Dissertations / Theses: 'Mechanical engineering|Physics|Materials science'

1

Kodger, Thomas Edward. "Mechanical Failure in Colloidal Gels." Thesis, Harvard University, 2015. http://nrs.harvard.edu/urn-3:HUL.InstRepos:14226100.

Full text

Abstract:

When colloidal particles in a dispersion are made attractive, they aggregate into fractal clusters which grow to form a space-spanning network, or gel, even at low volume fractions. These gels are crucial to the rheological behavior of many personal care, food products and dispersion-based paints. The mechanical stability of these products relies on the stability of the colloidal gel network which acts as a scaffold to provide these products with desired mechanical properties and to prevent gravitational sedimentation of the dispersed components. Understanding the mechanical stability of such colloidal gels is thus of crucial importance to predict and control the properties of many soft solids. Once a colloidal gel forms, the heterogeneous structure bonded through weak physical interactions, is immediately subject to body forces, such as gravity, surface forces, such as adhesion to a container walls and shear forces; the interplay of these forces acting on the gel determines its stability. Even in the absence of external stresses, colloidal gels undergo internal rearrangements within the network that may cause the network structure to evolve gradually, in processes known as aging or coarsening or fail catastrophically, in a mechanical instability known as syneresis. Studying gel stability in the laboratory requires model colloidal system which may be tuned to eliminate these body or endogenous forces systematically. Using existing chemistry, I developed several systems to study delayed yielding by eliminating gravitational stresses through density matching and cyclic heating to induce attraction; and to study syneresis by eliminating adhesion to the container walls, altering the contact forces between colloids, and again, inducing gelation through heating. These results elucidate the varied yet concomitant mechanisms by which colloidal gels may locally or globally yield, but then reform due to the nature of the physical, or non-covalent, interactions which form them.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

2

Root, Samuel E. "Mechanical Properties of Semiconducting Polymers." Thesis, University of California, San Diego, 2018. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10745535.

Full text

Abstract:

Mechanical softness and deformability underpin most of the advantages offered by semiconducting polymers. A detailed understanding of the mechanical properties of these materials is crucial for the design and manufacturing of robust, thin-film devices such as solar cells, displays, and sensors. The mechanical behavior of polymers is a complex function of many interrelated factors that span multiple scales, ranging from molecular structure, to microstructural morphology, and device geometry. This thesis builds a comprehensive understanding of the thermomechanical properties of polymeric semiconductors through the development and experimental-validation of computational methods for mechanical simulation. A predictive computational methodology is designed and encapsulated into open-sourced software for automating molecular dynamics simulations on modern supercomputing hardware. These simulations are used to explore the role of molecular structure/weight and processing conditions on solid-state morphology and thermomechanical behavior. Experimental characterization is employed to test these predictions—including the development of simple, new techniques for rigorously characterizing thermal transitions and fracture mechanics of thin films.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

3

Liu, Qihan. "Mechanics and Physics of Soft Materials." Thesis, Harvard University, 2016. http://nrs.harvard.edu/urn-3:HUL.InstRepos:33493423.

Full text

Abstract:

Materials where thermal energy is comparable to the interaction energy between molecules are called soft materials. Soft materials are everywhere in our life: food, rubber, polymer diaper, our own body, etc. The thermal fluctuation endows soft materials with fundamentally different behavior comparing to hard materials like metals and ceramics. This dissertation studies three aspects of the mechanics and physics of soft materials, as is reviewed below. First, soft materials are generally swellable and viscous. The combination of diffusion and viscous flow gives rise to a length scale we called poroviscous length. The emergence of a length scale results in size dependent relaxation. We show that the coupling between diffusion and viscous flow explains the Brownian motion in supercooled liquids, where the classical result of Stokes-Einstein relation generally fails. The concurrent diffusion and viscous flow cannot be described by the classical hydrodynamics, where all the material transport is lumped into velocity field. We formulated a continuum theory to modify the classical hydrodynamics. In particular, the new theory predicts a new bulk viscosity that could exist in incompressible material. We generalize this idea of bulk viscosity to binary systems and study the mixing of materials that is limited by local structural rearrangement instead of diffusion. This model develops formulation of non-equilibrium thermodynamics by removing the common assumption of local equilibrium. Second, capillarity has strong influence on the morphology of soft materials. The competition between capillarity and elasticity gives rise to the elastocapillary length, which is defined as surface tension over the shear modulus. We show that elastocapillary effect explains the complex nucleation of crease, a widely observed surface instability in soft elastic materials. We also explore the possible competition between capillarity and osmosis in gels, which defines the osmocapillary length, the surface tension divided by osmotic pressure. We show that at small enough length scale or for a gel that is nearly fully swollen, surface tension can pull liquid solvent out from the gel phase, a phenomenon we termed osmocapillary phase separation. Third, soft materials are nearly incompressible. The incompressibility and softness makes elastomers ideal for the design of seals. Although the failure of seals has been studies for decades, existing studies mainly focus on the damage and degradation of materials. Here we study the leak of a seal due to elastic deformation without any damage. We call such a failure mode the elastic leak. We point out that elastic leak is involved in any leak event no matter whether material is damaged or not. We also show that the reversible nature of the elastic leak enable seal series to achieve higher sealing capability.
Engineering and Applied Sciences - Engineering Sciences

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

4

Parrish, Kevin D. "Phonon Scattering and Confinement in Crystalline Films." Thesis, Carnegie Mellon University, 2017. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10622930.

Full text

Abstract:

The operating temperature of energy conversion and electronic devices affects their efficiency and efficacy. In many devices, however, the reference values of the thermal properties of the materials used are no longer applicable due to processing techniques performed. This leads to challenges in thermal management and thermal engineering that demand accurate predictive tools and high fidelity measurements. The thermal conductivity of strained, nanostructured, and ultra-thin dielectrics are predicted computationally using solutions to the Boltzmann transport equation. Experimental measurements of thermal diffusivity are performed using transient grating spectroscopy.

The thermal conductivities of argon, modeled using the Lennard-Jones potential, and silicon, modeled using density functional theory, are predicted under compressive and tensile strain from lattice dynamics calculations. The thermal conductivity of silicon is found to be invariant with compression, a result that is in disagreement with previous computational efforts. This difference is attributed to the more accurate force constants calculated from density functional theory. The invariance is found to be a result of competing effects of increased phonon group velocities and decreased phonon lifetimes, demonstrating how the anharmonic contribution of the atomic potential can scale differently than the harmonic contribution.

Using three Monte Carlo techniques, the phonon-boundary scattering and the subsequent thermal conductivity reduction are predicted for nanoporous silicon thin films. The Monte Carlo techniques used are free path sampling, isotropic ray-tracing, and a new technique, modal ray-tracing. The thermal conductivity predictions from all three techniques are observed to be comparable to previous experimental measurements on nanoporous silicon films. The phonon mean free paths predicted from isotropic ray-tracing, however, are unphysical as compared to those predicted by free path sampling. Removing the isotropic assumption, leading to the formulation of modal ray-tracing, corrects the mean free path distribution. The effect of phonon line-of-sight is investigated in nanoporous silicon films using free path sampling. When the line-of-sight is cut off there is a distinct change in thermal conductivity versus porosity. By analyzing the free paths of an obstructed phonon mode, it is concluded that the trend change is due to a hard upper limit on the free paths that can exist due to the nanopore geometry in the material.

The transient grating technique is an optical contact-less laser based experiment for measuring the in-plane thermal diffusivity of thin films and membranes. The theory of operation and physical setup of a transient grating experiment is detailed. The procedure for extracting the thermal diffusivity from the raw experimental signal is improved upon by removing arbitrary user choice in the fitting parameters used and constructing a parameterless error minimizing procedure.

The thermal conductivity of ultra-thin argon films modeled with the Lennard-Jones potential is calculated from both the Monte Carlo free path sampling technique and from explicit reduced dimensionality lattice dynamics calculations. In these ultra-thin films, the phonon properties are altered in more than a perturbative manner, referred to as the confinement regime. The free path sampling technique, which is a perturbative method, is compared to a reduced dimensionality lattice dynamics calculation where the entire film thickness is taken as the unit cell. Divergence in thermal conductivity magnitude and trend is found at few unit cell thick argon films. Although the phonon group velocities and lifetimes are affected, it is found that alterations to the phonon density of states are the primary cause of the deviation in thermal conductivity in the confinement regime.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

5

Prakash, Arati Prakash. "Magneto Thermal Coupling in Solid State Transport." The Ohio State University, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1514502118670282.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

6

Burns, Devin E. "Processing and characterization of Ni-base superalloy micro-components and films for MEMS applications." Thesis, The Johns Hopkins University, 2013. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=3572711.

Full text

Abstract:

Microelectromechanical (MEMS) devices are not capable of withstanding harsh operating environments, which may include high temperatures, pressures and corrosive agents. Ni-base superalloys have been used successfully in the hot stages of jet turbine engines despite the presence of these conditions. In my thesis work, I developed two techniques compatible with micro-processing methods to produce Ni-base superalloy micro-components for MEMS applications. The mechanical properties of these materials were accessed at room and elevated temperatures. Microstructural studies were performed, linking microstructural features to mechanical properties.

The first technique modified LIGA Ni (LIGA is a German acronym for lithography, electroplating and molding) microtensile specimens using a vapor phase aluminization process. A subsequent homogenization heat treatment produced a two phase Ni-Ni3A1 microstructure characteristic of modern Ni-base superalloys. Al composition was used to tailor both the precipitate size and volume fraction. Aluminized LIGA Ni micro-components exhibited room temperature yield and ultimate strengths 3 to 4 times LIGA Ni micro-components subject to the same heat treatment.

The second technique involved sputtering a commercial Ni-base superalloy, Haynes 718, to produce thick sputtered foils (up to 20 gam) on silicon and brass substrates. The as-deposited foils were nanocrystalline solid solutions with chemical compositions similar to the bulk material. Foils subject to ageing heat treatments exhibited unique precipitation mechanisms and good thermal stability. Strengths as high as 750 MPa at 700°C were observed with several percent ductility. This is a significant improvement over state of the art metallic MEMS materials.

Furthermore, a new high temperature microtensile testing technique was developed. The technique embeds a displacement based force sensor into the hot zone of a furnace. This arrangement ensures temperature uniformity during testing, while permitting friction along the loading axis by measuring force locally. Load and displacement are measured simultaneously with a single camera using digital image correlation techniques. Initial results, using Al 6061-T6 as a reference material, were promising.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

7

Chilkunda, Raghunath 1965. "Fundamental aspects of particulate contamination of tungsten and thermal oxide wafers during chemical-mechanical polishing." Diss., The University of Arizona, 1997. http://hdl.handle.net/10150/282301.

Full text

Abstract:

Chemical-mechanical polishing (CMP) has emerged as a new processing technique for achieving a high degree of planarity (< 10 μm) for submicron devices in very large scale integrated (VLSI) process technology. Metal as well dielectic films can be planarized using CMP. Polishing of tungsten (W) and interlayer dielectric (SiO₂) films is carried out using alumina (Al₂O₃) based slurries which typically contain acids, complexing and oxidizing agents. One of the challenges of CMP is the effective removal of slurry particles (e.g., Al₂O₃) that are deposited on the wafer (e.g., W) surface during polishing. Control of particulate deposition during CMP as well as the development of post CMP cleaning techniques to remove deposited particles require an understanding of the surface and solution chemistry of the wafers and particles under polishing conditions. In this research, an attempt is made to develop an understanding of the importance of the electrostatic interactions in particle deposition using electrokinetic potential data, particle deposition results from small scale polishing experiments and calculated interaction energies between a particle and wafer surface. The electrokinetic potential of tungsten, thermal oxide (SiO₂) wafers and alumina particles were measured as a function of solution chemistry. The measured electrokinetic potential data was used to calculate the interaction energy between an alumina particle and a wafer (e.g., W) surface using the well known DLVO (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek) theory.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

8

Palme, Jahi. "Investigation of the Addition of Basalt Fibres into Cement." TopSCHOLAR®, 2014. http://digitalcommons.wku.edu/theses/1361.

Full text

Abstract:

Mechanical properties of concrete are most commonly determined using destructive tests including: compression, flexure, and fracture notch specimen tests. However, nondestructive tests exist for evaluating the properties of concrete such as ultrasonic pulse velocity and impact echo tests. One of major issues with concrete (which has cement as its prime ingredient) is that unlike steel it is quasi-brittle material. It tends to want to crack when tensile stresses develop. Fibres have been added to concrete for many years to reduce the amount of and size of cracks cause by temperature changes or shrinkage. In more recent years, significant research has been carried out into the effect of the addition of basalt fibres to cement has on its mechanical strength. As well, developing concrete that is more durable, flexible, stronger, and less permeable than traditional concrete has been explored. It has become important to test and verify improvements that are made to the cement by basalt fibres as well as testing the general strength of concrete to stand up to constant pressure at varied strengths.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

9

Riyad, M. Faisal. "Simultaneous analysis of Lattice Expansion and Thermal Conductivity in Defected Oxide Ceramics." The Ohio State University, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1492737800363063.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

10

Gonzalez, Laura N. "Study Of The Effect Of The Environmental Relative Humidity On The Angle Dependent Peeling Strength Of Pressure Sensitive Adhesives (PSA)." University of Akron / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1439549093.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

11

Munro, Troy Robert. "Thermal Property Measurement of Thin Fibers by Complementary Methods." DigitalCommons@USU, 2016. https://digitalcommons.usu.edu/etd/4702.

Full text

Abstract:

To improve measurement reliability and repeatability and resolve the orders of magnitude discrepancy between the two different measurements (via reduced model transient electrothermal and lock-in IR thermography), this dissertation details the development of three complementary methods to accurately measure the thermal properties of the natural and synthetic Nephila (N.) clavipes spider dragline fibers. The thermal conductivity and diffusivity of the dragline silk of the N. clavipes spider has been characterized by one research group to be 151-416 W m−1 K −1 and 6.4-12.3 ×10−5 m2 s −1 , respectively, for samples with low to high strains (zero to 19.7%). Thermal diffusivity of the dragline silk of a different spider species, Araneus diadematus, has been determined by another research group as 2 ×10−7 m2 s −1 for un-stretched silk. This dissertation seeks to resolve this discrepancy by three complementary methods. The methods detailed are the transient electrothermal technique (in both reduced and full model versions), the 3ω method (for both current and voltage sources), and the non-contact, photothermal, quantum-dot spectral shape-based fluorescence thermometry method. These methods were also validated with electrically conductive and non-conductive fibers. The resulting thermal conductivity of the dragline silk is 1.2 W m−1 K −1 , the thermal diffusivity is 6 ×10−7 m2 s −1 , and the volumetric heat capacity is 2000 kJ m−3 K −1 , with an uncertainty of about 12% for each property

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

12

Rahimi, Mohammad Reza. "Distributed Stress Sensing And Non-Destructive Tests Using Mechanoluminescence Materials." University of Akron / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1430763721.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

13

Alam, Md Shah. "Additive Nanomanufacturing based on Opto-Thermo-Mechanical Nano-Printing." University of Dayton / OhioLINK, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1591871749553767.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

14

Jin, Hyungyu. "Development of Thermoelectric Materials for Cryogenic Cooling andStudy on Magnon and Phonon Heat Transport." The Ohio State University, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1397746215.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

15

Tai, Jui-He. "Effect of Void Fraction on Transverse Shear Modulus of Advanced Unidirectional Composites." Scholar Commons, 2016. http://scholarcommons.usf.edu/etd/6591.

Full text

Abstract:

In composite materials, transverse shear modulus is a critical moduli parameter for designing complex composite structures. For dependable mathematical modeling of mechanical behavior of composite materials, an accurate estimate of the moduli parameters is critically important as opposed to estimates of strength parameters where underestimation may lead to a non-optimal design but still would give one a safe one. Although there are mechanical and empirical models available to find transverse shear modulus, they are based on many assumptions. In this work, the model is based on a three-dimensional elastic finite element analysis with multiple cells. To find the shear modulus, appropriate boundary conditions are applied to a three-dimensional representative volume element (RVE). To improve the accuracy of the model, multiple cells of the RVE are used and the value of the transverse shear modulus is calculated by an extrapolation technique that represents a large number of cells. Comparing the available analytical and empirical models to the finite element model from this work shows that for polymeric matrix composites, the estimate of the transverse shear modulus by Halpin-Tsai model had high credibility for lower fiber volume fractions; the Mori-Tanaka model was most accurate for the mid-range fiber volume fractions; and the Elasticity Approach model was most accurate for high fiber volume fractions. Since real-life composites have voids, this study investigated the effect of void fraction on the transverse shear modulus through design of experiment (DOE) statistical analysis. Fiber volume fraction and fiber-to-matrix Young’s moduli ratio were the other influencing parameters used. The results indicate that the fiber volume fraction is the most dominating of the three variables, making up to 96% contribution to the transverse shear modulus. The void content and fiber-to-matrix Young’s moduli ratio have negligible effects. To find how voids themselves influence the shear modulus, the transverse shear modulus was normalized with the corresponding shear modulus with a perfect composite with no voids. As expected, the void content has the largest contribution to the normalized shear modulus of 80%. The fiber volume fraction contributed 12%, and the fiber-to-matrix Young’s moduli ratio contribution was again low. Based on the results of this work, the influences and sensitivities of void content have helped in the development of accurate models for transverse shear modulus, and let us confidently study the influence of fiber-to-matrix Young’s moduli ratio, fiber volume fraction and void content on its value.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

16

Karna, Sanjay K. "Enhancement of Light Emission from Metal Nanoparticles Embedded Graphene Oxide." Thesis, University of North Texas, 2016. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc849637/.

Full text

Abstract:

A fully oxidized state of graphene behaves as a pure insulating while a pristine graphene behaves as a pure conducting. The in-between oxide state in graphene which is the controlled state of oxide behaves as a semiconducting. This is the key condition for tuning optical band gap for the better light emitting property. The controlling method of oxide in graphene structure is known as reduction which is the mixed state of sp2 and sp3 hybrid state in graphene structure. sp2 hybridized domains correspond to pure carbon-carbon bond i.e. pristine graphene while sp3 hybridized domains correspond to the oxide bond with carbon i.e. defect in graphene structure. This is the uniqueness of the graphene-base material. Graphene is a gapless material i.e. having no bandgap energy and this property prevents it from switching device applications and also from the optoelectronic devices applications. The main challenge for this material is to tune as a semiconducting which can open the optical characteristics and emit light of desired color. There may be several possibilities for the modification of graphene-base material that can tune a band gap. One way is to find semiconducting property by doping the defects into pristine graphene structure. Other way is oxides functional groups in graphene structure behaves as defects. The physical properties of graphene depend on the amount of oxides present in graphene structure. So if there are more oxides in graphene structure then this material behaves as a insulating. By any means if it can be reduced then oxides amount to achieve specific proportion of sp2 and sp3 that can emit light of desired color. Further, after achieving light emission from graphene base material, there is more possibility for the study of non-linear optical property. In this work, plasmonic effect in graphene oxide has been focused. Mainly there are two kinds of plasmon effects have been studied, one is long range (surface) and short range (localized) plasmon. For long range plasmon gold thin film was deposited on partially reduced graphene oxide and for short range plasmon silver nanoparticles have used. Results show that there are 10-fold enhancement in light emission from partial graphene oxide coated with gold thin film while 4-fold enhancement from reduced graphene oxide solution with silver nanoparticles. Chemical method and photocatalytic method have been employed for the reduction of graphene oxide for the study of surface plasmon and localized plasmon. For the characterization UV-Vis spectrometer for absorption, spectrofluorophotometer for fluorescent emission, Raman spectrometer for material characterization, photoluminescence and time resolved photoluminescence have been utilized. Silver and gold nanoparticles are spherical of average size of 80 nm and 40 nm have been used as plasmons.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

17

Chauhan, Vinay Singh. "Impact of Nanoscale Defects on Thermal Transport in Materials." The Ohio State University, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1586440154974469.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

18

Verosky, Mark. "Performance of Marlow Materials in a Transverse Peltier Cooler." The Ohio State University, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1586184457147283.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

19

Johnson, Jason R. "Developing the Axisymmetric Expanding Ring: A High Strain-Rate Materials Characterization Test." The Ohio State University, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1387807565.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

20

Karna, Sanjay K. "Enhancement of Light Emission from Metal Nanoparticles Embedded Graphene Oxide." Thesis, University of North Texas, 2005. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc849637/.

Full text

Abstract:

A fully oxidized state of graphene behaves as a pure insulating while a pristine graphene behaves as a pure conducting. The in-between oxide state in graphene which is the controlled state of oxide behaves as a semiconducting. This is the key condition for tuning optical band gap for the better light emitting property. The controlling method of oxide in graphene structure is known as reduction which is the mixed state of sp2 and sp3 hybrid state in graphene structure. sp2 hybridized domains correspond to pure carbon-carbon bond i.e. pristine graphene while sp3 hybridized domains correspond to the oxide bond with carbon i.e. defect in graphene structure. This is the uniqueness of the graphene-base material. Graphene is a gapless material i.e. having no bandgap energy and this property prevents it from switching device applications and also from the optoelectronic devices applications. The main challenge for this material is to tune as a semiconducting which can open the optical characteristics and emit light of desired color. There may be several possibilities for the modification of graphene-base material that can tune a band gap. One way is to find semiconducting property by doping the defects into pristine graphene structure. Other way is oxides functional groups in graphene structure behaves as defects. The physical properties of graphene depend on the amount of oxides present in graphene structure. So if there are more oxides in graphene structure then this material behaves as a insulating. By any means if it can be reduced then oxides amount to achieve specific proportion of sp2 and sp3 that can emit light of desired color. Further, after achieving light emission from graphene base material, there is more possibility for the study of non-linear optical property. In this work, plasmonic effect in graphene oxide has been focused. Mainly there are two kinds of plasmon effects have been studied, one is long range (surface) and short range (localized) plasmon. For long range plasmon gold thin film was deposited on partially reduced graphene oxide and for short range plasmon silver nanoparticles have used. Results show that there are 10-fold enhancement in light emission from partial graphene oxide coated with gold thin film while 4-fold enhancement from reduced graphene oxide solution with silver nanoparticles. Chemical method and photocatalytic method have been employed for the reduction of graphene oxide for the study of surface plasmon and localized plasmon. For the characterization UV-Vis spectrometer for absorption, spectrofluorophotometer for fluorescent emission, Raman spectrometer for material characterization, photoluminescence and time resolved photoluminescence have been utilized. Silver and gold nanoparticles are spherical of average size of 80 nm and 40 nm have been used as plasmons.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

21

Hubbard, Joshua A. "A study of aerodynamic deaggregation mechanisms and the size control of NanoActive™ aerosol particles." Thesis, Kansas State University, 2006. http://hdl.handle.net/2097/173.

Full text

Abstract:

Master of Science
Department of Mechanical and Nuclear Engineering
Steven J. Eckels
Christopher M. Sorensen
Large specific surface areas and high concentrations of reactive edge and defect sites make NanoActive™ metal oxide powders ideal chemical adsorbents. These powders are dispersed in aerosol form to remediate toxic wastes and neutralize chemical and biological warfare agents. In the destructive adsorption of toxic chemicals, effective application requires particles be as small as possible, thus, maximizing surface area and number of edge and defect sites. Other applications, e.g. smoke clearing, require particles be large so they will settle in a timely manner. Ideally, particle size control could be engineered into powder dispersion devices. The purpose of this study was to explore particle cohesion and aerodynamic deaggregation mechanisms to enhance the design of powder dispersion devices. An aerosol generator and four experimental nozzles were designed to explore the most commonly referenced deaggregation mechanisms: particle acceleration, particles in shear and turbulent flows, and particle impaction. The powders were then dispersed through the nozzles with increasing flow rates. A small angle light scattering device was used to make in situ particle size measurements. The nozzle designed for impaction deaggregated the NanoActive™ MgO particles to a lesser degree than the other three nozzles, which deaggregated the particles to a similar degree. Flows in three of the four nozzles were simulated in a commercial computational fluid dynamics package. Theoretical particle and aggregate stresses from the literature were calculated using simulated data. These calculations suggest particle acceleration causes internal stresses roughly three orders of magnitude larger than shear and turbulent flows. These calculations, coupled with experimental data, lead to the conclusion that acceleration was the most significant cause of particle deaggregation in these experiments. Experimental data also identified the dependence of deaggregation on primary particle size and agglomerate structure. NanoActive™ powders with smaller primary particles exhibited higher resistance to deaggregation. Small primary particle size was thought to increase the magnitude of van der Waals interactions. These interactions were modeled and compared to theoretical deaggregation stresses previously mentioned. In conclusion, deaggregation is possible. However, the ideas of particle size control and a universal dispersion device seem elusive considering the material dependent nature of deaggregation.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

22

Murad, Mark Richard. "Radiation View Factors Between A Disk And The Interior Of A Class Of Axisymmetric Bodies Including Converging Diverging Rocket Nozzles." Cleveland State University / OhioLINK, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=csu1210962269.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

23

Zamani, Hamidreza. "3C-SiC Multimode Microdisk Resonators and Self-Sustained Oscillators with Optical Transduction." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1429088651.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

24

Zheng, Xuqian. "Ultra-Wide Bandgap Crystals for Resonant Nanoelectromechanical Systems (NEMS)." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1554765522327938.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

25

Almansour, Amjad Saleh Ali. "USE OF SINGLE TOW CERAMIC MATRIX MINICOMPOSITES TO DETERMINE FUNDAMENTAL ROOM AND ELEVATED TEMPERATURE PROPERTIES." University of Akron / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron148640184494135.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

26

Ongkodjojo, Ong Andojo. "Electrohydrodynamic Microfabricated Ionic Wind Pumps for Electronics Cooling Applications." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1354638816.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

27

Yousefzadeh, Comrun. "TUNABLE LIQUID CRYSTAL BEAM STEERING DEVICE BASED ON PANCHARATNAM PHASE IN FRINGE FIELD SWITCHING MODE." Kent State University / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1627049349857564.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

28

Chi, Ma. "Improving the Plasticity of Metallic Glass through Heterogeneity Induced by Electropulsing-assisted Surface Severe Plastic Deformation." University of Akron / OhioLINK, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1555595868348676.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

29

Salary, Roozbeh Ross. "Computational Fluid Dynamics Modeling and in situ Physics-Based Monitoring of Aerosol Jet Printing toward Functional Assurance of Additively-Manufactured, Flexible and Hybrid Electronics." Thesis, State University of New York at Binghamton, 2018. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10840384.

Full text

Abstract:

Aerosol jet printing (AJP)—a direct-write, additive manufacturing technique—has emerged as the process of choice particularly for the fabrication of flexible and hybrid electronics. AJP has paved the way for high-resolution device fabrication with high placement accuracy, edge definition, and adhesion. In addition, AJP accommodates a broad range of ink viscosity, and allows for printing on non-planer surfaces. Despite the unique advantages and host of strategic applications, AJP is a highly unstable and complex process, prone to gradual drifts in machine behavior and deposited material. Hence, real-time monitoring and control of AJP process is a burgeoning need. In pursuit of this goal, the objectives of the work are, as follows: (i) In situ image acquisition from the traces/lines of printed electronic devices right after deposition. To realize this objective, the AJP experimental setup was instrumented with a high-resolution charge-coupled device (CCD) camera, mounted on a variable-magnification lens (in addition to the standard imaging system, already installed on the AJ printer). (ii) In situ image processing and quantification of the trace morphology. In this regard, several customized image processing algorithms were devised to quantify/extract various aspects of the trace morphology from online images. In addition, based on the concept of shape-from-shading (SfS), several other algorithms were introduced, allowing for not only reconstruction of the 3D profile of the AJ-printed electronic traces, but also quantification of 3D morphology traits, such as thickness, cross-sectional area, and surface roughness, among others. (iii) Development of a supervised multiple-input, single-output (MISO) machine learning model—based on sparse representation for classification (SRC)—with the aim to estimate the device functional properties (e.g., resistance) in near real-time with an accuracy of ≥ 90%. (iv) Forwarding a computational fluid dynamics (CFD) model to explain the underlying aerodynamic phenomena behind aerosol transport and deposition in AJP process, observed experimentally.

Overall, this doctoral dissertation paves the way for: (i) implementation of physics-based real-time monitoring and control of AJP process toward conformal material deposition and device fabrication; and (ii) optimal design of direct-write components, such as nozzles, deposition heads, virtual impactors, atomizers, etc.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

30

Cross, Graham. "Mechanics of nanometer scale indentation of a metal surface." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp03/NQ64543.pdf.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

31

Moshaei, Mohammad Hossein. "Adhesion of Rolling Cell to Deformable Substrates in Shear Flow." Ohio University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ohiou153373230467728.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

32

Lee, Jeremy J. "Fabrication and Characterizations of LAGP/PEO Composite Electrolytes for All Solid-State Lithium-Ion Batteries." Wright State University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1527273235003087.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

33

Gonzalez-Pena, Omar Israel. "Mass Transport Enhancement in Copper Electrodeposition due to Gas Co-Evolution." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1439826379.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

34

Cherry, Matthew Ryan. "Rapidly Solving Physics-Based Models for Uncertainty Propagation in Nondestructive Evaluation." Wright State University / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright151317135171711.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

35

Robert, Laurent. "Caractérisation mécanique des matériaux à partir de mesures optiques." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00839842.

Full text

Abstract:

L'expérience en mécanique permet tout d'abord l'observation, la compréhension des phénomènes, puis la mise en place éventuelle de modèles. Ces modèles nécessitent des données d'entrée expérimentales (paramètres) puis des validations. In fine les produits issus des prédictions / dimensionnement via les modèles sont aussi testés. Dans ce cadre, les méthodes optiques pour la caractérisation des matériaux et des structures (photomécanique) sont d'un grand intérêt. Les travaux présentés dans ce mémoire se situent dans ce périmètre, suivant les deux principaux thèmes de recherche que j'ai développés : (A) les mesures de champs par méthodes de corrélation d'images et leur exploitation pour l'analyse du comportement et la caractérisation mécanique des matériaux, et (B) les capteurs à fibre optique pour le suivi des procédés de fabrication des composites (mesures confinées et sans accès visuel). La première partie du mémoire présente mon dossier personnel résumant mes activités générales en temps qu'enseignant-chercheur à l'Ecole des Mines d'Albi. La deuxième partie présente mon dossier de recherche, articulée autour de ces deux thèmes. Le premier thème se décompose suivant trois axes majeurs : (A1) les mesures de champs cinématiques par corrélation d'images et leur caractérisation métrologique, (A2) la caractérisation du comportement de matériaux à l'aide de mesures par corrélation d'images, et (A3) l'identification inverse de paramètres constitutifs à partir d'essais statiquement indéterminés et de mesures par corrélation d'images. Le second thème se décompose suivant deux axes majeurs : (B1) la mesure de température et de déformations par capteur à fibre optique à réseaux de Bragg appliquées au suivi de procédé d'élaboration de composites, et (B2) la mesure du degré d'avancement par réfractomètre de Fresnel. Le mémoire se clôture par un bilan général et quelques perspectives de recherche.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

36

Absil, Emilie Motel. "Imagerie et spectroscopie de nanoparticules d'or en microscopie optique plein champ." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00558468.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

37

Lussier, Benoit. "Heat conduction in unconventional superconductors." Thesis, McGill University, 1996. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=42085.

Full text

Abstract:

Thermal conductivity is an excellent probe of quasiparticle excitations in superconductors both in the normal and superconducting state. We have applied this technique to the study of two unconventional superconductors, namely the heavy fermion superconductor UPt$ sb3$ and the high-$T sb{c}$ cuprate $ rm YBa sb2Cu sb3O sb{7- delta}.$
In the case of UPt$ sb3,$ after reviewing previous low temperature thermal conductivity measurements, we show that, for our high quality single crystals, the thermal conductivity is totally dominated by electrons and therefore provides a direct probe of the superconducting gap structure. We demonstrate that our measurements of the anisotropy of heat conduction between b-axis and c-axis in this hexagonal crystal provide strong constraints with respect to the possible gap structures inferred by group theoretical arguments. By comparing our results with recent theoretical calculations, we show that a hybrid II gap structure provides good agreement between theory and experiments favoring an order parameter of $E sb{2u}$ (strong spin-orbit coupling) or $A sb{2u}$ (weak spin-orbit coupling) symmetry.
For $ rm YBa sb2Cu sb3O sb{7- delta},$ the thermal conductivity typically consists of both a phononic and an electronic contribution. After reviewing low temperature thermal conductivity measurements that address this question, we demonstrate the presence of electronic quasiparticles even at temperatures of ${ sim}T sb{c}/1000,$ a clear indication of an unconventional gap structure. We then proceed to discuss zinc doping studies in $ rm YBa sb2Cu sb3O sb{7- delta}$ and show that we find a universal residual linear term at $T=0$ of a magnitude very close in value to that predicted by recent theories. These results validate the approach of resonant impurity scattering in the high-$T sb{c},$ and our excellent agreement with theory reinforces the view that the gap structure in $ rm YBa sb2Cu sb3O sb{7- delta}$ is of $d sb{x sp2-y sp2}$ symmetry.
Finally, we present neutron scattering results in UPt$ sb3.$ In this chapter, we study the magnetic field dependence of the antiferromagnetic moment lying in the basal plane. We find that magnetic fields of order 3 Tesla have no effect on the magnetic order: it can neither make the sample a magnetic monodomain in field cooling nor can it rotate the moment. The results, very simple in appearance, have profound consequences for the superconducting phase diagram of this heavy-fermion compound.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

38

Nguyen-Tajan, Thi Mac-Lan. "Modélisation thermomécanique des disques de frein par une approche eulérienne." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2002. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004110.

Full text

Abstract:

L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation du comportement thermomécanique des disques de frein automobiles pour la prédiction de leur tenue en fatigue. L'approche adoptée associe notamment : des stratégies numériques nouvelles qui reposent sur des algorithmes eulériens adaptés aux problèmes de pièces sous chargement mobile et répété ; une modélisation pertinente du comportement du matériau constituant les disques ; des critères de tenue adaptés aux différents endommagements subis par le disque, qui prennent notamment en compte le caractère multiaxial et anisotherme des sollicitations. Dans un premier temps, est présentée une analyse des phénomènes physiques opérant dans un disque de frein en service (fortes amplitudes de température, gradients thermiques élevés, déformations plastiques, frottement disque /plaquette, etc. ) et de leurs couplages (couplages thermomécaniques, couplages contact disque/plaquettes et élévation de température, etc.). A partir de cette analyse, nous pouvons proposer une modélisation numérique du disque qui se fonde sur des hypothèses pertinentes. Cette modélisation utilise des algorithmes nouveaux qui permettent de diminuer considérablement les temps de calcul. Leur principe fondamental est de se placer dans un repère non plus lié à la structure mais au chargement et d'utiliser une approche eulérienne pour prendre en compte le mouvement de la structure dans ce repère. Ces algorithmes sont décrits dans cette thèse. Enfin, on propose une stratégie de dimensionnement qui repose sur une approche dite globale. Cette dernière consiste à proposer une modélisation des sollicitations, une modélisation du comportement du matériau, une stratégie de calcul de structure performant et des critères de tenue adaptés aux phénomènes d'endommagement observés. L'objectif est de donner un même « degré de précision » dans chacun des modèles pour assurer au global une filière robuste qui répond au besoin de l'ingénieur en charge de la conception des disques de frein.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

39

Pommier, Benjamin. "Détermination de la réponse asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique cyclique." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004229.

Full text

Abstract:

Dans le cadre du dimensionnement à la fatigue thermomécanique des culasses automobiles, nous proposons une méthode de simulation des structures soumises à des chargements cycliques. Cette méthode, alternative aux méthodes classiques (comme la méthode incrémentale) permet de résoudre des problèmes thermomécaniques cycliques non-linéaires. Il s'agit d'une Méthode Cyclique Directe qui consiste à rechercher directement la solution asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique périodique, sans suivre l'histoire du chargement. Elle est fondée sur les techniques de grand incrément de temps [Ladevèze et al.], en prenant en compte la périodicité de l'état limite [Nguyen et al.] et la transformation de Fourier. Cette méthode permet des gains de temps importants pour les structures comprenant un grand nombre de degrés de liberté. Un développement de cette méthode dans une version commerciale d'Abaqus, a permis de montrer la faisabilité de cette approche dans le cas de la simulation d'une culasse.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

40

Harich, Rim. "Etude experimentale de la transition Jamming dans un milieu granulaire vibré." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00559024.

Full text

Abstract:

Durant cette thèse, nous avons réalisé une étude expérimentale 2D d'un milieu granulaire dense vibré dans des conditions proches de la transition de blocage. Une des particularités de notre dispositif expérimental est le rôle joué par la gravité, qui introduit une pression de confinement variable spatialement. De plus, en combinant notre étude dynamique du milieu granulaire à une approche rhéologique, cela nous a permis de préciser le rôle des vibrations sur la mobilité de l'intrus au sein de la phase dense agitée. Dans le chapitre 3, une étude macroscopique d'agitation et de compacité du milieu a été conduite. Un des résultats majeurs est l'obtention d'une expression reliant compacité, pression et agitation, différente de ce qui est attendu de l'équation d'état associée à la théorie cinétique des gaz granulaires. Cette expression est validée pour des milieux fortement dissipatifs associés à des grandes hauteurs d'empilement. En revanche, pour des faibles hauteurs d'empilement, on retrouve bien le comportement standard des gaz granulaires. L'observation d'un comportement inverse à celui attendu pour un gaz dissipatif illustre bien le caractère non collisionel du mode de transfert énergétique. Cela suggère entre autres, un rôle important de la structure de l'empilement dans la transmission de l'énergie, particulièrement au voisinage des configurations à faibles nombres de contacts. Une question centrale est donc de comprendre l'origine de la relation obtenue en clarifiant le rôle des transports élastiques dans ces empilements à la fois désordonnés et fragiles. Par exemple, expérimentalement, il serait intéressant de déterminer comment évolue le nombre de contacts moyen par grain lorsque la compacité diminue et que l'énergie cinétique moyenne stockée dans l'empilement chute fortement. Cette caractérisation du comportement macroscopique a été complétée par une étude microscopique de la mobilité individuelle des grains. Nous avons vu qu'au sein d'un même empilement vibré pouvaient coexister plusieurs régimes (bloqué, sous diffusif, diffusif) et que cela amenait à une certaine hétérogénéité de la dynamique du milieu. Au nal, nous avons caractérisé la mobilité moyenne des grains à travers la compacité locale du milieu mais aussi en introduisant une échelle de temps qui met en évidence un comportement non local, directement relié à une mesure de l'hétérogénéité dynamique de l'ensemble de l'empilement. Enfin, en analysant les champs de déplacement des grains et leurs corrélations spatiales, nous avons pu identifier une échelle spatiale mésoscopique homogène sur l'ensemble de la cellule et correspondant à des mouvements collectifs. Il serait intéressant par la suite d'étudier les relations entre cette échelle mésoscopique et la mobilité d'un grain. À cet effet, nous avons commencé à étudier la densité des modes propres associés à la matrice de corrélation des déplacements individuels des grains. Nous avons vu que pour les phases les plus bloquées, il existe de fortes analogies avec les modes "mous" identifiés pour les systèmes élastiques désordonnés proches de la transition de blocage. Cette partie de notre travail non rapportée dans cette thèse, nécessite donc quelques précautions et un développement plus approfondis. Le dernier chapitre complète notre description du milieu granulaire par l'étude de la mobilité d'un intrus au sein de la phase vibrée dans des conditions identiques à celle du chapitre 3. La densité de cet intrus est telle qu'il coule verticalement. Nous avons montré qu'il était possible à partir des trajectoires, de déduire une relation entre un coefficient de friction effectif et la vitesse locale de l'intrus. En outre, le comportement dynamique de la chute étant très intermittent, nous avons séparé et analysé les phases de blocage et de coulée. Il émerge de cette étude un comportement pathologique associé à la dynamique de blocage qui modifie fortement les lois d'écoulement et éventuellement la rhéologie du système. Nous avons finalement pu proposer une méthode permettant de déterminer une loi effective de rhéologie pour un milieu granulaire dense vibré. Une étude paramétrique complète variant la taille de l'intrus serait nécessaire pour compléter l'étude. Néanmoins, les premiers résultats semblent indiquer un comportement rhéologique similaire de celui observé dans les milieux granulaires cisaillés, c'est à dire l'existence d'un régime rhéo-épaississant tel que la friction effective augmente avec le taux de cisaillement. Cette étude a été complétée par l'analyse des champs de déplacement au passage de l'intrus. Ceci a permis de montrer que la coulée s'effectue à travers un couple intrus-vortex qui provoque des réorganisations à grande échelle à l'intérieur du milieu. Bien que ces résultats apportent une certain éclairage expérimental sur certains aspects de la transition de blocage, ils engendrent également de nombreuses questions qui appellent à des mesures complémentaires.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

41

Klimchik, Alexandr. "Enhanced stiffness modeling of serial and parallel manipulators for robotic-based processing of high performance materials." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00711978.

Full text

Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'amélioration des modèles de raideur pour les robots sériels et parallèles possédant des articulations passives. Contrairement aux travaux précédents, la raideur du robot est évaluée en présence de chargement en vérifiant les équations d'équilibre du système. Cette modélisation prend en compte les chargements externes ainsi que les pré-charges internes et des charges distribuées comme les forces dues à la gravité. Il est ainsi possible d'écrire la relation entre la charge et le déplacement de l'effecteur en tout point de l'espace de travail et de la linéariser en prenant en compte les modifications de la matrice jacobienne à cause du chargement. Ceci permet au concepteur de robot d'évaluer les contraintes critiques qui peuvent engendrer un comportement non linéaire de la raideur comme une défaillance soudaine due à une instabilité élastique (flambement) qui n'a jamais été étudiée dans la littérature robotique. Il est supposé que l'élasticité du robot est décrite par un modèle avec des flexibilités localisées, qui se compose d'une chaîne de corps rigides reliés par des ressorts virtuels à 6 degrés de liberté. Chaque ressort caractérise la flexibilité du corps correspondant ou de l'articulation actionnée et tient compte à la fois de leur souplesse translation / rotation et du couplage entre eux. Pour augmenter la précision du modèle, les raideurs des ressorts sont évaluées en utilisant une technique d'identification basée sur une modélisation par éléments finis. Avec cette méthode, il est possible d'obtenir une précision proche de celle des modélisations par éléments finis, mais réduit drastiquement les temps de calcul en éliminant les remaillages répétitifs lorsque l'on change la position de l'effecteur ainsi que la taille des matrices à inverser.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

42

Fellah, Samira. "Greffage d'espèces organiques à la surface du silicium." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001069.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

43

BRANCHERIAU, LOIC. "Caractérisation acoustique et ultrasonore des produits bois et composites." Habilitation à diriger des recherches, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782848.

Full text

Abstract:

La caractérisation des produits bois et composites par l'utilisation d'ondes mécaniques constitue la problématique des travaux présentés. Cette caractérisation n'est possible que par l'union de plusieurs disciplines scientifiques : la physique des ondes élastiques, la science du bois, le traitement des signaux, les mathématiques appliquées, les statistiques et les mesures physiques. D'un point de vue fondamental, il s'agit alors de comprendre l'interaction onde-matière par la résolution du problème direct : connaissant l'état de l'objet matériel et la perturbation initiale, suis-je capable de connaître la réponse dynamique de l'objet ? Puis de caractériser les propriétés matérielles ou d'identifier les éventuelles hétérogénéités par résolution du problème inverse : connaissant la perturbation initiale et la réponse dynamique de l'objet matériel, suis-je capable de connaître l'état de l'objet ? La problématique abordée comporte de multiples facettes. Chaque problème de contrôle non destructif est en fait unique et la manière de le résoudre dépend autant de l'objet lui-même que de son contexte (industriel et/ou scientifique). Il existe également plusieurs méthodes de résolution qui n'ont parfois de commun que la physique des ondes élastiques et l'objet lui-même (de même qu'il est possible de résoudre un problème en dynamique de manière très différente). Les travaux présentés sont organisés en dissociant de manière hiérarchique : la caractérisation unidimensionnelle et l'imagerie bidimensionnelle ; les ondes acoustiques et les ondes ultrasonores ; les déterminations quantitatives et les aspects qualitatifs. Les résultats obtenus permettent d'exposer les principaux acquis et certaines voies restant à explorer. La réponse dynamique peut être définie par son spectre en fréquence, par l'évolution de ce spectre dans le temps ou par un petit nombre de descripteurs résumant l'information vibratoire. L'utilisation de méthodes statistiques est alors nécessaire pour mettre en relation cette information et les propriétés intrinsèques recherchées. De ce point de vue, un spectre d'absorbance en spectroscopie proche infrarouge est analogue à un spectre de vibration acoustique ; les mêmes méthodes numériques peuvent être utilisées.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

44

Loïc, Jégou. "Caractérisation rapide des propriétés en fatigue d'un polymère renforcé par des fibres courtes, pour une application automobile." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00824220.

Full text

Abstract:

L'utilisation de polymères thermoplastiques renforcés par des fibres de verre courtes (SGFRT) est en constante progression dans le domaine automobile car ils offrent de nombreux avantages : gains de masse, intégration de fonctions combinée à des géométries complexes et gain de productivité du fait de cadences élevées. Le Polyamide renforcé à 50% en masse, par des fibres de verre courtes, propose un très bon compromis technico-économique pour des applications sous capot moteur, y compris pour des composants structuraux. Ces applications nécessitent un dimensionnement à la fatigue fiable et optimisé. Les campagnes de caractérisation classiques se heurtent à la fois à la sensibilité thermomécanique à la fréquence de sollicitation et à la multiplicité des facteurs influents (process, environnement, multi-axialité, cumul, ...). Nous avons donc mis au point un protocole de caractérisation rapide à base d'essais d'auto-échauffement : cette technique, accompagnée d'un critère énergétique, permet un gain de temps considérable pour l'évaluation des différentes courbes d'endurance. Elle permet l'obtention d'une courbe d'endurance déterministe en moins de 2 jours et offre ainsi la possibilité d'étudier différents paramètres influents (géométrie, reprise en humidité, orientation des fibres, longueur des fibres, ligne de soudure ...). Son application à la caractérisation d'éprouvettes de structures et d'une structure industrielle a également illustré la pertinence de cette approche.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

45

Benlatreche, Yacine. "Contribution à l'amélioration de la durée de vie d'outils carbure pour l'usinage du MDF (Medium Density Fiberboard) par application de dépôts ternaires (CrAlN, CrVN) et modification de l'arête de coupe." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00604028.

Full text

Abstract:

Dans ce travail, de nouveaux traitements de protection, à base de couches minces dures, de type nitrures des métaux de transition, ont été développés en vue d'améliorer la tenue de service d'outils destinés à l'usinage de MDF (Medium Density Fiberboard). En raison des sollicitations sévères auxquelles l'arête est soumise, ces revêtements doivent avoir de bonnes propriétés physicochimiques, mécaniques et tribologiques. Compte tenu des travaux précédents où des résultats prometteurs avaient été obtenus en utilisant des films de CrN, nous avons voulu améliorer les principales caractéristiques de ce système binaire en lui ajoutant des éléments métalliques tels que l'Al et le V. De ce fait, des couches de CrAlN et CrVN ont été réalisées par pulvérisation dual magnétron RF. Nous nous sommes intéressés en particulier à l'effet du pourcentage d'Al et de V respectivement sur les propriétés de CrAlN et CrVN. Dans un deuxième temps, les revêtements optimaux ont été par la suite, réalisés sur des plaquettes en carbure de tungstène utilisées en usinage de trois types de MDF (Standard, Hydrofuge et Ignifugé) et en tenant compte de l'épaisseur et du profil de densité de chaque panneau. Une procédure de pré-rodage des plaquettes carbure a été mise au point et les revêtements ont été effectués à la fois sur des plaquettes pré-rodées ou non. Les résultats indiquent que l'utilisation des films minces pouvait apporter des améliorations significatives en termes de résistance à l'usure et qu'une préparation préalable par pré-rodage était fortement conseillée pour permettre une meilleure adhérence de la couche

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

46

Peyneau, Pierre-Emmanuel. "Etude du comportement et du compactage de pâtes granulaires par simulation numérique discrète." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00667564.

Full text

Abstract:

De nombreux matériaux du génie civil, comme le béton ou les enrobés bitumineux, sont des pâtes granulaires, c'est-à-dire des suspensions dont la concentration volumique en inclusions solides est très élevée. Ce travail porte sur la modélisation et la simulation numérique discrète du comportement et du compactage de pâtes granulaires 2D non browniennes et non colloïdales constituées de grains élastiques rugueux de forme circulaire, baignant dans un liquide newtonien de très grande viscosité. Après avoir introduit un modèle de pâte granulaire dans lequel le seul effet du liquide est d'induire des interactions de lubrification entre paires de grains proches, nous présentons une méthode numérique quasi-statique permettant de simuler le comportement de ces systèmes lorsqu'ils sont soumis à un état de contrainte donné. L'étude de l'état d'équilibre adopté par une pâte granulaire lubrifiée lorsqu'on lui applique une pression isotrope montre que, dans la limite où la rugosité des grains est nulle, un tel système se comporte comme un assemblage sec de grains non frottants. C'est la raison pour laquelle nous étudions ensuite le comportement de ces assemblages en 3D lorsqu'on les soumet à des chargements statiques anisotropes ainsi qu'à des essais de cisaillement simple dans la limite quasi-statique. Nous montrons en particulier que les coefficients de frottement interne statique et dynamique sont non nuls et coïncident, que ces assemblages ne présentent aucune dilatance et qu'ils satisfont un critère de rupture de Lade-Duncan. Le comportement d'une pâte granulaire lubrifiée 2D faite de grains de rugosité finie soumise à un cisaillement maintenu est ensuite analysé et nous comparons nos résultats avec ceux obtenus en cisaillant des assemblages granulaires secs 2D. Finalement, nous étudions de manière détaillée les paramètres influençant le compactage d'une pâte granulaire lubrifiée et mettons en évidence la réduction de la mobilisation du frottement intergranulaire accompagnant la densification du matériau.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

47

Bouassida, Y. "Modélisation du comportement des dallages industriels." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00580851.

Full text

Abstract:

Ce travail de recherche vise à proposer et à valider une modélisation fine des dallages pour le calcul des déplacements et des contraintes créés par des chargements de courte et de longue durée. On ne s'intéresse qu'au cas particulier des dallages industriels rigides en béton non armé. Cette recherche se situe dans un contexte global, visant à améliorer les règles de dimensionnement des dallages existants actuellement en France. Tous les spécialistes du domaine confirment que le fonctionnement des dallages industriels est fortement marqué par les effets du retrait du béton, en particulier par le caractère non uniforme de sa distribution sur l'épaisseur du dallage. Ces effets ont une influence significative sur le comportement des dallages, surtout lorsqu'ils sont couplés à des variations de température dans l'épaisseur. Une analyse poussée de ce phénomène s'est imposée et a été menée. On traite ensuite de l'utilisation du logiciel aux éléments finis CESAR-LCPC appliqué à la modélisation des dallages, ainsi que des résultats obtenus. Des simulations variées des dallages isolés, puis goujonnés, sont effectués sous des chargements mécaniques et thermiques, à l'aide d'un modèle tridimensionnel multicouche élastique, prenant en compte la possibilité d'un décollement entre le dallage et sa fondation. Ce travail de modélisation aboutit à la conception d'un module spécifique aux dallages, greffé sur CESAR-LCPC. Ce module facile à l'accès servira à simplifier les différentes étapes pour modéliser un dallage, sans avoir vraiment besoin de maîtriser CESAR-LCPC. Ce module est utilisé pour comparer les résultats de CESAR-LCPC à ceux d'autres logiciels issus de la profession (TASPLAQ et DALLIA).

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

48

Idiart, Martin. "Comportement macroscopique et statistiques des champs dans les composites viscoplastiques." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002202.

Full text

Abstract:

La plus part des matériaux présentant un intérêt en ingénierie et sciences physiques sont intrinsèquement hétérogènes, comme par example les composites renforcés, les matériaux poreux, et les solides polycristallins (e.g., métaux, glace, plusieurs roches). Un problème fondamental en mécanique des matériaux réside dans l'estimation de la réponse macroscopique de tels matériaux hétérogènes à partir des propriétés et de l'arrangement géométrique (microstructure) de leurs constituants. En plus, l'incorporation de l'effet des processus locaux (e.g., évolution de la microstructure, endommagement, ecruisage, recristallisation) sur la réponse macroscopique exige des connaissances statistiques sur la distribution spatiale des champs locaux dans le matériau. A cet effet, nous avons développé des méthodes non-linéaires d'homogénéisation capables de fournir des estimations non seulement du comportement macroscopique mais également des statistiques des champs dans les composites viscoplastiques. Ces méthodes sont basées sur des principes variationnels convenablement conçus, qui se servent d'un composite linéaire de comparaison choisi de façon optimale, permettant une conversion directe des estimations linéaires aux estimations correspondantes pour les potentiels effectifs des composites non-linéaires. Afin d'extraire des estimations des statistiques des champs à partir de ces méthodes, nous proposons une nouvelle procédure basée sur l'utilisation de potentiels effectifs convenablement perturbés. Au moyen de cette procédure sont obtenues des estimations pour les premiers moments des champs locaux dans chaque phase, qui sont conformes aux estimations correspondantes pour le comportement effectif. De plus, contrairement aux approches précédantes, cette procédure n'est pas limité aux premiers et seconds moments, et peut être employée pour estimer les moments d'ordre supérieur, aussi bien que la moyenne par phase des fonctions (convexes) plus générales des champs. Des résultats sont donnés pour des composites biphasés à microstructures particulaires et aléatoires, isotropes transverse ou isotropes. La pertinence de ces résultats est évaluée en les comparant aux résultats exacts correspondant à des matériaux stratifiés séquentiels non-linéaires. Les estimations obtenues s'avèrent en bon accord avec les résultats exacts, même pour des non-linéarités élevées pour lesquelles les champs de déformation sont fortement hétérogènes.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

49

Kacem, Ahmed. "Etude de la capacité limite de déformation dans le procédé de relevage de bord par expansion." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840726.

Full text

Abstract:

Le procédé de soyage qui consiste à réaliser un relevage du bord dans un trou préalablement poinçonné ou percé a été étudié sur deux tôles en aluminium A1050-H14 et A6061-O. Une caractérisation mécanique a été effectuée en utilisant des essais de traction et de cisaillement (monotone et cyclique). En bénéficiant des résultats de cette caractérisation, des modèles éléments finis 2D et 3D de soyage ont été développés en utilisant des critères de plasticité isotrope et anisotrope (Hill 1948). Ces modèles ont été améliorés par la technique de remaillage et la prise en compte de l'endommagement en utilisant un modèle non couplé puis un modèle couplé. Des outils de presse ont été également conçus, fabriqués et exploités pour mener des expérimentations destinées principalement à valider les résultats numériques.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

50

Sciumè, Giuseppe. "Thermo-hygro-chemo-mechanical model of concrete at early ages and its extension to tumor growth numerical analysis." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907395.

Full text

Abstract:

The aim of the PhD thesis has been the development of two multi-physics models based on common theoretical basis, but applied to two very different areas: i) the study of the behavior of concrete at early age, essentially for the prevention of early cracking and related issues- ii) the analysis of physical, chemical and biological processes that govern growth and development of cancer. The development of a numerical tool to model concrete at early age is of great importance for the design of durable and sustainable structures. The model has been implemented on the finite element code CAST3M (developed by CEA), also it was validated and nowadays allows multiple applications: study of stresses and cracking phenomena in young concrete, thermal and hygral gradients, autogenous and drying shrinkage, inhibition of hydration caused by drying, creep, stress redistribution, study repairs, etc.. In the fight against cancer, it is clear that the advance of medical strategies based on numerical analysis have a critical scientific interest and can have a great social impact. The equations which govern the thermo-hydro-chemo-mechanical behavior of concrete at early age have may formal analogies with those used to model tumor growth. Hence, these equations have been readapted and a novel mathematical model for tumor growth has been developed. The model was implemented in Cast3M and the first numerical results have been encouraging since very close to the experimental data present in the literature.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Dissertations / Theses on the topic 'Mechanical engineering|Physics|Materials science'

Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles