Academic literature on the topic 'Relaxation contrainte'

L’étude du comportement en fluage et en relaxation de matériaux soumis à des conditions sévères en termes de température, de contrainte et de déformation est nécessaire mais parfois coûteuse avec les essais classiques. En effet, ces essais, particulièrement celui du fluage, sont très consommateurs de temps, ils peuvent durer plus d’une année. Pour ramener cette durée d’essais à quelques minutes, nous proposons d’utiliser l’indentation instrumentée qui, avec l’évolution des conditions d’application de la charge et du déplacement de l’indenteur, permet de solliciter le matériau dans des conditions de chargement proches de celles imposées dans les essais classiques. Dans cette étude, nous proposons d’étudier le comportement de deux aciers au chrome utilisés pour la fabrication d’appareils sous pression. Il s’agit des aciers à 9 % de chrome (T91) et à 2,5 % de chrome (T22), l’objectif étant de classer les matériaux selon leur sensibilité au fluage et à la relaxation. Dans ce travail, nous nous limitons à l’indentation à température ambiante pour étudier l’applicabilité de la technique d’indentation. En fluage, nous déterminons le coefficient de sensibilité à la contrainte et en relaxation le coefficient d’homothétie défini dans la théorie de Hart. L’intérêt de ces deux coefficients est qu’ils sont liés, l’un est l’inverse de l’autre, ce qui permet de comparer les deux modes de sollicitation.

Nous modélisons ici plusieurs problèmes de Transport et de Gestion de Flux à l'aide d'un flot entier et d'un multiflot fractionnaire couplés par une contrainte de capacité. Pour le problème ainsi obtenu, nous proposons différents schémas de résolution par relaxation et décomposition, qui induisent la recherche d'un flot auxiliaire dont la partie entière supérieure doit minimiser un certain coût. Nous proposons une heuristique pour ce problème auxiliaire et discutons divers cas particuliers.

This article describes a model, developed by the Structural Analysis Division of Statistics Canada, that helps analyse the economic implications of policy decisions in the environment of a supply-constrained economy. The Canadian input-output model is modified to introduce constraints on the uses of some commodity or industry products. These constraints take the form of limits on the availability of commodities for some uses, constraints that ensure that some minimum levels of final demand for each commodity are satisfied, and capacity constraints on the outputs of industries. Given these constraints, a linear function of the activity levels is maximized. The resulting solution gives a vector of activity levels, and also corresponding final demands that are optimal in terms of the objective function. The use of the model is illustrated by analyzing the 'optimal' allocation of industrial outputs in the face of a reduction in the availability of the commodity, 'crude mineral oils', for industrial uses. Two objective functions are used: total employment, and total wages, salaries and supplementary labour income. For each objective function, a ranking of the industries is defined by the solutions of the model. Experience with this model leads us to conclude that it is useful in indicating which industries are of primary interest in a specific shortage situation, rather than in setting exact values of cutbacks to impose on industries. In the conclusion, relaxation of the major assumptions underlying the model and some possible extensions are discussed.

Pour améliorer la caractérisation et le dimensionnement des disques de turbines pour les moteurs d’avion, le motoriste Safran Aircraft Engines (SAE) développe des modèles de comportement, des lois d’endommagement et des critères de fatigue plus adaptés aux chargements réels. Pour aider à cette démarche, le but de cette étude est de développer un modèle de plasticité adapté à l'Inco718DA (un alliage à base nickel utilisé dans la fabrication des turbines haute pression), capable de représenter différents chargements (monotone, cyclique symétrique et non-symétrique). La proposition puis l'identification du modèle a été possible grâce à une campagne expérimentale favorisant des tests complexes et innovants aux essais de fatigue nombreux et coûteux. Les essais faits incluent un essai monotone avec décharges élastiques, un essai multi-niveau à Rε=-1 et deux essais multi-niveau à Rε=0 pour mieux caractériser la relaxation de la contrainte moyenne et un essai pour quantifer le rochet. Le comportement cyclique du matériau a été identifié en utilisant un écrouissage cinématique non saturant avec des éléments s'inspirant de la surface mémoire de Chaboche. Un des défis a été d'obtenir des boucles stabilisées "pointues" dans un régime de plasticité cyclique saturante, en utilisant une évolution du paramètre Γ en fonction de la déformation plastique équivalente maximale (prefacteur du terme de rappel de la loi d'écrouissage cinématique).Une deuxième difficulté apparaît dans la description de la relaxation de la contrainte moyenne, phénomène complexe avec un impact considérable sur la durée de vie en fatigue. Dans le chapitre 3, un modèle est proposé pour la caractérisation de la relaxation partielle de la contrainte moyenne. Une originalité du modèle est l'idée que la relaxation incomplète est une conséquence directe de la différence entre la charge et la décharge de la boucle de hystérésis. Le paramètre choisi pour décrire cette différence a été le préfacteur du terme de rappel Γ, pour lequel la thermodynamique donne de la liberté. Par rapport à d'autres lois d'écrouissage confirmées, notre modèle présente l'avantage d'utiliser un seul terme de rappel, mais avec une formulation plus complexe. En plus, le modèle est incrémental (écrit en taux/en vitesse), il peut donc prendre en compte des chargements complexes tels que aléatoires ou plus simplement tels que dans les essais multi-niveaux pilotés en déformation. Dans le dernier chapitre de la thèse, une campagne biaxiale vaste est présentée, avec les développements pour réaliser des essais biaxiaux pilotés en déformation. La campagne biaxiale a été réalisée sur des éprouvettes cruciformes en utilisant des capteurs LASER et des mesures de champs mono et stéréo analysées en utilisant la Corrélation d'Images Numeriques (CIN). Pour analyser la relaxation de la contrainte moyenne en biaxial un moyen de mesure et de contrôle fiable a dû être développé, adapté aux déformations plastiques élevées qui apparaissent dans la région d'intérêt de l'éprouvette. En utilisant la corrélation d'images intégrée (I-CIN) avec des fonctions de forme adaptées sur un seul élément et des calculs sur GPU, on a obtenu des fréquences de mesure de 100~Hz. En plus, avec sa précision et vitesse, I-CIN a été une technique adaptée pour contrôler une machine d'essais multiaxiale hydraulique. Un résultat important obtenu quand on a réalisé des essais equi-biaxiaux pilotés en déformation a été l'observation d'une relaxation de la contrainte moyenne très faible par rapport au cas uniaxial. Ce résultat doit être pris en compte dans les études futures avec des calculs éléments finis sur l'éprouvette complète
To improve the characterization and design of aircraft engine turbine disks, the propulsion systems manufacturer Safran Aircraft Engines (SAE) develops constitutive equations, damage laws and fatigue criteria that are more adapted to real loadings. As part of this effort, the purpose of the current study is to develop a plasticity model for Inco718DA (a nickel-based alloy used in the manufacturing of high-pressure turbine disks), capable of representing several loading conditions (monotonic, symmetrical and non-symmetrical cyclic loading). The identification of the model was possible thanks to a uniaxial campaign, favoring a few but complex, innovative, tests to numerous costly fatigue tests. The tests we performed include a monotonic test with elastic discharges, a multi-level Rε = -1 test and two multi-level Rε = 0 tests that better quantify the mean stress relaxation and a test to identify ratcheting. The cyclic behavior was identified using a non-saturating kinematic hardening law with elements of Chaboche's memory surface. One of the challenges was to obtain sharp stabilized loops in a saturated cyclic plasticity regime, which was possible using parameter Γ evolving with respect to the maximum equivalent plastic strain, in the back-stress of kinematic hardening rule.A second difficulty appears in the description of mean stress relaxation, which has a considerable impact on fatigue lifetime. In chapter 3, a model is proposed for the description of the incomplete mean stress relaxation. One of the originalities is the idea that incomplete mean stress relaxation is a direct consequence of the difference between the loading and the unloading part of the hysteresis loop. The parameter we used to describe this difference, was the prefactor of the back-stress term Γ, for which the thermodynamics allows liberty. When compared to confirmed kinematic hardening laws that model non-zero mean stress relaxation, our model presents the advantage of using only one backstress, even if its description is more complex. Moreover, the model is incremental (written in a rate form in chapter 3 section 5) so it can take into account complex loadings such as multi-level strain-controlled tests.In the last chapter of the thesis, a vast biaxial campaign is presented, along with developments to make biaxial strain-controlled tests. The biaxial campaign was performed on cross-shaped samples using LASER sensors, mono and stereo full-field measurements using Digital Image Correlation (DIC). In order to analyze biaxial mean stress relaxation, a reliable measurement and control method had to be developed for the high plastic strains occurring in the region of interest of the sample. By using an Integrated-DIC (I-DIC) algorithm with adequate shape functions on one element and GPU computations we were able to obtain measurement frequencies of 100 Hz. Moreover, with its precision and speed, I-DIC proved to be a suitable technique for controlling a biaxial hydraulic machine. An important result obtained when performing equi-biaxial I-DIC strain-controlled tests was that there was very little biaxial mean stress relaxation, with respect to the uniaxial case. This result will have to be taken into account in future studies when performing finite element computations of the whole sample

Les polymères semi-cristallins font l'objet de nombreuses recherches scientifiques visant à comprendre leurs mécanismes de déformation microscopiques. Néanmoins, les modèles présentés aujourd'hui dans la littérature n'abordent que rarement les essais mécaniques avec décharge et les essais cycliques en grandes déformations. Les raisons de ces insuffisances sont surtout liées à la difficulté d'établir une description physique mettant en jeu la multiplicité des processus de réorganisation interne. Aussi, un élément important du comportement mécanique du polymère semi-cristallin est souvent ignoré, il s'agit de la notion d'état relaxé. Dans le cadre du formalisme D. N. L. R. (Distribution of Non Linear Relaxation) nous nous intéressons de plus près à ces deux aspects du comportement mécanique: multiplicité des processus et état relaxé. Pour clarifier ses deux notions nous nous sommes donné pour objectif de caractériser l'état relaxé en grandes déformations et de le modéliser en exploitant la thermodynamique de processus irréversibles tout en prenant en compte l'aspect microscopique de la déformation. La distribution des poids des différents modes de dissipation est décrite suite à des observations issues d'un essai clip test. Le matériau utilisé est le polyéthylène à Haute Densité moléculaire PEHD. Les essais sont effectués selon la technique de VideoTraction. Le module de l'état relaxé mesuré lors du chargement en traction est nettement plus important que celui mesuré lors de la décharge, ce qui traduit un phénomène d'endommagement. Nous avons montré que l'irréversibilité de l'état relaxé impose qu'il soit modélisé par une fonctionnelle qui intègre les effets de mémoire et d'endommagement. Par ailleurs, l'essai dip test a révélé la présence d'un cross over mécanique. Une étude bibliographique nous a montré que ce phénomène est lié à la multiplicité des processus, et nous a incité à réexaminer la partition modale intervenant dans la loi de comportement DNLR. Nous avons montré que le modèle physique ainsi élaboré est capable de reproduire des chargements complexes, notamment les essais cycliques avec relaxation, et de prédire des comportements très dépendants de l'histoire du chargement et liés à la non réversibilité de l 'état relaxé
The semicrystalline polymers are the subject of many scientific researchs aiming to understanding their microscopic mechanisms of deformation. Nevertheless, the modelling which we currently find in the literature do not approach the mechanical tests with unloading or the cyclic tests at large strains. Among the reasons of these insufficiencies appears themultiplicity of the internal reorganization processes which is seldom described finely in the physical modelling. Moreover, a main aspect of the semicrystalline polymer behaviour is often ignored, it acts of the relaxed state. Within the framework of formalism Distribution of Non Linear Relaxation (D. N. L. R. ), we are interested more closely in these two aspects of the mechanical behaviour: multiplicity of the mechanisms, relaxed state. To clarify these two concepts, the objective was to characterize the relaxed state at large strains and to propose a physical modelling based on the thermodynamics of irreversible processes and on the microscopic aspects of the deformation. The distribution of the weights of the various modes has been described following observations given by a clip tests. The material used is the High Density Polyethylene HOPE. The tests were carried out with VideoTraction technology. The relaxed state modulus measured during tension loading is definitely more important than that of the unloading, which translates a damage phenomenon. The irreversibility of the relaxed state imposes that the modelling must use a functional formulation which integrates the memory effect and damage. In addition, the dip test has shawn the presence of mechanical cross over. A bibliographical study showed that this phenomenon is closely related to the processes multiplicity. Thus, we have shawn that the modal partition adopted in practice has to be re-examined. We have shawn that the modelling set up is able to reproduce complex loadings, in particular the cyclic tests with relaxation, and to predict behavior very depending on the. Loading history and the irreversible relaxed state

Une nouvelle methode est proposee pour decrire la modification de la loi d'ecrouissage de la couche superficielle affectee par grenaillage. Etude experimentale. Evolution des contraintes residuelles prevue par le modele

Par des méthodes de spectroscopie ultra-rapide, nous avons étudié la relaxation de spin excitonique dans des couches de GaN épitaxiées sur des substrats de saphir et SiC. En nous appuyant sur les règles de sélection pour les transitions optiques, nous avons utilisé des impulsions laser polarisées ultra-courtes (~ 100 fs) pour réaliser l'orientation optique des populations excitoniques et étudier leur évolution temporelle. Nous déduisons, de l'observation d'une transition induite exciton-biexciton, que le processus de Bir-Aronov-Pikus, qui met en jeu la relaxation en bloc du spin de l'exciton, joue un rôle négligeable par rapport à la relaxation du spin des porteurs individuels. En outre, nous montrons que la grande densité de dislocations traversantes, générées pendant l'hétéroépitaxie de GaN sur un substrat désaccordé en paramètre de maille, favorise la relaxation de spin via le mécanisme d'Elliott-Yafet. La dépendance en température de la dynamique de spin vient conforter cette interprétation. Nous montrons également que la structure de la bande de valence a une forte influence sur la relaxation du pseudo-spin du trou. En particulier, celle-ci est ralentie lorsque l'éclatement en énergie ∆EAB entre les bandes de trous -lourd et -léger est supérieur à l'élargissement inhomogène Γ des transitons excitoniques. Un fort taux de polarisation circulaire de DR/R (~50%) est également déterminé dans ce cas. Au contraire, lorsque Γ > ∆EAB, les résonances A et B se recouvrent et le système est alors équivalent à une structure blende de zinc dans laquelle le sommet de la bande de valence est quatre fois dégénéré. Le taux de polarisation de DR/R est alors plus faible (~10%) et les temps de relaxation de spin plus courts.

Ces travaux s'inscrivent dans une problématique de détermination de marqueurs du vieillissement de polymères hautes performances pour des applications d'isolation électrique dans l'industrie aéronautique. La majorité des câbles de puissance est composée d'un enroulement successif de poly(tétrafluoroéthylène) PTFE et de poly(imide) PI. Ces recherches sont focalisées sur l'analyse des effets d'un vieillissement thermo-oxydatif sur la structure physico-chimique de ces polymères pour interpréter les modifications des propriétés thermomécaniques et électriques. Dans le cas du PTFE, les relaxations enthalpiques et mécaniques sont fortement impactées par l'évolution de la structure chimique due à un mécanisme de dégradation par dépolymérisation. Les valeurs de l'enthalpie de cristallisation et de l'amplitude du mode de relaxation mécanique ß associé à la transition cristal/cristal, peuvent être utilisés comme des marqueurs du vieillissement pour le PTFE. Pour le PI, les modifications de la structure chimique par un mécanisme de scission - recombinaison mettent en évidence la formations d'hétérogénéités impactant la sorption et le transport de charges électriques en spectroscopie diélectrique dynamique. L'évolution du mécanisme de diffusion ainsi que l'énergie d'activation de la conductivité électrique constituent des marqueurs pertinents du vieillissement pour le PI
This work deals with the determination of ageing markers of high-performance polymers for electrical insulation applications in aeronautics. Most of power cables are made of a successive winding of poly(tetrafluoroethylene) PTFE and poly(imide) PI. This research is focused on the effects of thermal ageing on the physico-chemical structure of these polymers in order to link them to changes in thermomechanical and electrical behaviours. For PTFE, enthalpic and mechanical relaxations are strongly impacted by changes in chemical structure associated to a depolymerisation mechanism. The values of the enthalpy of crystallization and of the amplitude of the ß mechanical relaxation associated with the crystal/crystal transition, can be used as markers of thermal ageing for PTFE. For PI, changes in the chemical structure associated to the scission - recombination mechanism, highlight the formation of heterogeneities, modifying sorption process and electrical charge transport as measured in broadband dielectric spectroscopy. The evolution of the diffusion mechanism and of the activation energy of the electrical conductivity, constitute pertinent ageing markers for PI

Considérons un cas d’étude dans lequel les données produites par différentes techniques ont été obtenues en divers points d’une masse rocheuse où les effets topographiques sont très probablement significatifs. Les mesures ont été effectuées pour la conception du réseau hydroélectrique. Le réseau comprend une conduite hydraulique ainsi qu’une nouvelle centrale souterraine placée à mi-parcours de la conduite et sera principalement creusé dans le granite. Les diverses données ont été intégrées à un modèle continu équivalent afin d’évaluer le champ de contrainte régional et ainsi d’extrapoler les résultats des divers tests au volume de masse rocheuse concerné par le plan hydroélectrique. L'intégration des essais in situ et du modèle permet de déterminer les variations spatiales du champ de contrainte. Il est ainsi possible d’identifier le mécanisme de chargement à l’origine du champ de contrainte mesuré ainsi que le comportement rhéologique à long terme du géomatériel équivalent considéré
A case study is considered in which data produced by different techniques have been gathered in various locations within a rock mass in which topography effects are most likely significant. Measurements were performed for the design of a re-powering scheme that includes a new hydraulic conduit and an underground cavern that will primarily be excavated in granite. An integrated approach for extrapolating the results from the various in situ tests to the rock mass volume of interest for the hydroelectric power scheme is presented. This approach includes the development of an equivalent continuum mechanics model. The integration of in situ tests and numerical modelling enables to determine the stress spatial variation which helps ascertain the loading mechanism at the origin of the measured stress field as well as the long-term rheological behavior of the equivalent geomaterial under consideration

Ce travail est une contribution à l’étude de la transition vitreuse et de la relaxation structurale des verres. L’ensemble du travail suit deux axes: une étude expérimentale concernant un polymère linéaire (PLLA) avec différents taux de cristallinité et la simulation numérique qui utilise le modèle du Bond Fluctuating Length (BFL) en simulation Monte Carlo. Dans un premier temps, il a été montré que la présence d’une phase cristalline au sein du PLLA change peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. Néanmoins, pour des taux intermédiaires, cette phase cristalline peut conduire à une séparation de la phase amorphe en deux phases distinctes, l’une éloignée de l’influence cristalline et une seconde plus proche des cristaux qui interagit avec eux ayant, présentant ainsi une mobilité moléculaire plus réduite. Dans un second temps, il a été montré qu’il était possible de simuler la transition vitreuse en choisissant deux potentiels d’interaction : le Lennard-Jones (inter-moléculaire) et le potentiel de Liaison (intra-moléculaire). Cependant, le choix du poids relatif d’un potentiel par rapport à l’autre est prépondérant dans l’obtention du résultat. Des traitements isothermes à des températures inférieures à celles du liquide ont mis en évidence deux phénomènes : à basses températures est observée la relaxation d’un liquide figé tandis que pour des températures juste en dessous du liquide est observée une mise en ordre du système au cours du temps de recuit
This work is a contribution to the study of the glass transition and of the relaxation phenomenon in glasses. This study is divided into two axis: a/ an experimental study on a linear polymer (PLLA) with different crystallinity degrees and b/ a Monte Carlo computer simulation using the Bond Fluctuating Length (BFL) model. In the first part, the presence of a crystalline phase in PLLA has been shown to have a weak influence on the amorphous phase molecular mobility. However, for intermediate degrees, this crystalline phase can lead to an amorphous phase separation: one phase far and free from the crystal influence, a second phase, closer to the crystals, interacting with the latters and so presenting a lower molecular mobility. In the second part of the work, the glass transition has been simulated using two interaction potentials: a Lennard-Jones (inter-molecular) and a Bond Length (intra-molecular). However, the choice of the ration between this two potential is of a great importance in regard of the result obtained. Isothermal treatments at temperature lower than the ones of the liquid has enlightened two phenomena: at low temperatures is observed the relaxation of a frozen liquid as at temperatures just under the liquid state, an ordering appears during the annealing time

Nous avons mis au point un dispositif de recuit dynamique sous air et sous contrainte mecanique destinee a recuire des rubans metalliques amorphes dans leur courbure finale d'utilisation. La methode est basee sur un auto-chauffage par effet joule. Le ruban qui est soumis a une contrainte de traction est porte a des temperatures tres elevees pendant des temps tres courts (10 secondes). La temperature maximale du recuit a ete mesuree au moyen d'un pyrometre a radiation apres determination de l'emissivite totale a l'aide d'un dispositif experimental simple. Pour simplifier le controle des parametres essentiels de ce procede, des asservissements de temperature et de traction appliquee ont ete mis au point. Deux types d'alliages ont ete etudies, un a base de fer tres magnetostrictif (m2605s2) et un autre a base de cobalt (v6025) peu magnetostrictif. Plusieurs recuits dynamiques ont ete realises dans differentes conditions de temperature, de vitesse et de traction appliquee (de 9 a 100 mpa). Pour l'alliage a base fer les resultats experimentaux montrent une amelioration notable des proprietes magnetiques a basse frequence avec un leger optimum (480c, 1cm/s et 18,8 mpa). Ces proprietes magnetiques sont comparables a celles obtenues apres un recuit conventionnel. En ce qui concerne l'alliage a base cobalt les proprietes magnetiques sont meilleures a haute frequence avec un effet tres visible de la traction appliquee. Les observations des structures en domaines par effet kerr montrent une anisotropie tres marquee longitudinale pour l'echantillon m2605s2 et transverse pour l'echantillon v6025. L'evaluation des taux de relaxation structurale et le suivi de l'evolution de la temperature de curie ont ete effectues a l'aide de la calorimetrie differentielle a balayage. L'etude du comportement mecanique en regime statique des deux types d'alliages a ete egalement effectuee. Une etude complementaire de l'etat structural par un suivi de l'evolution du volume libre apres divers recuits au moyen de l'annihilation des positrons a ete realisee. Une explication possible des cinetiques de relaxation a partir du modele propose par taub ainsi qu'une tentative d'explication des anisotropies magnetiques induites lors du recuit dynamiques ont ete etablies