospects in the local characterization for materials in imagery and biology
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Nguyen, Thanh Loc. "Étude expérimentale de la loi d'écoulement de matériaux anisotropes transverses." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00353442.
Full textAbstract:
L'anisotropie est une caractéristique du comportement mécanique des sols dont l'existence est bien connue dans le cas des sols surconsolidés ou déposés par couches au cours de leur formation. Généralement cette caractéristique est négligée dans les projets et ignorée lors des études en laboratoire. L'hypothèse du comportement isotrope des sols est ainsi très largement utilisée en pratique pour des raisons de simplification des calculs et de facilité de dimensionnement des ouvrages. L'emploi des lois de comportement isotrope pour un matériau anisotrope ou la non prise en compte de l'anisotropie dans les calculs des massif de sols entraîne une mauvaise appréciation de la stabilité des ouvrages en service. Une démarche d'observation et de mise en évidence de l'anisotropie a donc été mise en oeuvre durant ce travail afin de cerner l'influence de ce phénomène. Nous avons étudié à ces fins deux types principaux d'anisotropie des sols :-l'anisotropie induite, cas des sols « homogènes » ayant un comportement anisotrope, due à des surcharges historiques,
-l'anisotropie inhérente, cas de l'anisotropie structurelle des sols. Nous avons suivi un programme expérimental s'appuyant sur une étude en laboratoire d'éprouvettes de sol reconstitué qui n'étaient pas destinées à simuler un sol naturel précis mais à présenter une forte anisotropie afin que l'on puisse l'observer sans équivoque. Nous avons voulu simplement créer un comportement de référence pour les sols anisotropes et étudier leur comportement anisotrope. Le travail a consisté à étudier en laboratoire le comportement de sols à anisotropie matérielle ou de chargement sous chemins de sollicitation triaxiaux pour caractériser :
-l'évolution du domaine élastique des petites aux grandes déformations,
-l'apparition de la plasticité et lors de l'atteinte de la surface de charge,
-la loi d'écoulement expérimentale. La forme de la surface de charge et l'influence de l'anisotropie transverse sur la loi d'écoulement sont en effet des éléments importants du comportement du sol à proximité des ouvrages de génie civil tels que les parois de soutènement, les fondations ou les tunnels. Une des retombées du travail expérimental a été de tester des modèles de comportement utilisés classiquement pour ces types de sollicitations, dans les outils de calcul comme la modélisation des ouvrages par éléments finis.
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Benaouda, Mohamed Kheir-Eddine. "Existence de minimums pour matériaux de Saint-Venant Kirchhoff et contact unilatéral en grande déformation." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-115.pdf.
Full textAbstract:
Dans le cadre non linéaire, et en grande déformation les matériaux de Saint-Venant Kirchhoff sont un exemple simple où l'absence de la quasiconvexité de l'énergie interne est vérifiée. L'existence d'un minimum, au problème de minimisation de l'énergie totale de déformation, avec des hypothèses sur les conditions aux limites est obtenue, par la méthode de la relaxation. L'approche basée sur la notion d'élément de contact permet, d'étendre les résultats au cas du contact entre un matériau de Saint-Venant, et un matériau polyconvexe
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El, Kabir Tarik. "Etude de matériaux composites à matrice base Al renforcés par des particules Al-Cu-Fe." Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2342.
Full textAbstract:
Les matériaux quasicristallins (QC) présentent des propriétés mécaniques intéressantes, telles une dureté et un module d’Young élevés, ce qui en fait de bons candidats en tant que renforts pour les matériaux composites à matrices métalliques. Ce travail a pour but l’élaboration et l’étude des microstructures et propriétés mécaniques de matériaux composites à base Al renforcés par des particules QC. Des composites à matrice Al3Mg2, Al, Al-Cu-Mg et Al-Mg-Si renforcés par 50% vol. De particules QC Al-Cu-Fe ont été élaborés par infiltration sous pression de gaz. Les composites obtenus sont complexes et présentent de nombreuses phases résultant de la diffusion de l’aluminium et du cuivre. Ces composites sont caractérisés par des contraintes d’écoulement élevées et une fissuration précoce, quelle que soit la température de déformation. Deux composites à matrice aluminium renforcés par des particules QC ont été élaborés par compression isostatique à chaud (HIP). En fonction de la température d’élaboration, nous avons obtenu des matériaux biphasés, l’un renforcé par des particules tétragonales w-Al-Cu-Fe et l’autre par des particules i-Al-Cu-Fe. Ces matériaux présentent des propriétés mécaniques améliorées par rapport à la matrice seule. La forte dépendance de s0. 2% en température observée dans le composite Al/w suggère que la déformation plastique est contrôlée par des mécanismes thermiquement activés. En revanche, pour le composite Al/i, la contribution des contraintes internes au durcissement du composite est à prendre en compte en plus des mécanismes thermiquement activésQuasicrystalline (QC) materials exhibit remarkable mechanical properties at low and intermediate temperatures, such as high hardness together with high elastic modulus. One of the potential applications of QC materials is to use them as the reinforcement phase of composite materials. This study reports about processing, microstructures and mechanical properties of Al-based metal matrix composites (MMC) reinforced by QC particles. Five Al-based MMC were produced using the gas pressure infiltration technique. Al3Mg2, Al, Al-Cu-Mg and Al-Mg-Si matrices were used. They were reinforced by 50 % vol. Fraction of Al-Cu-Fe QC particles. The as-produced composites are rather complex and various phases are formed during the production process. These phases were identified to result from diffusion of both the aluminium and the copper. These composites are characterised by high flow stresses, that are unfortunately accompanied by numerous cracks whatever the temperature deformation. Two composites with an Al matrix initially reinforced by QC particles were prepared by hot isostatic pressing (HIP). With this technique two-phase composites are obtained, but depending on the processing temperature, the reinforcement particles are either of i-phase or !-phase. It is observed that ! particles contribute more positively to the improvement of the mechanical properties than the QC particles. The temperature dependences of "0. 2% suggest that the plastic deformation of the composite Al/!-Al-Cu-Fe is controlled by thermally activated mechanisms. In the composite Al/i-Al-Cu-Fe, in addition to thermally activated mechanism, the contribution of the internal stresses to the hardening of the composite must be taken into account
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Renault, Amélie. "Caractérisation mécanique dynamique de matériaux poro-visco-élastiques." Thèse, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1915.
Full textAbstract:
Poro-viscoelastic materials are well modelled with Biot-Allard equations. This model needs a number of geometrical parameters in order to describe the macroscopic geometry of the material and elastic parameters in order to describe the elastic properties of the material skeleton. Several characterisation methods of viscoelastic parameters of porous materials are studied in this thesis. Firstly, quasistatic and resonant characterization methods are described and analyzed. Secondly, a new inverse dynamic characterization of the same modulus is developed. The latter involves a two layers metal-porous beam, which is excited at the center. The input mobility is measured. The set-up is simplified compared to previous methods. The parameters are obtained via an inversion procedure based on the minimisation of the cost function comparing the measured and calculated frequency response functions (FRF). The calculation is done with a general laminate model. A parametric study identifies the optimal beam dimensions for maximum sensitivity of the inversion model. The advantage of using a code which is not taking into account fluid-structure interactions is the low computation time. For most materials, the effect of this interaction on the elastic properties is negligible. Several materials are tested to demonstrate the performance of the method compared to the classical quasi-static approaches, and set its limitations and range of validity. Finally, conclusions about their utilisation are given.
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Boutat, Mohammed. "Modélisation et analyse des instabilités de surfaces des matériaux contraints." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2291.
Full textAbstract:
Dans un premier temps, nous considérons un cristal, constitué d'un substrat élastique et d'un film de faible épaisseur. Le cristal étant sous contrainte, sa surface devient instable et des rugosités peuvent apparaître. La carte de la surface libre du film vérifie alors une équation aux dérivées partielles parabolique. Nous présentons des résultats d'existence locale, d'unicité et d'explosion en temps fini de la solution du problème d'évolution de la surface du film. Nous effectuons également des validations numériques en utilisant une méthode pseudo-spectrale. Dans un deuxième temps, nous considérons un pore à symétrie cylindrique contraint dans la direction axiale. Sous la contrainte, des instabilités apparaissent à l'interface vide/matière et le rayon du pore cylindrique vérifie une équation d'évolution non linéaire. Nous étudions l'existence locale et l'unicité de la solution et nous présentons des résultats numériques conduisant, selon le profil initial et la valeur d'un paramètre dépendant du matériau, à une dissipation rapide des perturbations initiales ou bien à un pincement en temps fini. Dans la dernière partie, nous considérons un tube cristallin sous contrainte uniaxiale. Sous des perturbations sinusoïdales le long de la surface du tube, nous obtenons une analyse de stabilité linéaire. Nous présentons un résultat de croissance de l'amplitude suivant la contrainteInitially, we are interested in the evolution of a surface of a crystal structure, constituted by an elastic substrate and a thin film. If the crystal is constrained, some morphological instabilities may appear. There, the map of the free surface of the film satisfies a parabolic partial differential equation. We give here some results about the finite time blow-up and the existence and uniquencess of the solution in an appropriate space. To validate the theoretical results, we also performed some numerical using a pseudo-pectral method. Secondly, we are interested in the mathematical study of a surface evolution problem in the cylindrical case. The physical configuration consists in an axisymmetric stressed pore channel. When axial stress is applied, morphological instabilities may appear at the vacuum/material interface. Under the axial symmetry envisaged, the radius of the pore channel satisfies a nonlinear evolution equation. Local existence and uniqueness of the solution is established and numerical results showing either a dissipative behaviour or pinch-off the solution are obtained. Finally, we consider a crystalline tube under uniaxial constrained. Under sinusoidal fluctuations along the surface of the tube, we obtain a linear analysis of stability. We introduce a result of growth of amplitude according to constrained
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Lebail, Hervé. "Caractérisations microscopiques et tomographiques de microstructures de matériaux composites et étude des relations aux propriétés élastiques associées." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0073/these.pdf.
Full textAbstract:
Les modélisations de comportement élastique macroscopique des matériaux hétérogènes à l'aide des méthodes d'homogénéisation sont à même de prendre en compte quantitaivement des informations descriptives sur leurs microstructures. Ces informations sont accessibles de plus en plus précisément grâce aux progrès en résolution des techniques de caractérisation microscopique (2D) et tomographique X (3D). De l'analyse morphologique microstructurale on accède donc aux paramètres des modèles. Cette thèse s'intéresse à cette problèmatique pour des matériaux multiphasés soit spécifiquement élaborés (" modèles " compte tenu de leur morphologie structurale contrôlée), soit issus du monde industriel, pour lesquels on caractérise leurs structures aux échelles adéquates et on mesure les propriétés élastiques globales par méthode ultrasonore. L'utilisation des concepts et méthodes de la morphologie mathématique en fournit une description statique qui est utilisée pour calculer à l'aide des modèles (encadrement et estimations) le comportement élastique effectif associé. On analyse les effets relatifs des paramètres microstructuraux sur les résultats obtenus via ces deux approches, expérimentale et théorique, en s'aidant notamment de simulations numériques de microstructures et de méthodes alternatives de calcul de propriétés effectives par transformation de Fourier rapide. L'étude s'articule autour des notions d'homogénéité / hétérogénéité et d'isotropie / anisotropie de répartition spatiale des phases constituantes, pour des organisations biphasées et multi-phasées. A l'issue de ces analyses, les différentes méthodes d'homogénéisation sont éprouvées et leurs limitations respectives sont discutéesThe modelling of the elastic macroscopic behaviour of heterogeneous materials with the help of homogenization methods are able to take quantitatively into account some descriptive information of their microstructures. These data are obtained more and more precisely thanks to recent resolution’s progress in microscopic (2D) and tomographic (3D) characterization techniques. From the morphological analysis of the microstructure, access is allowed to the modelling parameters. This is the subject matter of this thesis, either for specifically elaborated multiphase materials (“model materials” in the sense of their controlled morphology) and common-used industrial materials, for which one characterizes their structure at a proper scale and measures their overall elasticity properties by ultrasonic methods. The use of the concepts and methods of mathematical morphology provides s statistical description which is used in order to calculate from the model (bounds and estimates) the associated elastic behaviour. One analyses the relative effects of the microstructural parameters on the obtained results from this two approaches, experimental and theoretical, with the help, in particular, of numerical simulations and alternative homogenisation methods by fast Fourier transform calculation. This study deals with the notions of homogeneity / heterogeneity and isotropy / anisotropy of spatial phase repartition, in the case of 2-phase and multi-phase materials. From these analyses, the different homogenisation methods are questioned their respective limitation are discussed
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Qi, Bing. "Influence de l'endommagement sur les propriétés d'élasticité de matériaux modèles : approche numérique et expérimentale." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a2376b23-0b15-49bd-af65-42a34ea63047/blobholder:0/2009LIMO4045.pdf.
Full textAbstract:
Le sujet de la thèse consiste à étudier l'endommagement de matériaux modèles hétérogènes. Dans la partie expérimentale, plusieurs nuances de matériaux modèles biphasés ont été élaborés. L'endommagement se présente au sein de ces matériaux dû au différentiel de dilatation thermique entre les phases. L'évolution du module d'Young de ces matériaux durant un cycle thermique E=f(T) a été mesurée par technique ultrasonore, qui témoignent également l'évolution d'endommagement au sein des matériaux. Dans la partie numérique, la simulation de l'évolution de l'endommagement a été effectuée à l'aide du code des éléments finis ABAQUS. Deux méthodes ont été utilisées et comparées pour modéliser la propagation et la fermeture des fissures. Des modèles numériques mono-inclusion et multi-inclusions avec des conditions aux limites spécifiques ont également été développés. Les résultats numériques ont fourni une corrélation assez satisfaisante vis à vis des résultats expérimentauxThe subject of the thesis is to study the damage of heterogeneous model materials. In the experimental part, different biphased model materials have been fabricated. Damage occurs in these materials due to differential thermal expansion between the phases. The evolution of Young's modulus of these materials during a thermal cycle E=f(T) has been measured by ultrasonic technique, which shows also the evolution of damage in materials. In the numerical part, the simulation of the damage evolution has been carried out using the finite element code ABAQUS. Two methods have been used and compared for modelling cracks opening and closure. Different numerical models including single- and multi-inclusions with specific boundary conditions have also been developed. The numerical results have provided a fairly good correlation towards the experimental results
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Tabarino, Caroline. "Frittage de porcelaines alumineuses : applications pour le développement de matériaux pour la protection balistique." Limoges, 2011. http://www.theses.fr/2011LIMO4063.
Full textAbstract:
Les céramiques sont de plus en plus intégrées dans l'élaboration d'équipements pour la protection de la personne et de véhicules face aux menaces balistiques. L'alumine et les carbures sont des matétiaux les plus utilisés. Dans ce cadre, l'objectif de ce travail a été de développer un matériau innovant de masse volumique plus faible que celle de l'alumine mais aussi compétitif en termes de propriétés mécaniques et coût de production. Pour cela, des matériaux à haute teneur en alumine (> 95 m %) ont d'abord été élaborés par pressage et filtrations de suspensions, et frittés en phase liquide avec des additions de silicium et de magnésium pour finalement obtenir des composants denses. La formulation et le procédé de mise en forme ont ensuite été appliqués pour élaborer des porcelaines alumineuses. Après frittage, ces matériaux présentent des propriétés mécaniques module d'Young et dureté Vickers) un peu inférieures, mais néanmoins concurrentes en termes balistiques, à celles des alumines frittées tout en offrant un gain de poids d'environ 10 %. Dans le but d'alléger ce matériau, des composites alumine/carbure de bore ont été préparés et étudiés. Le carbure de bore, déjà utilisé en balistique sous forme monolithique malgré son coût élevé, présente une faible masse volumique (2,51 g. Cm⁻ᶟ) et un module d'Young de 460 GPa supérieur à celui de l'alumine (350-400 GPa). Pour cela, des ajouts de carbure de bore ont été réalisés dans une matrice d'alumine pure à 99,8 %. Les conditions de frittage des composites, élaborés par pressage uniaxial, ont été déterminées (températures, atmosphère, type de frittage) et ont permis d'obtenir un composite dense (>98 %) dont le module d'Young est élevéCeramic materials are more used in protections (for humans and vehicles) against ballistic threats. Alumina and carbides are the most used materials. The aim of this work was to develop an innovating material, with moderate and competitive cost, with low density and high mechanical properties. So, high alumina content ceramics (> 95 wt %) were elaborated via uniaxial pressing and filtration of suspensions, and then sintered via liquid phase sintering (with additions of silicon and magnesia) to obtain dense materials. The formulation and the process were then used to produce poor alumina ceramics. After sintering, these materials present lower mechanical properties (Young's modulus and Vicker's hardness), but are concurrent in ballistic tests, compared to the alumina ceramics, and they offer a weight profit from approximately 10 %. In order to reduce the density, alumina/boron carbide composites were prepared and tested. The high cost monolithic boron carbide has a low density (2,51 g. Cm⁻ ᶟ) and a higher Young's modulus (460 GPa) than alumina (350-400 GPa). So, boron carbide additions were carried out in a pure alumina matrix (99,8 % pure). The conditions of sintering were determined (temperatures, atmosphere, type of sintering) and dense composites (> 98 %) with a high Young's modulus were obtained
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Dubuget, Matthieu. "Evaluation non destructive des matériaux par ultrasons : caractérisation de l'état initial et suivi sous charge des propriétés d'élasticité linéaire et non linéaire d'alliages d'aluminium." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0101.
Full textAbstract:
L'objectif principal de ce travail est l'évaluation ultrasonore des propriétés d'élasticité linéaire et non linéaire d'alliages d'aluminium et leur suivi lors d'une déformation plastique. Dans ce but, un banc ultrasonore en immersion associé à une machine de traction a été développé. Il permet de mesurer les vitesses de propagation ultrasonore en incidence variable pour des matériaux sous traction uniaxiale. Hors charge, le problème inverse, qui consiste à identifier les constantes d'élasticité à partir des vitesses, a été résolu par une optimisation tridimensionnelle. Cette méthode a été validée par simulation, puis les neuf constantes d'élasticité de matériaux orthotropes (composites) et quasi-isotropes (alliages d'aluminium) ont été identifiées. Les incertitudes associées ont été calculées par une méthode statistique de type Monte-Carlo. Sous charge, l'anisotropie induite par une déformation élastique a été étudiée, et les constantes d'élasticité du troisième ordre d'alliages d'aluminium ont été déterminées par optimisation sur les réponses acoustoélastiques. Pour de faibles taux de déformation plastique, l'effet des dislocations sur les vitesses de propagation a été mis en évidence. L'effet de la déformation plastique sur les constantes d'élasticité du troisième ordre a été étudié au travers du paramètre de non linéarité. Pour les grandes déformations plastiques, la caractérisation in situ s'est avérée difficile, principalement en raison de la non-uniformité de la déformation plastique dans la zone de mesure. Après rectification des éprouvettes, de faibles variations de vitesses et de constantes d'élasticité effectives du deuxième ordre en fonction de la déformation plastique ont été observées. Malgré la difficulté pour évaluer l'endommagement des alliages d'aluminium au moyen d'ondes de volume, la précision du montage expérimental a permis d'acquérir ces paramètres, traduisant l'anisotropie de l'endommagementThe first aim of this work is to evaluate the linear and nonlinear elastic properties of weak anisotropic aluminium alloys at their initial state and to follow their evolution during a plastic strain. Considering this aim, an instrumentation was implemented, composed of an ultrasonic tank combined with a tensile machine. This device allows the measurement under load of the ultrasonic velocity for various directions of propagation through the material. Without the load, the inverse problem, that is to say the determination of the elastic constants from the ultrasonic velocities was solved by means of a three-dimensional optimization. This method has been checked by simulation, and the nine elastic constants of orthotropic materials (composites) and quasi-isotropic materials (aluminium alloys) were determined. The associated uncertainties were evaluated too, using a Monte-Carlo statistic method. Under load, the anisotropy induced by an elastic deformation was studied, and the third order elastic constants of aluminum alloys were determined by an optimization on the acoustoelastic responses. For small plastic strains, the effect of dislocations on ultrasonic velocities was pointed out. The effect of the plastic strain on the third order elastic constants was examined through the nonlinearity parameter. For large plastic strains, the in situ characterization proved difficult, principally because of the nonuniformity of the plastic strain in the area of measurement. After the test pieces have been machined, small variations of the ultrasonic velocity and of the second order elastic constants with plastic strain were detected. Despite how difficult it is to evaluate aluminium alloys being damaged by means of ultrasonic waves, the precision of the instrumentation allowed us to acquire these parameters, attesting to the anisotropy of the damage
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Rousset, Jean-Luc. "Structure et transformation de matériaux amorphes et hétérogènes : diffusion Raman basse fréquence." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10101.
Full textAbstract:
La technique de diffusion raman basse frequence dont nous avons donne une approche theorique nous a permis de determiner la structure de divers materiaux amorphes et heterogenes. En particulier, le developpement d'un modele de diffusion raman nous a conduit a interpreter nos resultats experimentaux obtenus avec des aerogels de silice par une structure fractale de ces materiaux dans un domaine de longueur limite. D'autre part, nous avons pu obtenir une description du comportement dynamique de ces materiaux et une meilleure connaissance de leur elasticite microscopique. De plus, l'existence de raies raman basse frequence attribuees aux vibrations de surface de particules nous a permis d'affirmer que nos echantillons etaient formes par l'agregation de particules de diametre compris entre 50 et 90 a dans le cas des aerogels prepares en milieu basique. D'autre part, les differentes etapes de la transformation gel-verre induite par traitement thermique ont pu etre suivies par la meme technique. Ces aerogels etant obtenus par sechage de gel de silice humide, il nous a semble utile d'etudier ce milieu et prealablement le solvant: l'eau. Des resultats rappelant ceux de verres traditionnels ont ete obtenus, nous incitant a poursuivre nos investigations sur cette structure liquide desordonnee notamment sur son evolution en fonction de la temperature. Par ailleurs, la transformation verre-vitroceramique a ete etudiee sur un autre type de materiaux: les fluorozyrconates, par des techniques de spectroscopie optique. Contrairement aux verres d'oxyde la cristallisation ne semble pas amorcee par une simple nucleation. Les resultats experimentaux sont en accord avec la formation de micro-cristaux presentant une interface diffuse avec la phase vitreuse
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Farooghi, Farzin. "Caracterisation des interfaces de chaussees mixtes : modelisation mecanique, auscultation radar." Rennes, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAR0023.
Full textAbstract:
L'interface entre couches bitumineuse et hydraulique des structures de chaussées mixtes est étudiée, d'une part via la simulation du cisaillement mécanique de l'interface à l'échelle granulaire et d'autre part via l'analyse de la réponse numérique et expérimentale du bi-couche à un signal radar. Dans la première partie, nous avons d'abord observé, par la méthode analytique, que la présence du décollement diminue considérablement la durée du service de ces structures. Ensuite, nous avons mis en évidence, par la méthode des Eléments Distincts, l'influence du liant et du frottement aux contacts ainsi que la granularité sur la résistance au cisaillement. Dans la deuxième partie, le système radar est appliqué pour détecter les défauts d'interfaces. L'influence de la nature et de l'épaisseur des différents types d'interfaces (saine, décollée et dégradée du matériau hydraulique) est mis en évidence à l'aide de l'amplitude maximale et du temps de retard du signal réfléchi aux interfaces.The interface between a bituminous and cement pavement of the composite structures is studied, firstly using DEM simulations of a direct shear test and secondly via the analysis of the numerical and experimental response of double-layered to a signal radar. In the first part, we initially observed, by the analytical method, that debonding considerably decreases the life service of these structures. Then, we highlighted, by the Distinct Elements method, the influence of the contact bond, the friction and the particles grading on the shear strength. In the second part, the radar system is applied to detect the interface defects. We highlight the influence of the nature and thickness of the various types of interfaces (bonding , debonding and damaged of cement material) using the maximum amplitude and of the time delay of the signal reflected on the interfaces
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Loredo, Alexandre. "Réanalyse des structures : applications au contact élastique et aux matériaux incompressibles." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10051.
Full textAbstract:
Nous montrons qu'il est possible d'analyser une structure elastique par la methode des elements finis sans particulariser le systeme d'equations par la prise en compte de conditions cinematiques. On peut donc donner une solution generale de ce systeme, faisant intervenir une matrice des rigidites regularisee. Nous avons developpe une nouvelle classe de methodes directes de r-solution de systeme lineaires adaptees a la structure particuliere de cette matrice. Il devient possible, en modifiant conditions cinematiques et chargements appliques, de proceder a des reanalyses qui consistent alors a resoudre un systeme dit secondaire, de taille tres inferieure a celle du systeme global. Une des applications de cet outil concerne l'aide a la conception pour laquelle il fut initialement prevu. D'autres applications se sont montrees aptes a beneficier de la methode de reanalyse. Nous developpons particulierement le probleme du contact de deux solides elastiques, qui est traite alors de facon originale, par application de jeux de conditions cinematiques (ou mixtes), et pour lequel nous exploitons au maximum la linearite des equations. La deuxieme application concerne la modelisation du comportement elastique lineaire incompressible, pour lequel la methode permet un calcul exact. Ces applications sont illustrees par le traitement de plusieurs problemes concrets. Ces methodes ont en effet ete regroupees dans un meme code de calcul, que nous avons dote de possibilites assez generales
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Haj, Mourad Ahmad Hachem. "Analyse physique de la formation des transformations tribologiques superficielles : cas des matériaux métalliques sollicités sur un dispositif à enclumes opposées de "Bridgman"." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0114/these.pdf.
Full textAbstract:
Dans la plupart des contacts secs, le frottement et l'usure dépendent de la rhéologie et des débits de 3ème corps solide. En dehors des phénomènes d'adhésion, d'abrasion, de fissuration. . . , ce 3ème corps est le plus souvent produit naturellement à partir des transformations tribologiques superficielles (TTS) des 1ers corps. L'objectif de cette thèse est de comprendre la formation des TTS. Pour cela, des essais ont été réalisés avec une machine à enclumes opposées de " Bridgman ", qui permet de solliciter des échantillons cylindriques (D = 3 mm, e = 0,3 mm) en cisaillement sous pression (1 GPa), c'est-à-dire sous des conditions proches de celle d'un essai de frottement, mais mieux contrôlées. Trois matériaux de structures métallographiques différentes (taille de grain, présence ou non de joint de grains) ont été utilisés comme traceur de la formation des TTS. Les évolutions de la structure de ces matériaux, suivies à partir d'essais interrompus, ont été interprétées à partir des grandeurs mécaniques macroscopiques mesurées (couple, variation d'épaisseur). Les résultats montrent que lorsque le couple croît, la microstructure cristalline s'allonge puis se fragmente jusqu'à atteindre un ‘état flou' généralisé dans le volume et pour les trois matériaux. Ensuite, c'est-à-dire au-delà des déformations plastiques classiques et pratiquement sans augmentation de couple, la peau de l'échantillon (15 µm) se réarrange sous forme de grains micrométriques. La localisation de cette " zone ré-arrangée " correspond aux gradients de déformations les plus importants (4 µm-1) calculés à partir d'un modèle par éléments finis développé en parallèle de ce travail, ce qui fournit un premier critère mécanique de formation des TTSSuperficial Tribological Transformations (or STT) are usually the less damaging response of materials to tribological conditions by producing the proper solid third body for safe behaviour of ‘dry’ contacts. As a consequence, one solution to control wear is to control STT’s formation. The main objectives of this work are to produce STT (i) in more controlled mechanical conditions than in a contact and (ii) if possible, in a volume which is more important and finally to follow the SST’s formation to indentify their driving mechanism. A Bridgman Anvil Apparatus is used to shear by rotation pure iron cylindrical samples under a quasi-hydrostatic pressure of 1 Gpa. Two STT layers are observed to appear after about 240° of anvil rotation within the ‘skins’ of a sample (i. E. The first 20 micrometer below the surface). The sample structural evolution is analysed as a function of measured global parameters: the torque (C), the hydrostatic pressure (Ph), sliding (S) and sample depth (h). The first experimental analysis is coupled with finite element analysis to calculate sample local solicitations. Modelling allows to better identifying local different driving mechanisms that control experiments: volume shearing, material work hardening, sliding at the interfaces. The experimentally observed STT areas are directly correlated to a specific calculated behaviour of the sample ‘skin’
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Mattesini, Maurizio. "Proposition et modélisation ab initio de nouveaux matériaux ultra-durs dans le ternaire B:C:N." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12429.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est proposer de nouveaux matériaux ultra-durs susceptibles de remplacer le diamant pour différentes applications dans le cadre d'une approche ab initio au sein de la théorie de la fonctionnelle densité (DFT). De nouvelles classes de compositions et de phases dans le ternaire B:C:N (C3N4, C11N4, BC2N) ont été proposées. Les études des structures électroniques, des énergies de cohésion, des modules de compressibilité et de cisaillement ont permis de les classer par degré de stabilité et de dureté. Les analyses spectroscopiques (EELS, RMN du 13 C) menées dans le même cadre fournissent un moyen d'identification pour ces phases lorsqu'elles sont en présence dans les polymorphes synthétisés.
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Martins, Paolo. "Caractérisation mécanique des matériaux pour les micro/nanosystèmes : procédés applicables aux épaisseurs submicroniques." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0008/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le contexte actuel de la réduction des dimensions des microsystèmes électromécaniques (MEMS). Afin d’optimiser leurs performances, il est nécessaire de caractériser les principales propriétés mécaniques des matériaux en films minces mono et multicouches d’épaisseurs submicroniques les constituant. L’objectif de ce travail est d’évaluer plusieurs méthodes de caractérisation mécanique statiques ou dynamiques adaptées aux épaisseurs submicroniques. La démarche expérimentale consiste à caractériser différentes microstructures déformables qui sont réalisées par les microtechnologies silicium : membranes et micropoutres de différentes géométries. Les expériences sont menées sur des matériaux de référence de la microélectronique en films minces autoportés. Les principales méthodes de caractérisation sont : le gonflement de membrane, l’application d’une force ponctuelle sur membrane, la vibrométrie appliquée à des membranes et la flexion de micropoutres. Des simulations par éléments finis sont effectuées sur ces structures de test afin de valider ou d’optimiser les modèles mécaniques régissant leur comportement. Un comparatif de ces méthodes expérimentales est établi. L’intérêt de l’utilisation de la microscopie en champs proche est démontré pour l’étude de structures submicroniques. Une nouvelle méthode optique, basée sur la microscopie à force atomique, est abordée afin de caractériser des micropoutres par l’étude de leurs fluctuations thermiquesThis work is in the context of the size reduction of micro-electromechanical systems (MEMS). In order to optimize their performances, it is necessary to characterise the main mechanical properties of their constituent materials in mono and multilayer thin films with submicron thicknesses. The objective of this work is to evaluate several mechanical characterisation methods, static or dynamic, adapted to the submicron thicknesses. The experimental approach is the study of different deformable microstructures that are carried out by silicon microtechnologies : membranes and microbeams with different geometries. The experiments are conducted on reference materials of the microelectronic in the form of freestanding thin films. The main characterisation methods are : the bulge test, the point deflection method on membranes, the membrane vibrometry and the microbeam bending. Finite element simulations are performed on these test strcutures to validate or to optimize the mechanical models. A comparison of these experimental methods is establised. The advantage of using the near-field microscopy is shown for the study of submicron structures. A new optical method based on atomic force microscopy, is addressed to characterise microbeams through the study of their thermal fluctuations
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Perat, Olivier. "Méthodologie de caractérisation de paramètres thermomécaniques de matériaux pour la microélectronique." Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0009.
Full textAbstract:
Les exigences en termes de performance, de fiabilité et de coût requièrent une conception optimisée des circuits électroniques. Nos recherches réalisées au sein d'un laboratoire commun, associant MOTOROLA SPS, la Région Midi-Pyrénées et le LAAS/CNRS concernent les défaillances d'origine thermomécanique des composants. Nos travaux portent sur le développement d'une méthode de caractérisation de deux paramètres thermomécaniques des matériaux en couche mince: le module d'Young et le coefficient de dilatation thermique. Basée sur une modélisation analytique des contraintes thermomécaniques, la méthode repose sur la déflection thermique de micropoutres bilames. Elle permet la détermination en température des deux paramètres avec une résolution très convenable et un mode opératoire unique. Des cantilevers bilames, réalisés en salle blanche, ont permis de valider la méthode et ont fournis d'intéressants résultats concernant l'étude de la fatigue thermique des assemblagesOptimisation of electronic circuits is mandatory to meet performance, reliability and cost requirements. Our investigation, performed in a Motorola, LAAS/CNRS, Région Midi-Pyrénées common laboratory, concerns the thermal fatigue induced failures of components. Our work deals with the development of a characterisation method of two thermomechanical parameters: the Young's modulus and the coefficient of thermal expansion. Starting from an analytical modelling of thermomechanical stresses, the method is based on the thermal deflection of bilayer cantilevers. Using a single experimental set-up, this method allows the determination of the two parameters as a function of temperature, with a fairly good resolution. Bilayer cantilevers, processed in a clean room, have led to the validation of the method and have provided interesting results concerning study of the thermal fatigue behaviour of heterogeneous assemblies
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Loiseau, Anthony. "Elaboration et caractérisation de nanocomposites modèles laponite/polyoxyde d'éthylène." Le Mans, 2006. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2006/2006LEMA1026.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour but d’élaborer et de caractériser des nanocomposites modèles à partir de polyoxyde d’éthylène (POE) et de particules d’argile de synthèse, la Laponite. L’élaboration fait intervenir un nouveau mode de préparation basé un concept de compatibilisation des particules en phase aqueuse ; préalablement au mélangeage en phase fondue. Des mesures de rhéologie, couplées à des expériences de diffraction des rayons X, ont démontré qu’il est possible d’obtenir une dispersion optimale des particules à l’état individuel, en compatibilisant les particules grâce à un greffage à saturation de polymère à leur surface. Des études de rhéologie ont mis en évidence les phénomènes pouvant intervenir dans l’origine de l’élasticité des nanocomposites. Suivant la masse molaire de la matrice polymère, le renforcement peut provenir soit d’un réseau tridimensionnel formé par les particules, soit d’une contribution de confinement des macromolécules à laquelle peut éventuellement s’ajouter un pontage interparticulaire. Les lois d’échelles reliant les modules élastiques et le seuil d’écoulement à la concentration en particules ont pu être établies. Des analyses thermiques ont mis en évidence le ralentissement de la cristallisation des chaînes de POE en en présence de Laponite. Les expériences de spectrométrie infrarouge et Raman ont souligné la présence d’une couche amorphe de polymère à la surface des particules expliquant le caractère non nucléant des particules et soulignant le rôle de l’interface matrice/particule sur le comportement thermique des nanocomposites à base de POEThis aim of this thesis is to elaborate and characterize model nanocomposites based on Polyethylene Oxide (PEO) and particles of Laponite, a synthetic clay. The elaboration brought in a new mode of preparation, based on a compatibilisation of the particles in aqueous phase, before melt mixing. Rheological studies as well as X-ray analyses have shown the efficiency of the compatibilisation concept. The best dispersion (up to individual particles) was obtained with a saturated coverage of end grafted polymer chains onto the surface of the Laponite particles. The origin of the melt elasticity has been attributed to various factors depending on the molecular weight of the matrix chains. For moderated molecular weights, the elastic character is ascribed to the formation of a network of dispersed particles, whereas contributions of chain confinement or chain bridging between particles are present with higher molecular weight matrices. Thermal analyses were performed in order to understand the effect of the Laponite particles on the crystallization of PEO chains. A non-nucleating behavior was concluded, and was proved by spectroscopic analyses (FTIR and Raman). Indeed, a layer of amorphous polymer was detected onto over the surface of the particles explaining the inhibition of the nucleating effect, often seen with nanoclays
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Kazemi, Shahab. "Etude du comportement anélastique des ferrites Mn-Zn." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0059/these.pdf.
Full textAbstract:
Nous avons étudié le comportement anélastique des ferrites ploycristallines Mn-Zn par mesures de frottement intérieur basse fréquence. Nous avons élaboré par voie solide (mélange d'oxydes MnO, ZnO, Fe2O3) différentes compositions de ferrites MnxZn1-xFe2O4. Ainsi, nous avons étudié l'influence de la teneur en ion nonmagnétique zinc, avec une teneur en oxyde de fer fixée (50% mol) (x=1 ; 0,8 ; 0,6 ; 0,2 et 0). Les courbes de module élastique en fonction de la température permettent de déterminer les températures TK (où K1 devient nul et change de signe) et TC (température de Curie). Les spectres de frottement intérieur présentent en général trois pics notés : R1, R2 et R3. Nous avons étudié l'influence de différents paramètres (composition chimique, température et durée de palier du frittage, fréquence de mesure, amplitude de la contrainte appliquée, vitesse de balayage en température, traitements thermiques sous vide et air) sur ces trois pics de frottement intérieur. - Le pic R1 est contrôlé par un mécanisme de relaxation dû à l'interaction entre parois de domaines magnétiques et défauts ponctuels. - Le pic R2 se manifeste dans un domaine de température proche de TC et peut être considéré comme dû à un mouvement visqueux des parois de domaines magnétiques. - Dans l'état paramagnétique, le pic R3 peut être attribué à un échange cationique entre les lacunes cationiques et le regroupement des ions Mn3+ dans les sites B occupésA series of Mn-Zn ferrite with general formula MnxZn1-xFe2O4 were prepared by a double sintering method. We fixed the content iron oxide (50% Mol) and varied the Zn content which replaces Mn. With these compositions, we can explore the influence of Zn2+ ions on the anelastic properties. Shear modulus G and internal friction Q-1 in polycrystalline manganese-zinc ferrite have been investigated at low frequencies as a function of temperature, by using a torsion inverted pendulum. From the modulus curves as the temperature of the specimen is increased the shear/Young's modulus initially decrease, attain a minimum value (Tk) and thereafter increase up to the Curie point (TC). Three internal friction peaks R1, R2 and R3 are observed on the curves of internal friction versus temperature. The peak R1 in ferrimagnetic state is discussed in interaction of domain walls with point defects. The peak R2 below the Curie temperature is attributed to viscous motion of domain walls. The peak R3 could be ascribed to the exchange of cations and their vacancies, and clustering Mn3+ ions
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Sellappan, Pathikumar. "Indentation cracking of glass : role of the composition and reinforcement by diamond particles." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S018.
Full textAbstract:
Le présent travail porte sur la problématique de l’initiation de fissure pour des familles de verres à base d’oxyde, d’oxynitrure et d’oxycarbure. En particulier, notre attention s’est portée sur la relation entre la composition chimique et les propriétés mécaniques (élasticité, dureté…). La résistance à l’initiation de fissure est étudiée en appliquant une charge de contact (en utilisant un indenteur diamant de type Vickers) sur une surface de verre polie. Des charges allant de quelques mN à 196 N furent appliquées et les empreintes furent analysées à l’aide d’un microscope optique, d’un MEB et d’un AFM. Plus le matériau se déforme (de manière permanente) sous l’indenteur, plus sa résistance à l’initiation de fissure est grande. La densification décroit avec l’accroissement de la taille des cations modificateurs pour les séries de verres silicatés à base d’oxydes. Nous avons également étudié l’influence des particules de diamant sur le comportement de composites SiOC (matrice) – Diamant (particules). L’ajout de particules de diamants de 2 μm (20 vol%) entraine un accroissement de la dureté et de la ténacité (technique SENB) respectivement d’un facteur 2 et 4. La charge nécessaire à l’initiation de fissure avec un indenteur Vickers passe alors de 2,903 N à 49,03 NThe present investigation deals with the crack initiation behavior of glasses from oxide based, oxynitride and also oxycarbide families. In particular, the relationship between chemical composition and mechanical properties (elasticity, hardness…) are investigated. The resistance to crack initiation is found by applying contact loading (using Vickers diamond indenter) on the polished surfaces of glasses. Loads ranging from few mN to 196 N were applied and the imprints were analyzed using optical/SEM and AFM microscopes. The more the material deforms (permanently) beneath the indenter, the larger is the resistance it offers to crack initiation. Densification decreases with increasing the size of the modifier cation in silica based oxide glass series. We also studied the influence of diamond particles on the deformation behavior of silicon oxycarbide glass. The addition of 2 μm size (20 vol%) diamond particles leads to an increment of hardness and fracture toughness (SENB technique) by a factor of 2 and 4, respectively. It also influenced the load required for crack initiation under Vickers indenter, increasing it from 2. 903 to 49. 03 N
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Hammouda, Abdelaziz. "Etude au séisme des structures élastoplastiques : Cas de l'oscillateur simple." Rennes, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAR0009.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour ambition d’apporter quelques éclairages sur le comportement des structures inélastiques soumises à des sollicitations périodiques de type sismique. L’étude sera retreinte à un système à un degré de liberté. L’objectif de l’étude est de dégager des zones comportementales de l’oscillateur reliées à la théorie moderne des systèmes dynamiques non linéaires. Cette étude s’intéresse donc à une loi de comportement simple élastoplastique dans un cadre dynamique : on peut ainsi parler de "Rhéologie dynamique" pour caractériser un tel oscillateur inélastique. Notre première motivation est d’analyser le comportement dynamique d’un oscillateur avec une technique utilisée dans le domaine des systèmes dynamiques non réguliers. On procède à l'étude de la stabilité et de la dynamique d'un oscillateur élastoplastique symétrique non amorti. Cette étude a permis de lier les propriétés dynamiques (cycle limite…) aux caractéristiques mécaniques (adaptation, accomodation), et un diagramme de bifurcation est mis en évidence numériquement. L'étude est enrichie par la suite par l'introduction d'un amortissement visqueux. Enfin, la dynamique d'un oscillateur élastoplastique parfait amorti et asymétrique, soumis à une excitation extérieure harmonique, est traitée. L'effet de rochet est ainsi mis en évidence. Ces analyses ont permis de proposer des recommandations qui peuvent certainement être prises en compte, comme paramètres supplémentaires, dans la philosophie de conception sismique: The purpose of this thesis is to take into account the behavior of inelastic structures subjected to periodic loading of seismic type. The study will be limited to a system with a single degree of freedom. The aim of the study is to investigate some behavioral domains of the oscillator connected to the modern theory of the nonlinear dynamic systems. This work deals with simple elastoplastic constitutive law within a dynamic framework. The concept of «Dynamic Rheology" can be used to characterize such an inelastic oscillator. Our first motivation is to analyze the dynamic behavior of an oscillator with a method used in the field of non-smooth dynamic systems. The first stage is to study stability and dynamics of an undamped symmetrical elastoplastic oscillator. This study made it possible to link the dynamic properties (limit cycles…) with the mechanical characteristics (shakedown, alternating plasticity). A bifurcation diagram is numerically highlighted. The study is enriched thereafter by introduction of viscous damping. Finally, stability and dynamics of an asymmetrical perfectly elastoplastic oscillator, subjected to a harmonic external excitation, is treated. The ratcheting phenomenon is theoretically simulated. These analyses lead to some recommendations, in term of symmetrical property that can be taken into account in the philosophy of seismic design
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Gayet, Christophe. "Céramiques du système Titane-Carbone-Azote : Propriétés des phases TiN, TiCxNy et TiC." Limoges, 2000. http://www.theses.fr/2000LIMO0013.
Full textAbstract:
En partant des resultats anterieurs acquis au laboratoire sur le nitrure de titane (tin), les cycles de frittage par compression isostatique a chaud du carbure (tic) et du carbonitrure de titane (tic 0 , 5n 0 , 5) sont optimises. Les trois materiaux obtenus ont des densites relatives superieures a 99% de la densite theorique et presentent des microstructures tres proches. Les proprietes mecaniques de ces ceramiques ont ete determinees, celles du carbonitrure de titane a haute temperature ayant fait l'objet d'une etude plus specifique (resistance aux chocs thermiques, a la rupture a chaud, comportement en fluage en compression). Leur evolution est discutee en termes de teneur en azote et de porosite. La resistance a l'oxydation de tic et tic 0 , 5n 0 , 5 a ete etudiee a haute temperature et en regime dynamique d'oxygene, puis comparee a celle du nitrure tin. Dans les trois cas, le processus limitant est diffusionnel, la couche de rutile dense externe jouant le role de barriere de diffusion. La derniere partie de ce travail concerne la realisation d'une liaison ceramique/metal entre les materiaux cic et le nickel massif : - le brasage diffusion implique la formation d'une phase liquide interfaciale a une temperature inferieure a la temperature de fusion du nickel (formation in situ de la brasure), - deux plaques de carbonitrure de titane sont assemblees par soudage diffusion en utilisant du nickel comme intermediaire de liaison (modelisation des contraintes thermiques a l'aide du code de calcul par elements finis abaqus). En definitive, cette etude a permis de preciser et de comparer les proprietes des ceramiques du systeme titane/carbone/azote densifiees par cic en fonction du rapport n/(c + n).
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Lematre, Mickael. "Contribution de la microscopie acoustique à la caractérisation des matériaux : application à la détérmination des constantes élastiques." Valenciennes, 2000. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/09574a17-8a46-42d9-ac4f-a57b1afe5f88.
Full textAbstract:
Les variations dans les courbe dite V(z), obtenues en microscopie acoustique, donnent des renseignements sur la vitesse des modes guidés par la surface. Le but de ce travail est alors de contribuer à caractériser les matériaux en cherchant à déterminer leurs constantes élastiques à partir de la vitesse des modes guidés. Le calcul du coefficient de réflexion pour différentes structures telles que solide anisotrope semi-infini, plaque, multicouche, multicouche sur substrat, est présenté tout d'abord. Des résultats de simulation de courbes V(z,f) pour des matériaux isotropes, où f est la fréquence, et V(z,) pour des matériaux anisotropes, où est l'angle azimutal, sont ensuite présentes pour les différentes structures précédemment décrites. A partir des profils de vitesse obtenus en fonction de l'angle azimutal par la méthode de Kushibiki, des simulations de recherche de constantes élastiques sont présentées pour un substrat de MgO, ainsi que pour une couche de TiN sur ce même substrat. La méthode repose sur une procédure utilisant l'algorithme du simplexe afin de minimiser l'écart entre les vitesses calculées, pour un jeu de constantes donne, et celles mesurées. Dans le cas de matériaux isotropes se comportant comme des guides d'ondes, tels qu'une plaque mince ou un dépôt sur un substrat, une variante originale de cette méthode est proposée. Elle repose sur l'obtention d'un profil fréquentiel d'une grandeur homogène à une vitesse associée à une résonance globale de la structure. Les deux méthodes d'obtention des constantes élastiques sont ensuite validées expérimentalement, respectivement sur un substrat de silicium (symétrie cubique) et sur des plaques de verre et d'aluminium (isotrope). Dans tous ces cas, les valeurs des constantes ont pu être déterminées avec une très bonne précision, et il a pu être vérifié également les prévisions des simulations concernant l'écart initial maximal tolérable sur les constantesThe principle of the acoustic microscopy is based on the use of spherical or cylindrical lens allowing to focus the acoustic waves propagating in a fluid. The variations in the so-called V(z) curve give informations on the speed of the surfacically guided waves. The purpose of this work is to contribute to the characterization of materials by trying to determine their elastic parameters out of the speed of the guided waves by the use of an optimization algotrithm based on the simplex. Since the reflection coefficient is necessary for the modeling of the answer of the microscope, it’s calculation for various structures such as semi-infinite anisotropic solid, plate, multilayer, multilayer on substrate, is presented at first. The problems of numerical stability are also discussed in trying to bring a partial solution by including a symbolic calculation code. The numerical prediction of V(z) curves is then discussed. Results of simulation of V(z, f) curves for isotropic materials, where f is the frequency, and of V (z, Φ) for anisotropic materials where Φ is the azimutal angle are presented for the set of structures firstly described. From the profiles of speed obtained versus the azimutal angle by using the Kushibiki’s method, simulated calculations of the elastic parameters are presented for a substrate of MgO, as well as for a TiN layer on this particular substrate. The method is based on a procedure using the algorithm of the simplex in order to minimize the gap between the speedscalculated for a given set of constants and the measured ones. In the case of isotropic materials behaving as wave-guides, such as a thin plate or a coated substrate, an original variant of this method is proposed. This one is based on the use of a profile versus the frequency of a parameter; which is homogeneous to a speed associated to a global resonance of the structure. The determination of the elastic constants is then made by minimizing the gap between the profiles of the measured and calculated speeds versus frequency. Using these methods, several experiments have been led and showed the importance of a precise knowledge of the geometrical characteristics of the used probe (curvature, opening angle). Both methods for the determination of the elastic parameters were then experimentally validated, respectively on a silicon substrate (cubic symmetry ) and on glass and aluminium plates (isotropic). In all cases, the values of the elastic parameters were determined with a very good precision. The prediction regarding the maximal initial gap constants were verified as well
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Ntenga, Richard. "Modélisation multi-échelles et caractérisation de l'anisotropie élastique de fibres végétales pour le renforcement de matériaux composites." Clermont-Ferrand 2, 2007. http://www.theses.fr/2007CLF21759.
Full textAbstract:
Il est nécessaire de connaître les propriétés mécaniques des fibres végétales pour garantir la fiabilité des structures en composites à base de ces fibres. L'objectif poursuivi au cours de cette thèse était donc de développer une méthodologie de modélisation et de caractérisation de l'anisotropie élastique des fibres végétales. L'e��tude menée est de type multi-échelle, ce qui a permis de prendre en compte la stucture hiérarchique responsable des caractéristiques globales de la fibre, dans une modélisation numérique par éléments finis des propriétés élastiques. Le travail expérimental s'est focalisé, d'une part, sur la caractérisation morphologique et physico-chimique d'une nouvelle fibre végétale le Rhecktophyllum camerunense (RC) et d'autre part, sur la mise en oeuvre et caractérisation des composites unidirectionnels Sisal/Epoxyde et RC/Epoxyde. Les données obtenues ont été intégrées dans un modèle micromécanique avéré afin d'estimer complètement les propriétés élastiques des fibres végétales utilisées
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Erpelding, Marion. "Étude expérimentale de micro-déformations dans des matériaux hétérogènes par diffusion de la lumière." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2010REN1S159.
Full textAbstract:
Nous avons étudié la manière dont la diffusion multiple de la lumière (DWS), pouvait être utilisée pour mesurer des micro-déformations dans des matériaux divisés. Notre travail apporte une méthode expérimentale originale basée sur la DWS permettant de mesurer, de manière résolue spatialement, des déformations hétérogènes dans des matériaux diffusants. Des expériences dans lesquelles des échantillons élastiques linéaires sont soumis à des déformations contrôlées ont donné des résultats en bon accord avec les prédictions théoriques. Nous avons également montré que la DWS peut être utilisée pour mesurer des micro-déformations dans des matériaux granulaires sous faibles sollicitations. Notre méthode permet d'obtenir des résultats expérimentaux inédits sur la micromécanique des matériaux divisés, comme l'illustrent nos travaux consacrés à la réponse mécanique de matériaux granulaires soumis à une force localisée, et à la déformation d'une mousse sous l'effet d'une onde acoustiqueWe investigate how multiple light scattering (DWS) can be used to measure micro-deformations in heterogeneous materials submitted to weak external solicitations. Our work provides an experimental method based on DWS that makes it possible to measure heterogeneous strains in scattering samples. For that purpose, we have developed an experimental setup designed to provide spatially resolved strain measurements. We have first carried out experiments in which solid or granular samples are submitted to controlled strains. We thus show that the experimental results obtained on linear elastic samples are in good agreement with the theoretical predictions, and that DWS can be used to measure micro-deformations in granular media under minute solicitations. We further illustrate the possibilities opened by our method with experimental studies of the mechanical response of granular materials under localised load and of the deformation of a foam sample submitted to an acoustic perturbation
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Gorsse, Yannick. "Approximation numérique sur maillage cartésien de lois de conservation : écoulements compressibles et élasticité non linéaire." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00796722.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous intéressons à la simulation numérique d'écoulements compressibles comportant des interfaces. Ces interfaces peuvent séparer un fluide et un solide rigide, deux fluides de lois d'état différentes ou encore un fluide et un solide élastique. Dans un premier temps, nous avons élaboré une méthode de type frontières immergées afin d'imposer une condition de glissement au bord d'un obstacle rigide de manière précise. Nous avons ensuite étudié et validé un schéma de type interface non diffuse pour les écoulements multi-matériaux en vue d'appliquer la méthode de frontières immergées aux solides déformables.
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Masson, Renaud. "Estimations non linéaires du comportement global de matériaux hétérogènes en formulation affine : application aux alliages de zirconium." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0032.
Full textAbstract:
En restreignant dans un premier temps l'analyse aux comportements non héréditaires, le principe d'une nouvelle formulation, dite affine, en micromécanique des matériaux heterogenes est défini précisément. Une fois ses avantages potentiels soulignes, cette formulation est comparée aux autres formulations existantes, ce qui permet d'en prendre certaines en défaut de cohérence et, au contraire, de montrer une certaine parente avec la formulation dite du second ordre actuellement la plus performante, mais limitée aux comportements non héréditaires. Cette nouvelle formulation est alors étendue aux comportements héréditaires dans le cas de l'elasto-viscoplasticite. L'application est faite aux materiaux polycristallins dans le cadre du schéma autocoherent et illustrée sur le cas de polycristaux cubiques a faces centrées : des comparaisons avec les prédictions d'autres modèles montrent clairement la supériorité de l'approche proposée. L'analyse est enfin étendue a l'investigation des régimes stationnaires, ce qui permet de retrouver la situation de la viscoplasticité, puis a celle de l'elastoplasticite, ou des comparaisons quantitatives sont avantageusement faites avec le modèle classique de hill. L'ensemble des développements précédents est alors applique au cas concret d'alliages de zirconium, utilises comme matériaux de gaine dans les réacteurs a eau pressurisée. Une investigation expérimentale micromécanique poussée permet d'affiner la description du comportement intragranulaire. On propose alors une démarche cohérente de validation sur l'expérience macroscopique d'un outil de modélisation micromécanique. Par ailleurs, on montre l'importance décisive sur la réponse macroscopique des alliages étudies et, au-delà, des matériaux cristallins, notamment hexagonaux, présentant un petit nombre de systèmes de glissement primaire, de l'activité des systèmes de glissement secondaire.
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Hajar, Moha. "Equations d'évolution et bilans énergétiques en visco-élasticité linéaire : étude dans le cadre de la thermodynamique des matériaux à mémoire évanescente." Aix-Marseille 2, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX22039.
Full textAbstract:
On construit les equations d'evolution de la thermoviscoelasticite, sur la base d'un modele fonctionnel de christensen & naghdi, que l'on developpe par la precision du role de la variation de la temperature en petites perturbations. Une caracterisation adequate de l'evanescence de la memoire d'un milieu, nous permet d'etendre des notions de thermodynamique classique a la thermodynamique des materiaux a memoire. On degage une periode transitoire pour les processus thermomecaniques periodiques. Dans une seconde partie, on effectue des bilans energetiques pour une classification des processus. On montre l'existence de phenomenes thermiques differes au sein du milieu sollicite. L'etude du cas particulier ou la deformation ne presente pas de dilatation, apporte une reponse definitive en ce qui concerne le bilan energetique pour les processus a deformation sinusoidale. C'est ainsi que l'on met en evidence un emmagasinement d'energie sur la periode transitoire. On propose trois methodes permettant d'effectuer le bilan thermique, a partir de l'observation du seul comportement mecanique
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Ernst, Emil. "Le principe de Saint-Venant, théorème et axiome. Une approche énergétique." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20094.
Full textAbstract:
Le principe de saint-venant a ete aborde dans cette etude sous plusieurs angles. Nous avons d'abord determine les conditions les plus generales sous lesquelles une formulation du principe est encore envisageable, si toutefois la fonction deformation contrainte verifie les conditions de regularite usuelles pour les theories utilisant l'hypothese des petites perturbations ; de cette maniere, les limites naturelles du principe ont ete tracees. La condition classique demandant que le sous-domaine dont on determine l'energie de deformation soit eloigne des parties chargees de la frontiere a ete remplacee par une condition purement topologique, qui a l'avantage de caracteriser sans ambiguite les situations ou une formulation du principe reste possible. Ensuite, le cadre et les outils mathematiques mis en place dans les premiers chapitres sont effectivement employes pour formuler et demontrer une variante du principe de saint-venant pour le probleme de boussinesq. On peut, grace aux resultats ainsi obtenus, mieux saisir le role des conditions concernant le torseur des champs de chargements, classiquement associees aux principes. Enfin, a ete abordee le probleme de l'extension des methodes et resultats de la premiere partie au cas des materiaux elastiques en grandes deformations ; pour cela a ete definie une classe de materiaux pour lesquels, grace a leurs proprietes mecaniques standard, l'etude de la distribution de l'energie de deformation peut encore donner des indications sur l'allure des solutions. L'obtention d'une formulation du principe dans ce cas est a peine esquisse, mais les resultats obtenus vont dans le meme sens que ceux de la premiere partie de notre etude
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Yuwana, Yuwana. "Contribution à l'étude des propriétés de résistance mécanique des fruits (cas de la pomme Golden Delicious)." Aix-Marseille 2, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX22068.
Full textAbstract:
Les tests d'impact sur une surface metallique plane et rigide ont permis de simuler et d'etudier les phenomenes d'impact rencontres lors de la manutention des fruits (pommes). L'enregistrement des spectres d'impact (force-temps) est realise par l'intermediaire d'un capteur de force relie a un oscilloscope numerique connecte a un micro-ordinateur. Plusieurs parametres d'impact sont deduits de ces spectres. Le brunissement consecutif a l'endommagement cause par l'impact est quantifie par le releve de son diametre et de sa profondeur. La sensibilite aux meurtrissures est suivie en cours de conservation du fruit au froid. L'etat physique du fruit est evalue au moyen de tests penetrometriques et acoustiques et la fermete est quantifiee sous forme de coefficients d'elasticite. Les comportements au cours de l'impact et les caracteristiques de brunissement sont etudies en fonction des variations des energies d'impact. Le mecanisme de brunissement est simule en utilisant le methode des elements finis. La theorie de la plasticite est appliquee a l'estimation du volume bruni a partir de la contrainte d'impact, d'impact instantanee ou penetrometrique et a l'evaluation de l'energie absorbee durant l'impact. Les equations de hertz relatives a la theorie de l'elasticite sont utilisees pour l'etablissement de formules predictives du volume de brunissement. Une equation est proposee pour la prevision du volume lese en fonction de la hauteur de chute et de la duree de conservation.
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Kossman, Stephania. "Indentation instrumentée multi-échelles de matériaux homogènes et multi-matériaux." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10180/document.
Full textAbstract:
Les propriétés mécaniques (dureté et module d’élasticité) peuvent s’étudier à différentes échelles en fonction de la composition et de la microstructure des matériaux (nombre de phases, répartition des constituants, diamètre des grains…). Dans ce travail nous étudions ces comportements aux échelles nano, micro et macroscopiques, grâce à une gamme d’appareils expérimentaux en indentation instrumentée qui permettent d’appliquer des forces variant de 1 mN à 2,5 kN et de provoquer des enfoncements mesurables de 10 nm à 3 mm. Une première partie consiste à optimiser les conditions expérimentales, dépouiller et interpréter les données en suivant une démarche métrologique rigoureuse, dans le but d’effectuer le raccordement entre les résultats obtenus aux trois échelles de mesure étudiées. Ces essais sont effectués sur des matériaux métalliques industriels mais suffisamment homogènes (aciers et alliage d’aluminium). Nous proposons par exemple une méthode alternative à celle d’Oliver et Pharr pour estimer le module d’élasticité à partir de la courbe de décharge en indentation. Cette méthodologie est ensuite appliquée à l’étude du comportement sous indentation d’un matériau composite, hautement hétérogène, utilisé pour la fabrication de semelles de freinage dans le domaine ferroviaire. Les données obtenues (répartition spatiale en surface et en volume de la dureté et des modules d’élasticité) sont destinées à être utilisées dans les modèles simulant le bruit de crissement au freinage, afin d’en atténuer les effetsThe mechanical properties (hardness and elastic modulus) can be studied at different scales as a function of the composition and microstructure of materials (number of phases, constituent distribution, grain size…). In this work, we studied this mechanical response at the nano, micro and macroscopic scales, through different instruments that allow to apply loads ranging from 20 mN up to 2 kN generating penetrations depths between 100 nm up to 2.5 mm. The first stage consisted in the improvement of the experimental conditions, developing and interpreting the experimental data, following a rigorous metrological methodology, in order to achieve the connection between the results obtained at the three studied scales. These tests were performed in metallic industrial materials, which are sufficiently homogeneous at the tested penetration depths (steels and aluminum alloy). For example, we had proposed an alternative approach to the Oliver and Pharr method to fit the unloading curve to estimate the elastic modulus. Afterwards, this methodology is applied to the study of the response obtained by indentation in a composite material, which is highly heterogeneous, used in the fabrication of brake pads in the railway industry. The obtained results (spatial distribution on the surface and through the volume of hardness and elastic modulus) are going to be valuables in the applications of models to study the squeal noise during braking, looking to reduce its effects
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Gueddida, Abdellatif. "Cristaux phononiques hypersoniques accordables à base de matériaux hybrides (organique/inorganique)." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I034.
Full textAbstract:
Un cristal phononique est un arrangement périodique de matériaux dont les propriétés élastiques différent selon une, deux ou trois dimensions, conduisant à la formation de bandes interdites omnidirectionnelles. Ces matériaux artificiels présentent des propriétés physiques nouvelles comme la réfraction négative ou les isolants topologiques et concernent différents domaines de la physique comme l’acoustique, l’optomécanique, la thermique… Leur réalisation à l’échelle submicronique permet de placer ces propriétés dans la gamme hypersonique. Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’étude théorique et numérique de la propagation des ondes élastiques dans des cristaux phononiques hypersoniques à base de matériaux hybrides en relation étroite avec des expériences de diffusion de la lumière, effectuées au Max Planck de Mainz. Les principales quantités étudiées sont les courbes de dispersion, les champs de déplacement élastique et le spectre de diffusion de la lumière. Les chapitres successifs abordent les cas de rainures à haut facteur d’aspect déposés sur un substrat, ainsi que ceux de cristaux structurés à 1D et 2D. Au-delà de la compréhension des structures de bandes dans ces matériaux, la comparaison avec les résultats expérimentaux permet de discuter et de caractériser les propriétés physiques des matériaux constituants et aussi de leur évolution vis à vis du vieillissement et des techniques de fabrication. Enfin, un dernier chapitre est consacré au développement d’une méthodologie numérique nouvelle pour le calcul des spectres Brillouin, avec des retombées potentielles dans les calculs optomécaniquesA phononic crystal is a periodic arrangement of materials whose elastic properties differ in one, two or three dimensions, leading to the formation of omnidirectional forbidden bands. These artificial materials present new physical properties such as negative refraction or topological insulators and concern different areas of physics such as acoustics, optomechanics, thermal management... Their realization on the submicron scale allows to place these properties in the hypersonic range. The work presented in this thesis deals with the theoretical and numerical study of the propagation of elastic waves in hypersonic phononic crystals based on hybrid materials closely related to light scattering experiments at Max Planck in Mainz. The main quantities studied are the dispersion curves, the elastic displacement fields and the scattering spectrum of the light. Successive chapters deal with cases of high aspect ratio grooves deposited on a substrate, as well as those of 1D and 2D structured crystals. Beyond the understanding of the band structures in these materials, the comparison with the experimental results makes it possible to discuss and characterize the physical properties of the constituent materials and also their evolution with respect to aging and manufacturing techniques. Finally, a final chapter is devoted to the development of a new numerical methodology for calculating Brillouin spectra, with potential spin-offs in optomechanical calculations
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Puricelli, Sophie. "Elaboration, caractérisation et études des propriétés catalytiques de matériaux carbonés poreux et fonctionnalisés par du molybdène." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10203.
Full textAbstract:
Ce travail décrit la préparation et la caractérisation d'un nouveau catalyseur d'hydrotraitement des coupes pétrolières. Des blocs de graphite expansé comprimé sont imprégnés par de l'alcool polyfurfurylique, pyrolysés et activés. Ces étapes successives conduisent à l'obtention de monolithes dont la structure est celle d'une mince couche de charbon actif déposée sur un squelette de graphite hautement poreux. Les propriétés élastiques et conductrices de ces matériaux sont décrites à chaque étape de leur élaboration. De par leur microporosité de surface, ces matériaux monolithiques constituent d'excellents supports de catalyseurs. Leur imprégnation par MoCl5 (vapeur ou en solution) donne après carburation la phase Mo2C dans un état de dispersion bien meilleur que sur les trois autres variétés de charbons actifs commerciaux envisagés. Les monolithes ont ainsi une activité élevée en HDN de l'indole, ainsi que des performances très encourageantes en HDS du dibenzothiophènePreparation and characterization of a new catalyst designed for hydrotreating petroleum feedstocks are described in the present work. Blocks maded of compressed expanded graphite are impregnated by polyfurfuryl alcohol, pyrolyzed and activated. These successive steps lead to monoliths whom structure corresponds to a thin active carbon layer deposited on a highly porous graphite backbone. Their elastical and conducting properties are described at each step of their preparation. Given their surface microporosity, these monoliths are quite good catalyst supports. Impregnation with MoCl5 (either in liquid or in vapor phase) followed by a subsequent carburization leads to a phase which is much better dispersed than in three other active carbons studied for comparison. The monoliths thus exhibit a high activity in HDN of indole and quite promising performances in HDS of dibenzothiophene
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Mechri, Charfeddine. "Techniques d’optique et d’acoustique ultra-rapides pour la caractérisation des propriétés des matériaux nano/méso-poreux et des opales synthétiques." Le Mans, 2009. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2009/2009LEMA1024.pdf.
Full textAbstract:
Les recherches que nous présentons dans ce mémoire de thèse portent sur la détermination des propriétés élastiques de structures nano et méso-poreuses par ultrasons laser. Des matériaux diélectriques à faible constante de permittivité sont étudiés grâce à un montage pompe sonde. Les résultats sont comparés aux valeurs obtenues par d´autres techniques. Des phénomènes d´inhomogénéités élastique en profondeur sont discutés. Nous avons par la suite étudié des structures d´alumine avec des porosités cylindriques verticales. Des phénomènes de résonances et des signaux interférométriques ont fourni plusieurs paramètres élastiques de cette structure. La dernière partie est consacrée aux opales synthétiques. Les ultrasons laser sont utilisés pour sonder d´éventuel modes vibratoires. Certaines corrélations entre les bandes interdites (PBG) et les longueurs d´ondes de l´excitation/détection du système ont pu être dégagées afin de donner une description qualitative du comportement photoniqueIn this communication, we present some results of laser ultrasonic experiments on nano and meso porous films and photonic crystals. In the beginning, low-k materials were studied with the pump probe technique. We start by presenting their mechanical and optical properties extracted through analysis of our transient reflectivity results. Our results were compared to data collected by other optical techniques. Some inhomogeneities in the mechanical properties were observed. Secondly, we focused on nano-porous alumina structure. Some resonance phenomena and interferometric measurements helped to determine its elastic properties and dimensions. The last part of this work was allocated to the study of synthetic opals. The pump-probe technique was used to probe the eigenmodes of the submicron spheres. We could also draw some correlations between the photonic band gap (PBG) structure and the excitation/detection wavelength. A qualitative description of their photonic behaviour was formulated
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Patapy, Cédric. "Comportement thermomécanique et transformations de phase de matériaux réfractaires électrofondus à très haute teneur en zircone." Limoges, 2010. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/d84e3b5f-5f40-4ad8-a7ca-37c82c1ee360/blobholder:0/2010LIMO4047.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du Programme National de Recherche sur des NOuveaux REfractaires Verriers (NOREV), et porte sur l’étude de deux nuances de matériaux réfractaires à très haute teneur en zircone (THTZ) obtenus par électrofusion. L’objectif était de comprendre les mécanismes microstructuraux à l’origine de l’évolution des propriétés mécaniques de ces deux matériaux au cours de l’étape de recuisson (refroidissement contrôlé post-fusion), et d’évaluer l’influence de la composition de leur phase vitreuse. Une étude détaillée de la microstructure héritée des mécanismes de solidification et des passages successifs des transformations de phase de la zircone a permis d’expliquer l’origine des différentes hétérogénéités présentes au sein d’un bloc et de révéler la complexité de l’organisation multi-échelle des THTZ (sélection de variantes cristallographiques). L’étude des propriétés d’élasticité par techniques ultrasonores au cours d’un traitement thermique à 1500°C, a montré l’influence notable du passage de la transformation martensitique quadratique→monoclinique de la zircone et de la rigidification de la phase vitreuse sur le comportement mécanique des matériaux, avec notamment le développement d’un endommagement en fin de cycle. De plus, des essais de traction et de compression réalisés au refroidissement, ont mis en évidence le comportement visco-plastique plus marqué à haute température du THTZ-B par rapport au THTZ-A. Ceci résulte d’une évolution très différente des viscosités des deux phases vitreuses. Par ailleurs, la relation entre le champ de contraintes présent au sein du bloc, lors de la recuisson, et l’organisation cristallographique locale du matériau a été étudiée, en particulier, par des essais de refroidissement sous contrainteThis thesis has been carried out under the National Program of Research on new glass refractories (NOREV), focusing on the study of two shades of refractories with a very high content of zirconia (THTZ) obtained by a fused-cast process. The objective was to understand the microstructural mechanisms responsible for changes in mechanical properties of these materials during the annealing step (controlled cooling after melting), and to assess the influence of composition their glassy phase. A detailed study of the microstructure inherited from the solidification mechanisms and successive runs of phase transformations of zirconia has helped to explain the origin of different heterogeneities present within a block and to reveal the complexity of the multi-scaled organization of THTZ materials (selection of crystallographic variants). The study of elastic properties by ultrasonic techniques during a heat treatment at 1500°C, showed the significant influence of the transformation from tetragonal → monoclinic martensitic transformation of zirconia and the stiffening of the glassy phase on the mechanical behavior of materials, including the development of damage at the end of the cycle. Moreover, tensile and compressive tests performed during a cooling stage, have highlighted the higher viscous-plastic behavior at high temperature of THTZ-B compared to THTZ-A. This follows a very different evolution of viscosities of the two glassy phases. Furthermore, the relationship between the stress field in this block during the annealing, and local crystallographic organization of the material was studied, in particular, by cooling under stress tests
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Fiorani, Jean-Marc. "Vieillissement structural et comportement mécanique de matériaux hors équilibre." Nancy 1, 1992. http://www.theses.fr/1992NAN10191.
Full textAbstract:
L'analyse du vieillissement de matériaux hors équilibre, menée dans ce travail de façon expérimentale et théorique, s'appuie sur l'étude des verres métalliques fe#8#5#-#xco#xb#1#5. Le premier chapitre décrit les principales techniques expérimentales mises en œuvre (microcalorimétrie différentielle à balayage et analyse thermomécanique). Le deuxième chapitre rapporte une analyse expérimentale du retour à l'équilibre des verres métalliques fe#8#5#-#xco#xb#1#5. Le rôle de la substitution du cobalt au fer a pu être mis en évidence sur certains paramètres tels que les températures et énergies d'activation apparentes relatives à la première étape de cristallisation, les enthalpies totales et contractions totales mesurées après cristallisation complète. Cette étude phénoménologique rend compte également de l'évolution du module d'Young due à la relaxation structurale. Le troisième chapitre reprend les bases de la thermodynamique des processus irréversibles nécessaires à la modélisation du comportement des matériaux hors équilibre. Les bases du modèle DNLR, développe antérieurement par ch. Cunat, et permettant de rendre compte des phénomènes de transition vitreuse et de relaxation qui lui sont associées, sont également rappelées. Le quatrième chapitre décrit en détail la procédure expérimentale utilisée pour étudier la relaxation de contrainte associée à la relaxation structurale. Les données expérimentales sont confrontées aux réponses théoriques décrites par le modèle DNLR et permettent de déterminer des paramètres caractéristiques de la cinétique de la relaxation structurale des alliages étudiés. Le cinquième chapitre résumé les principaux acquis d'un travail expérimental conduit et développe en collaboration avec la société Cepe et portant sur l'étude de la stabilité en fréquence d'éléments constitutifs de résonateurs piézoélectriques