Dissertations / Theses: 'Résistance thermique de contact'

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Yin-Zhang, Xiaojing. "Détermination de résistances thermiques de contact en géométrie cylindrique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL131N.

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Abstract:

Cette étude est consacrée à la modélisation et a la mise au point de techniques de mesure de la résistance thermique de contact entre deux couches cylindriques. Nous avons développé un modèle tridimensionnel du transfert de chaleur en régime permanent. Ce modèle sert d'une part, à prédire le comportement thermique de deux cylindres en contact, et d'autre part, à analyser l'influence des divers paramètres mécaniques et thermiques sur la résistance de contact. Il ressort de l'analyse des calculs que, sauf cas exceptionnels, il est toujours possible de simplifier l'étude thermique de la résistance de contact entre deux cylindres par l'étude du contact entre deux plans. L'étude expérimentale porte sur la caractérisation de la résistance thermique de contact entre deux pièces d'un moteur à explosion. A cet effet, trois dispositifs expérimentaux ont été mis en place. La méthode impulsionnelle (méthode flash) s'avère être bien adaptée à la mesure de résistance thermique de contact pour des échantillons en géométrie cylindrique. Cette étude a permis de mettre en évidence l'influence de paramètres tels que: la pression de frettage, le matériau de l'échantillon, la température et l'épaisseur de l'échantillon. L'ensemble des résultats expérimentaux en régime transitoire et en régime permanent sont cohérents et en accord avec le modèle théorique

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Marchand, Anne-Sophie. "Etude de la résistance thermique de contact à l'interface de solides déformables en frottement." Lyon, INSA, 1998. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1998ISAL0113/these.pdf.

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Abstract:

L'objectif de ce travail était d'introduire dans les codes de calcul de mise en forme des paramètres thermiques d'interface outil-lopin prenant en compte leur dépendance vis-à-vis de l'ensemble des paramètres thermo-physiques et rhéologiques. L'étude numérique proposée, a été fondée sur un modèle microscopique du contact dans lequel, l'outil parfaitement rigide crée, par son déplacement, une vague plastique déformable à la surface du lopin. Elle a permis de déterminer des expressions analytiques de la Résistance Thermique de Contact (RTC) en fonction des paramètres géométriques du contact et des propriétés des matériaux et du lubrifiant. Un dispositif expérimental a été mis en place pour valider les corrélations dans le cas de contacts secs. Une validation supplémentaire a été réalisée en comparant les RTC issues des corrélations aux résultats obtenus à partir de modèles de contact existants. Les corrélations ont été introduites dans le code de calcul de mise en forme POLLUX, qui considérait jusqu'à présent une
A numerical study is realised to estimate the Thermal Contact Resistance (TCR) between the tool and the workpiece during forming processes. The approach is based on a thermo-mechanical microscopic model of the contacting surfaces which assumes that during the relative motion between the tool and the workpiece, the perfectly rigid tool asperities create plastic waves on the workpiece contact surface. Empirical relationships are proposed, to determine the TCR as a function of the interface geometry and the thermal properties. The predictive capability of the relationships is obtained by comparing its outputs with the TCR determined from the numerical calculation. Furthermore, an experimental set up is designed so as to compare the experimental and the numerical values of the TCR and to validate the correlations for dry contacts. Another validation is also done by comparing the results with other thermal models for a particular geometry. These correlations are introduced in the numerical code of hot forming processes

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Milos̆ević, Nenad. "Mesure de la diffusivité thermique et de la résistance de contact thermique des couches minces sur des substrats par la méthode impulsionnelle." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0025/these.pdf.

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Abstract:

Le but de ce travail est d’analyser et d’améliorer, en lui apportant les développements nécessaires, la méthode impulsionnelle pour la détermination de la diffusivité thermique et de la résistance thermique de contact de couches minces déposées sur des substrats. Afin d’atteindre cet objectif, ce travail a été structuré selon les trois volets suivants : 1. Des recherches théoriques, comprenant des résolutions analytiques et numériques de systèmes d’équations différentielles de conduction de la chaleur, avec les conditions initiales et aux limites correspondantes, 2. Des recherches numériques, portant sur des méthodes et procédures d’estimation de paramètres pouvant être mises en œuvre dans ce cadre d’objectifs, 3. Des recherches expérimentales, portant sur des modifications et le développement du dispositif de mesure, ainsi que la réalisation de diverses expériences. Dans le premier volet, on a élaboré plusieurs modèles thermiques correspondant à la conduction mono- et bidimensionnelle à travers un système bicouche avec des conditions générales et particulières. Dans le deuxième volet, afin d’étudier les possibilités d’estimation des paramètres inconnus, telle la diffusivité thermique d’une couche mince, en présence d’incertitudes sur les paramètres connus, on a appliqué et développé deux procédures différentes d’estimation paramétrique : l’une directe, avec des paramètres originaux, et l’autre optimale, avec des paramètres modifiés. Enfin, dans le troisième volet de ce travail, on a étudié des problèmes expérimentaux, liés à l’utilisation d’un dispositif complexe, on a développé un autre dispositif pour des mesures bidimensionnelles et appliqué ces différents dispositifs, ainsi que les procédures et modèles thermiques établis au cours des études précédentes, à des échantillons revêtus de différentes couches minces
The purpose of this work is to revise and improve one, as well as establish and develop the other pulse method for the measurements of thermal diffusivity and thermal contact resistance of thin layers deposited on substrate. To carry out this mission, the work was directed to following three axes: 1. Theoretical studies, having included both analytical and also numerical resolutions of heat conduction differential equations, for the corresponding initial and boundary conditions. 2. Numerical studies, having contained methods and procedures of parameter estimation, being applied in the particular problem. 3. Experimental studies, having implied modifications and development of the experimental setup, as well as execution of different experiments. In the first direction, one established several models that corresponded to one- ant two-dimensional heat conduction through a tow-layered system, implying general and particular initial and boundary conditions. In the second direction, for a study of the estimation possibilities of unknown parameters, as it was the thermal diffusivity of thin layer, in the presence of the uncertainties of known parameters, one applied and developed two different estimation procedures: first, direct, with original parameters, and the second, optimal, with modified parameters. Finally, in the third direction, one studied experimental problems, appropriate to the experimental setup and measurement itself, established another setup for two-dimensional measurements, and applied these devices, procedures, and thermal models obtained from the previous studies, to real different samples with thin layers

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Bezerra, Filho Celso Rosendo. "Etude des résistances thermiques de contact en régime périodique." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0107.

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Abstract:

Les études antérieures des résistances thermiques de contact en régime thermique périodique ont montré que la validité du schéma de résistance de contact peut être mis en doute à cause de la non prise en compte de l'inertie du contact ou des phénomènes non encore considérés. Afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu, nous avons conçu et réalisé un dispositif expérimental, où non seulement la détermination des résistances de contact sous vide et en régime périodique peut être effectuée à partir des mesures des rapports des amplitudes et des déphasages des variations périodiques de la températures de part et d'autre de l'interface, mais aussi les micro déplacements dus aux dilatations peuvent être déterminés. Ainsi, nous avons mis en évidence que la résistance de contact diminuait progressivement sur de longues périodes et ceci à cause de ces micro déplacements ("fretting"). En effet, le frottement des surfaces l'une contre l'autre modifie les conditions de contact. Nous avons pu observer ces modifications sur des micrographies des surfaces. Par ailleurs, nous avons simulé un transfert de chaleur bidimensionnel dans les échantillons, et avons alors montré que cela pouvait affecter les déterminations de résistances de contact, et ceci de manière beaucoup plus importante lorsqu'elles sont estimées à partir des déphasages. En conclusion, les anomalies observées antérieurement sont vraisemblablement dues à ces deux phénomènes: micro déplacements et transfert de chaleur bidimensionnel
Previous works on thermal contact resistance under periodic regimes showed that the thermal contact resistance concept is not always accurate probably because the solid thermal inertia or others unknown phenomena are not counted for. In order to better understand the physical mechanisms, an experimental set-up was design and realized to study the thermal contact between two solids. The thermal contact resistance under atmospheric pressure or under vacuum can be determined from the measurements of the amplitude ratio or from the measurements of the phase shift of the temperature variations between two points located on each side of the contact interface. In addition, the micro displacements due to the thermal expansion can be measured. This study showed that the thermal resistance decreases regularly with the thermal cycling. This variation is the consequence of the micro displacements (fretting) of the surfaces in contact which modify continuously the surface rugosity. This phenomenon was confirmed with surface micrographics. A numerical simulation was also done to study the influence of two dimensional heat conduction in the sarnple. It showed that the determination of the thermal contact resistance, particularly from the phase shift, is very sensitive to such bidimensional effect. This work indicates that the unexplained phenomena observed in the past were probably caused by the micro displacements and bidimensional heat conduction that are usually neglected

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De, Indrayush. "Thermal characterization of nanostructures using scanning thermal microscopy." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0563/document.

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Abstract:

La caractérisation thermique est cruciale pour la conception et le développement d'applications critiques dans divers domaines. Elle trouve son utilisation dans la détection de défauts et de points chauds dans la fabrication de semi-conducteurs, l'imagerie sous-sol ainsi que la recherche de transport thermique et de charge à des longueurs inférieures à 100 nm. La capacité de comprendre et de contrôler les propriétés thermiques des nanostructures à un niveau de sous-micron est essentielle pour obtenir les performances souhaitées. Pour atteindre cet objectif, la microscopie thermique à balayage (SThM) est très bien adaptée pour cartographier la conductivité thermique à la surface des matériaux et des appareils à l'échelle nanométrique.SThM est une technique d'imagerie "champ proche". C'est une méthode de contact, la sondeétant en contact avec la surface à une force contrôlée. STHM utilise une structure cantilever identique à celle des sondes utilisées dans un Microscope à Force Atomique (AFM). La principale différence est le fait qu'un capteur thermique est intégré à la pointe de la sonde. En outre, ce capteur peut également être utilisé comme chauffage dans le cas d'éléments thermorésistants tels que Pt ou Pd. Par conséquent, le SThM est le résultat d'un AFM équipé d'une sonde thermique. Cet instrument fournit une résolution sous-micromètre dans la résolution spatiale, c'est-à-dire plus que la résolution des techniques optiques dans la gamme de longueurs d'onde visible. La résolution classique qui est réalisée de nos jours est de l'ordre de moins de 100nanomètres alors que celle obtenue avec la première sonde Wollaston était environ 10 fois plus élevée.Par conséquent, mesurer la température et les propriétés thermiques de la matière à la microscales ont deux objectifs difficiles qui ont monopolisé l'énergie et le temps de nombreux chercheurs partout dans le monde depuis plusieurs décennies. Ces deux objectifs ne sont pas similaires. Tout d'abord, la mesure d'une température dans un domaine dont la dimension caractéristique est inférieure au micromètre semble moins difficile que mesurer la conductivité thermique d'un matériau à cette échelle. [...]
The objective of this thesis is to master quantitative aspects when using nearfield thermal microscopy by using the scanning thermal microscopy technique (SThM). We start by taking an in-depth look into the work performed previously by other scientist and research organizations. From there, we understand the progress the SThM probes have made through the decades, understand the probe sensitivity to the range of conductivity of the materials under investigation, verify the resistances encountered when the probe comes in contact with the sampl and the applications of SThM.Then we look into the equipment necessary for performing tests to characterize material thermal properties. The SThM we use is based on atomic force microscope (AFM) with a thermal probe attached at the end. The AFM is described in this work along with the probes we have utilized.For the purpose of our work, we are only using thermoresistive probes that play the role of the heater and the thermometer. These probes allow us to obtain sample temperature and thermalconductivity. We use two different types of thermal probes – 2-point probe and 4-point probe with SiO2 or with Si3N4 cantilever. Both the probes are very similar when it comes to functioning with the major difference being that the 4-point probe doesn’t have current limiters. Then, we present the use of recent heat-resistive probes allowing to reach a spatial resolution of the orde rof 100 nm under atmosphere and of 30 nm under vacuum. These probes can be used in passive mode for measuring the temperature at the surface of a material or component and in activemode for the determination of the thermal properties of these systems. Using thermoresistive probes means that no specialized devices are necessary for operation. Using simple commercialsolutions like simple AC or DC current and Wheatstone bridge are sufficient to provide basic thermal images. In our case we have also utilized other industrial devices and a home madeSThM setup to further improve the quality of measurement and accuracy. All the elements of the experimental setup have been connected using GPIB and that have been remotely controlled from a computer using a code developed under Python language. This code allows to make the frequency dependent measurement as well as the probe calibration. [...]

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Bendada, Abdelhakim. "Tomographie infrarouge stimulée : estimation d'une résistance d'interface non uniforme." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_BENDADA_A.pdf.

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Abstract:

Les résistances thermiques d'interface sont la conséquence d'une discontinuité structurale entre deux matériaux. Des exemples peuvent être trouvés dans des délaminages au sein de composites laminés ou dans les applications de soudage où on cherche à avoir des assemblages parfaits entre deux matériaux. Ces discontinuités structurales peuvent être caractérisées en utilisant la thermographie infrarouge stimulée. La profondeur et la résistance de contact d'un défaut dans un matériau peuvent être identifiées en utilisant des méthodes basées sur la transformation De Laplace en temps pour les cas ou le transfert de chaleur peut être considéré comme unidirectionnel (défauts très étendus). Il est proposé ici d'étendre les méthodes précédentes aux cas où le transfert de chaleur ne peut être considéré comme uni-directionnel. Dans ce but, une transformation de Fourier spatiale est appliquée à la transformée De Laplace en temps du signal produit par une camera infrarouge. Grâce à l'emploi des quadripôles thermiques 2D et 3D, une solution explicite du problème peut être trouvée. Un développement asymptotique (méthode des perturbations) permet la construction d'une solution approchée, très commode pour l'inversion. Dans le cas où la résistance d'interface est continument non uniforme, une relation explicite entre la transformée De Laplace-Fourier du contraste et la transformée de Fourier de la distribution de la résistance peut être trouvée dans le cadre d'un transfert 2D. L’inversion de cette relation fournit un algorithme explicite très commode qui permet d'estimer le profil de résistance. Des exemples numériques et expérimentaux ont été présentés: ils montrent la robustesse des techniques d'inversion développées

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Kaza, Guy. "Contribution à l'étude de la résistance thermique de contact et à sa modélisation à travers l'écrasement de l'interface tôle-outil dans la mise en forme à chaud de tôles d'acier." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1249/.

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Abstract:

Nous avons mené une étude exploratoire sur l'évaluation en mise en forme à chaud de la résistance thermique de contact (RTC) tôle/outil pour mieux en appréhender les relations avec les paramètres que sont la pression et la rugosité. L'importance de la RTC dans des applications telles que l'emboutissage à chaud vient du fait qu'elle contrôle directement les échanges de chaleur et indirectement les propriétés finales des pièces. L'étude a porté sur la faisabilité de la mesure de la RTC entre un acier à outil X38CrMoV5 et une tôle d'acier pour l'emboutissage à chaud en l'occurrence la nuance 22MnB5. Deux moyens développés au LETEE et à l'ICA-Albi ont permis d'évaluer l'influence de la pression de contact sur la RTC respectivement en régime thermique établi pour le LETEE et transitoire pour l'ICA-Albi. La gamme de pressions comprises entre 4 et 80MPa explorées sur le moyen du LETEE a permis de mesurer une RTC qui diminue en ordre de grandeur de 2 ×10-4 à 6 ×10-5 m2KW-1. L'étude de l'effet de la rugosité à travers deux états de surface (poli et rectifié) sur les échantillons en X38CrMoV5, a montré des valeurs de RTC légèrement plus importantes sur les échantillons rectifiés. La tendance de la RTC à diminuer quand la pression augmente, a été confirmée sur le moyen de l'ICA-Albi, soit en variations comprises entre 3. 4 ×10-4 m2KW-1 et 2. 7 ×10-4 m2KW-1 pour des pressions allant de 40 à 160 MPa. Comparativement, les valeurs obtenues sont en moyenne deux fois supérieures à celles mesurées au LETEE et les variations sont plus faibles. La RTC a ensuite fait l'objet d'une modélisation en deux étapes. La première étape a porté sur la mise en place d'un modèle d'écrasement des aspérités tenant compte de leur comportement rhéologique (élastique, plastique ou élastoplastique) pour évaluer l'aire de contact. La deuxième étape a consisté ensuite à définir une relation entre la RTC et la pression de contact à partir d'un modèle prédéfini liant l'aire de contact à la RTC. À partir du modèle de conductance obtenu, la simulation du contact tôle/outil sous ABAQUSTM, nous a permis de reproduire des températures en fonction de la pression de contact, avec des écarts maximaux de 5 °C par rapport aux températures expérimentales
An exploratory study has been conducted to estimate the thermal contact resistance (TCR) in hot forming at the sheet/tool interface, in order to understand its relationships with pressure and surface roughness parameters. The importance of the TCR in applications such as hot stamping comes from the fact that it controls the heat exchanges directly and has an indirect effect on the properties of the final parts. The study is focused on the feasibility of measuring the TCR between a tool made of X38CrMoV5 steel and a steel sheet made especially for hot stamping. The grade of sheet used in the study is 22MnB5 grade. Two facilities developed at the LETEE and at ICA-Albi have helped to assess the influence of contact pressure on TCR in constant thermal conditions for the LETEE and transient conditions for the ICA-Albi respectively. A range of pressures between 4 and 80 MPa has been explored on the LETEE facility. A decrease in TCR from 2 × 10-4 to 6 × 10-5 m2KW-1 in order of magnitude was measured. The influence of surface roughness has been investigated through two surface states on X38CrMoV5 tool samples: one is a ground surface and the other is a polished state. The results showed slightly larger values of TCR for rectified samples. The trend of decreasing TCR with an increase in pressure has been confirmed on the ICA-Albi facility. Variations between 3. 4 × 10-4 m2KW-1 and 2. 7 × 10-4 m2KW-1 have been measured for a range of pressures from 40 to 160 MPa. In comparison, the values obtained are on average twice as high than those measured at the LETEE and with lower measurement variations. The TCR has then been subject to a two steps modelling process. The first step is focused on site crushing of asperities taking into account their rheological behavior (elastic, plastic or elastoplastic) to assess the contact area. The second step consisted in defining a relationship between the TCR and the contact pressure from a predefined model, linking the contact area to the TCR. From the resulting conductance model, a simulation of contact has been conducted under ABAQUSTM. By simulation, the evolution of temperatures according to contact pressure has been reproduced with a maximum deviation of 5°C from experimental temperature measurements

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Fataoui, Khalid. "Développement de modèles thermomécaniques de construction de dépôts obtenus par projection thermique : modèle mécano thermique de l’étalement de la gouttelette." Phd thesis, Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/048a5982-9bce-49a7-b191-0ed4e6268e4a/blobholder:0/2007LIMO4057.pdf.

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Abstract:

Pour comprendre la structure des dépôts obtenus par projection thermique, il est crucial d'étudier les phénomènes dynamiques et thermiques à l'échelle des particules qui s’écrasent sur le substrat, puis s'étalent et se figent par refroidissement au contact de la cible. En effet les propriétés thermomécaniques des revêtements réalisés par projection thermique sont liées à la qualité du contact entre les lamelles empilées les unes sur les autres. Ce contact dépend de l'impact de la goutte et varie de façon importante en fonction des propriétés physiques de celle-ci (taille, température, vitesse, …) et de celles du substrat (nature, température, morphologie. . . ). Un grand nombre de phénomènes parasites sont induits lors de l'élaboration de ces revêtements. Ainsi, les dépôts obtenus par projection thermique sont le siège de contraintes mécaniques résiduelles qu’il convient de comprendre de façon qualitative et d’évaluer quantitativement. Les modèles numériques donnent un support pour prédire, interpréter et expliquer les résultats expérimentaux en ce qu'ils permettent d'accéder à des grandeurs difficilement mesurables. Le processus d'écrasement et d’étalement d'une goutte sur une surface solide reste encore un phénomène complexe et mal maîtrisé. Cependant cette étude permet une avancée sensible dans la compréhension de l'étalement par écoulement de la particule liquide et des interactions entre phases solides et liquides d’une part et d’autre part entre gouttes qui s'écrasent simultanément sur la surface solide l'une à côté de l'autre ou bien l'une après l'autre. Elle décrit les méthodes de résolution numérique des équations thermomécaniques d’impact des gouttes liquides (cuivre, zircone, émail) sur des substrats solides et en valide les résultats obtenus par comparaison avec ceux, tant expérimentaux que numériques, obtenus par d'autres auteurs
To understand the structure of the coatings obtained by thermal projection, it is crucial to study the dynamic and thermal phenomena on a particle scale which is crushed on the substrate, then spread and solidifies by cooling in contact with the target. The thermo mechanical properties of the coatings carried out by thermal projection are related to the quality of the contact between the layers piled up the ones on the others. This contact depends on the impact of the drop and varies in an important way according to its physical properties (size, temperature, velocity, etc. ) and of those of the substrate (nature, temperature, morphology, etc. ). A great number of phenomena are induced during thermal spray process. Coatings are seat of residual mechanical constraints which it is advisable to understand in a qualitative way and to evaluate quantitatively. The computational models give a support to predict, interpret and explain the experimental results (particularly at scales not easily accessible to measurability). The process of spraying and spreading of a drop on a solid surface remains a complex phenomenon and difficult to control. However this study allows a sensitive advance in the comprehension of the flow of the liquid particle and the interactions between solid phases and liquids on the one hand and on the other hand between drops which are simultaneously sprayed on solid surface or on early sprayed layers. It describes the solution methods of the thermo mechanical model of drops impact (copper, zirconia, enamel) on solid substrates, and valid the obtained results by comparison with available experimental and numerical ones

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Merlin, Kevin. "Caractérisation thermique d'un matériau à changement de phase dans une structure conductrice." Thesis, Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016NANT4004/document.

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Abstract:

La récupération de chaleur fatale est un véritable challenge pour l’amélioration de l’efficacité énergétique. Le stockage par chaleur latente est une solution qui répond à cet enjeu. Nous nous intéressons aux procédés industriels avec un rapport puissance sur énergie élevé. L’un des procédés identifiés est la stérilisation de produits agroalimentaires. Cependant, les matériaux à changement de phase, peu conducteurs, ne permettent pas d’obtenir des puissances thermiques suffisantes pour ces applications. L’amélioration de la surface d’échange ou l’augmentation de la conductivité thermique du matériau sont alors nécessaires. Un premier dispositif expérimental de stockage thermique comparant différentes techniques d’intensification des transferts a été réalisé. Le concept à base de paraffine et de Graphite Naturel Expansé (GNE) s’est montré le plus performant par rapport à des solutions de type ailettes ou poudre de graphite. La caractérisation thermique du matériau composite GNE/paraffine sélectionné a été réalisée par plusieurs méthodes. Des valeurs de conductivité thermique effective de l’ordre 20 W.m-1.K-1 ont été obtenues. Dans un second temps, un démonstrateur de 100kW/6kW.h est dimensionné et réalisé. Ce dispositif testé sur un procédé de stérilisation existant permet une économie d’énergie de 15%, conforme aux prévisions. L’identification de la conductivité thermique plane du matériau et l’influence de la résistance thermique de contact sont réalisées à l’aide d’un dispositif expérimental, couplé à un modèle numérique. Enfin, le développement d’un dispositif de vieillissement permet l’étude de la stabilité thermique de ce matériau
Waste heat recovery is a challenge for the improvement of energy efficiency. Latent heat storage is a solution that addresses this issue. We focus on industrial processes with high energy on power ratios. One of the identified processes is the sterilization of food products. However, phase change materials, which have low thermal conductivities, do not provide sufficient thermal powers for these applications. The improvement of the heat exchange surface or the increase in thermal conductivity of the material are then necessary. A first experimental thermal storage comparing various heat transfer intensification techniques was achieved. The concept based on paraffin and Expanded Natural Graphite (ENG) has proven to be the most efficient compared to solutions using fins or graphite powder. The thermal characterization of the selected composite material ENG/paraffin was performed by several methods. Effective thermal conductivities values of about 20 W.m-1.K-1 were obtained. In a second step, a 100kW/6kW.h demonstrator is designed and realized. This device tested on an existing sterilization process provides an energy saving of 15%, as expected. The identification of the planar thermal conductivity of the composite material and the influence of the thermal contact resistance are carried out using an experimental device, coupled to a numerical model. Finally, an aging device is used to study the thermal stability of this material

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Mebdoua, Yamina. "Etude numérique des phénomènes thermiques contrôlant la solidification d’une lamelle en projection thermique : application à la formation du dépôt." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/5f8eed67-de84-4933-bdae-5b843fdfcdda/blobholder:0/2008LIMO4019.pdf.

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Abstract:

Les propriétés des dépôts réalisés par projection plasma sont essentiellement liées à la structure d’une lamelle individuelle et à la qualité du contact entre les différentes lamelles déjà déposées. Cette structure est, dans une large mesure, contrôlée par le processus de solidification rapide des lamelles constituant le dépôt. Le travail entrepris dans cette thèse, est une étude numérique simple qui traite le transfert thermique d’une lamelle céramique (alumine) liquide, vers un substrat lisse et solide. Le modèle est basé sur la résolution de l’équation de diffusion dans la lamelle et dans le substrat, sur la théorie classique de nucléation hétérogène et sur la cinétique de croissance cristalline. Il repose essentiellement sur l’hypothèse que la solidification d’une lamelle ne commence que lorsque l’étalement est terminé. Il prédit la température de nucléation, la densité des germes et la distribution de leur taille. Les calculs numériques effectués montrent que l’angle de contact formé entre le germe et la surface du substrat est un paramètre clé qui affecte la température de nucléation et la densité des germes. Ces calculs ont été comparés aux résultats expérimentaux d’une lamelle d’alumine déposée sur un substrat d’acier inoxydable et d’alumine, cette comparaison conduit à une évaluation de l’angle de contact réel entre 60 et 80 degré. Le modèle prédit aussi l’effet de l’épaisseur de la lamelle, de la résistance thermique de contact entre la lamelle et le substrat (constante ou variable), de la nature du substrat et de son état de surface (température de préchauffage, oxydation des substrats métalliques) sur la formation des germes, leur distribution de taille et sur la propagation du front de solidification dans la lamelle. Un bon contact thermique entre la lamelle et le substrat, est caractérisé par une résistance de contact de l’ordre de 10-8 à 10-7 m². K/W, qui correspond à une température initiale du substrat supérieure à la température de transition morphologique au-delà de laquelle, la lamelle adopte une forme de disque régulier. Alors qu’un mauvais contact thermique de 10-6 m². K/W correspond à un préchauffage du substrat à une température inférieure à la température de transition morphologique et une forme de lamelle déchiquetée
The properties of plasma sprayed coatings are essentially linked to the structure of a single splat and to the quality of contact between the piled-up splats. The splat structure is, to a great extend, controlled by the rapid solidification process of the splats constituting the coating. The undertaken work of this PhD thesis consists of a simple numerical study which treats the heat transfer between a melted alumina splat and a solid smooth substrate. This one-dimensional heat transfer model is based on the heat diffusion in the solidifying splat and the substrate including heterogeneous nucleation and crystal growth kinetic. It is, essentially based on the assumption that the splat spreading and solidification are two independent phenomena. The model predicts the nucleation temperature, the grain density and their size distribution. The numerical calculations show that the contact angle, formed between the nucleus and the substrate surface, is a key parameter which affects the nucleation temperature and the grain densities. These calculated results are compared to experimental ones of an alumina splat sprayed on stainless steel and alumina substrates leading to a real contact angle ranging from 60 to 80 degrees. The model predicts also, the effect of the splat thickness, the constant or time dependent thermal contact resistance at the splat-substrate interface, the substrate material, his initial temperature and the oxidation of metallic preheated substrates, on the nucleation process, on the grain size distribution, and on the solidification velocity in the splat. A good thermal contact between the splat and the substrate is expressed by a thermal contact resistance of the order of 10-8 to 10-7 m². K/W, these values correspond to an initial substrate temperature higher than the transition temperature above which the splat is disk shaped, whereas a poor thermal contact (10-6 m². K/W) corresponds to an initial substrate temperature lower then the transition and a fingered splat shape

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Nemer, Maroun. "Modélisation de fours de brasage sous vide et validation expérimentale. Méthode de réduction du temps de brasage." Paris, ENMP, 2005. http://www.theses.fr/2005ENMP1348.

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Murer, Yann. "Établissement de modèles prévisionnels du comportement thermo-acoustique de structures composites multicouches et sandwichs." Toulouse, ENSAE, 1998. http://www.theses.fr/1998ESAE0022.

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Abstract:

Le dimensionnement des structures composites utilisées dans les industries aérospatiales est souvent basé sur des critères de masse et de résistance mécanique. Les aspects thermiques et acoustiques du comportement de ces matériaux sont rarement envisagés dans les phases de conception et de pré-dimensionnement. Une étude a été menée au sein de l'ONERA-DMAE afin de proposer un outil qui puisse pallier ce manque. Cet outil est, dans un premier temps, dédié aux plaques planes multicouches et sandwichs à cœur nids d'abeille. Il comprend deux modules analytiques : un modèle vibro-acoustique (calcul des modes propres et de la transparence acoustique), et un modèle thermique (calcul du champ de température et des flux de chaleur). Ces deux modèles s'attachent à prendre en compte des conditions aux limites et aux interfaces représentatives des contraintes propres aux industries concernées. Plusieurs séries d'expérimentations (analyse modale et mesure de l'indice d'affaiblissement de plaques simples et multicouches, mesures de conductivité de nids d'abeilles et mesures de température sur maquette multicouche sur un banc aérothermique) permettent de déterminer le domaine de validité des formulations. L'outil ainsi développé étend les modélisations vibro-acoustiques classiques des multicouches à des conditions de montage "réalistes" (boulonnages, plots élastomériques), et propose un modèle complet des transferts de chaleur dans les nids d'abeilles.

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Moussa, Tala. "Refroidissement du pont de contact meule / verre plat par un échangeur multi-jets lors du façonnage." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2069.

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Abstract:

Dans le procédé de façonnage du verre plat, les températures à l’interface meule – verre peuvent être très importantes et excéder la température de transition vitreuse du verre. Les travaux ont porté sur deux aspects : le premier concerne les transferts thermiques dans la meule et dans le verre ainsi qu’à leur interface, le second concerne le refroidissement de la meule par une série de jets d’eau impactants issus d’un distributeur. L’étude du refroidissement a été menée à la fois sur le plan numérique et expérimentale. Il s’agissait d’analyser l’hydraulique interne (écoulement dans le canal, distribution des débits, profils de vitesse. . ) et externe lié aux jets impactants sur la meule. Sur le plan thermique il s’agissait d’une part d’étudier l’effet des paramètres d’usinage sur la température du verre et d’autre part de mesurer les grandeurs thermiques interfaciales. Des mesures de température ont été réalisées dans la meule à l’aide de microthermocouples et d’un dispositif de télémétrie miniature. Une méthode originale à base de bandes thermocouples placées de part et d’autre du verre a permis de relever la température du verre au niveau de l’interface. Finalement à l’aide des mesures simultanées dans la meule et dans le verre il a été possible de déterminer un certain nombre de grandeurs interfaciales telles que le flux généré, le coefficient de partage du flux généré ainsi qu’une plage de valeurs possibles pour la résistance thermique de contact
In the process of flat glass shaping, grindstone-glass interface temperature can reach high values, exceeding the glass transition temperature. This work concerns two aspects related to this manufacturing method: the first is heat transfer in the grindstone and the glass, as well as at their interface; the second is the cooling of the grindstone by a series of water impinging jets stemming from a curved fluid distributor. The cooling process was numerically and experimentally investigated. The objective was the analysis of the distributor hydraulics, internally (flow hydrodynamics in the curved channel, velocity profiles, flow rate distribution,. . ) and externally, associated with the jet impingement on the grindstone. On the other hand, the grindstone thermal study addressed the assessment of the influence of machining parameters on the glass temperature, as well as the measurement of interfacial thermal parameters. Temperature measurements were carried out in the grindstone by means of microthermocouples and a miniature telemetry device. An innovative method based on thermocouple bands located on both sides of the glass plate allowed glass temperature recording during the process. Finally, by means of simultaneous measurements in the grindstone and the glass, it was possible to evaluate interfacial parameters, such as the generated heat flux, the flux sharing coefficient, as well as a possible range for the value of the grindstone-glass thermal contact resistance

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Metjari, Anas. "Méthodologie de calibration DC/AC de sondes thermorésistives pour la microscopie thermique. Applications à la quantification des échanges pointe/environnements et à la mesure de résistances thermiques de contact." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0291.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation du transport de la chaleur dans les nanomatériaux par microscopie thermique à balayage (SThM). Cette technique est utilisée pour la mesure des propriétés thermiques de micro-objets à l’échelle de quelques dizaines de nanomètres. Parvenir à des mesures quantitatives à ces échelles demeure un défi du fait de la complexité des échanges à l’interface entre la sonde et l’échantillon. Pour répondre à ces problématiques, nous avons développé un banc expérimental permettant de contrôler l’environnement et ainsi contrôler les modes de transfert. Nous avons également mis en place une approche fréquentielle (3ω) pour l’étude thermique. Les signaux expérimentaux obtenus sur ce banc ont été comparés et analysés à l’aide d’une modélisation détaillée de la pointe SThM par éléments finis. Dans ce cadre nous avons démontré la fiabilité du banc pour étudier des matériaux qui ont une conductivité thermique comprise entre 0.1 et 100 W/m.K
This PhD-thesis work focuses on the characterization of heat transport in nanomaterials by scanning thermal microscopy (SThM). This technique is used to measure the thermal properties of micro-objects at the scale of a few tens of nanometers. Achieving quantitative measurements at these scales remains a challenge due to the complexity of the heat exchanges at the interface between the probe and the sample. To address these issues, we have developed an experimental bench to control the environment and thus control the heat transfer modes. We have also set up a frequency approach (3ω) for the thermal study. The experimental signals obtained on this bench were compared and analyzed using detailed finite element modeling of the SThM tip. In this framework we have demonstrated the reliability of our bench to study materials with a thermal conductivity between 0.1 and 100 W/m.K

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Fataoui, Khalid. "Développement de modèles thermomécaniques de construction de dépôts obtenus par projection thermique.Modèle mécano thermique de l'étalement de la gouttelette." Phd thesis, Université de Limoges, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00325225.

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Abstract:

Pour comprendre la structure des dépôts obtenus par projection thermique, il est crucial d'étudier les phénomènes dynamiques et thermiques à l'échelle des particules qui s'écrasent sur le substrat, puis s'étalent et se figent par refroidissement au contact de la cible. En effet les propriétés thermomécaniques des revêtements réalisés par projection thermique sont liées à la qualité du contact entre les lamelles empilées les unes sur les autres. Ce contact dépend de l'impact de la goutte et varie de façon importante en fonction des propriétés physiques de celle-ci (taille, température, vitesse, ...) et de celles du substrat (nature, température, morphologie...). Un grand nombre de phénomènes parasites sont induits lors de l'élaboration de ces revêtements. Ainsi, les dépôts obtenus par projection thermique sont le siège de contraintes mécaniques résiduelles qu'il convient de comprendre de façon qualitative et d'évaluer quantitativement. Les modèles numériques donnent un support pour prédire, interpréter et expliquer les résultats expérimentaux en ce qu'ils permettent d'accéder à des grandeurs difficilement mesurables.
Le processus d'écrasement et d'étalement d'une goutte sur une surface solide reste encore un phénomène complexe et mal maîtrisé. Cependant cette étude permet une avancée sensible dans la compréhension de l'étalement par écoulement de la particule liquide et des interactions entre phases solides et liquides d'une part et d'autre part entre gouttes qui s'écrasent simultanément sur la surface solide l'une à côté de l'autre ou bien l'une après l'autre. Elle décrit les méthodes de résolution numérique des équations thermomécaniques d'impact des gouttes liquides (cuivre, zircone, émail) sur des substrats solides et en valide les résultats obtenus par comparaison avec ceux, tant expérimentaux que numériques, obtenus par d'autres auteurs.

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Bausseron, Thomas. "Etude de l’échauffement de la caténaire lors du captage à l’arrêt : Développement d’un outil informatique." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2062/document.

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Abstract:

Dans le domaine ferroviaire de nombreux incidents ont montré le problème de l'échauffement de la caténaire au droit du contact avec le pantographe durant le captage de courant à l'arrêt. L'échauffement à l'interface pantographe/caténaire peut entraîner la rupture du fil de contact de la caténaire. Le travail présenté dans cette étude, issu de la collaboration entre la SNCF et l'institut FEMTO-ST, vise à améliorer la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu. L'objectif à terme est d'anticiper une maintenance coûteuse comme le remplacement du fil de contact. Un modèle électrothermique 2D transitoire du fil de contact a été développé et couplé à un modèle thermique 1D transitoire pour obtenir une modélisation quasi 3D. La modélisation, alimentée par des données expérimentales, permet de déterminer la répartition du courant électrique et donc la production de chaleur interne. Une modélisation électrothermique de la bande vient compléter le système
In the railroad and trains domain, many incidents show the main problem of overheating of the catenary at the contact with the pantograph when the train was stopped whereas all the electrical systems of the train should nevertheless be fed. Analysis of these incidents has shown that the overheating of the interface catenary-pantograph during the ream conditioning was sometimes at the origin of the break of the contact wire. In order to forecast such very expensive problems for the company, the French National Railway Company (SNCF) and the research institute FEMTO-ST carried out theoretical and experimental studies to better understand this phenomenon. First a quasi 3D transient electrothermal modeling tool has been developed for the contact wire. It has also permitted to estimate the distribution of current in the wire in order to obtain the internal heat power generation. An electrothermal modelisation of the strip complete the system. Finally the heat transfer equation in the wire with particular boundary conditions has been solved in all the finite differences network thanks to the Euler's implicit method

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Loghmari, Fahmi. "Solidification de gouttes impactant un substrat solide." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066280.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude de la solidification de gouttes impactant sur un substrat solide. Le processus de l'impact et de la solidification d'une goutte sur un substrat solide est gouverné par la dynamique de l'impact du fluide, le transfert de chaleur entre la lamelle formée et le substrat, ainsi que le changement de phase impliqué dans la solidification du métal fondu. L'originalité de cette thèse tient dans l'étude numérique de chacun de ces processus physique individuellement. Le programme d'étude présent est conçu pour examiner l'influence des différents paramètres propre à la goutte et au substrat sur la morphologie des lamelles obtenue après l'impact et la solidification de gouttelette. Le problème majeur de toutes les études numériques réalisées est le modèle de solidification à l'équilibre utilisé lors du changement de phase du matériau. Or la projection de gouttelettes métalliques en fusion se fait en général avec des vitesses d'impact qui peuvent varier de 1 m/s jusqu'à 100 m/s. Dans ces conditions, la vitesse de refroidissement est élevée (de l'ordre de 108 K/s) synonyme de solidification rapide, ce qui peut conduire à de nouvelles phases cristallines métastables et des phases solides amorphes. Un résultat majeur de cette thèse est l'étude numérique d'étalement et de solidification rapide d'une goutte d'indium en contact imparfait avec un substrat froid en acier. Le refroidissement est basé sur un modèle de transfert de chaleur tenant compte du phénomène de changement de phase avec un modèle de solidification hors équilibre déterminé grâce aux expériences de DSC
The subject of this dissertation is the impingement and simultaneous heat transfer ans soldification of droplet on a flat substrate. The process of the impact and solidification of a droplet on a solid substrate is governed by the dynamics's impact, heat transfer between splat and substrate and the phase change involved in the solidification of a molten droplet. The main novel feature of this PhD thesis is that each physical process was studied individually. The aim of the study is to examine the influence of various parameters specific to the droplet and the substrate on the final splat's morphology. A critical issue of numerical models based on equilibrium solidification during the phase change material affects the accuracy of results. Indeed, the impact velocity of molten metal droplets in plasma sprayed coatings can vary from 1 m/s up to 100 m/s. In these cases, the cooling rate is so high (about 108 K/s) that stands for rapid solidification, which can lead to new metastable crystalline phases and amorphous solid phases. A significant result of this thesis is the numerical study of a rapid solidification of an Indium droplet during its spreading on a flat substrat. The cooling is based on a model's heat transfer taking into account the phenomenon of phase change with non-equilibrium solidification model determined through DSC experiments results

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Courbon, Cédric. "Vers une modélisation physique de la coupe des aciers spéciaux : intégration du comportement métallurgique et des phénomènes tribologiques et thermiques aux interfaces." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00713527.

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Abstract:

De nos jours, le contexte de mondialisation des marchés impose aux industriels des contraintes économiques sans précédent. Afin de rester concurrentiels, ils n'ont d'autre choix que de modifier leur façon de concevoir et d'innover. Les techniques de production sont directement concernées avec par exemple une volonté de réduire les cycles de mise au point visant à définir les paramètres optimaux de mise en forme. On constate alors l'immersion d'un besoin fort en moyens de support, flexibles et prédictifs, permettant de limiter les campagnes d'essais et de faciliter leur exploitation. La simulation numérique se présente comme un outil pouvant répondre à ces critères. Ce travail s'est inscrit dans une démarche d'amélioration de la modélisation et de la simulation des opérations d'usinage, et à une échelle plus locale, de la modélisation de la coupe des métaux. Il aborde donc un problème complexe, fortement couplé, faisant intervenir mécanique, thermique, tribologie et métallurgie dans des conditions extrêmes. Une première partie expérimentale s'est donc orientée vers une compréhension plus fine des mécanismes de coupe mis en jeu en usinage d'un C45 normalisé et d'un 42CrMo4 trempé revenu. Elle a notamment permis de mettre en évidence, dans les zones de déformation intense, des affinements de grain conséquents, produits par l'activation d'un processus de recristallisation dynamique (DRX). L'inspection des zones de contact outil-matière a également montré les fortes hétérogénéités de contact existantes à l'interface outil-copeau et révélant la formation d'une résistance thermique de contact. Une étude rhéologique des deux nuances s'est appuyée sur des essais de compression dynamique. Menée à haute déformation, elle a permis de reproduire les évolutions microstructurales observées en coupe et d'appréhender leur influence sur la limite d'écoulement des matériaux. Deux modèles de comportement "à base métallurgique" ont été identifiés, présentant une retranscription plus fidèle que les modèles phénoménologiques standards. Des essais tribologiques dédiés ont permis d'extraire des modèles de contact capables de reproduire les phénomènes locaux existants à l'interface outil-matière. L'accent s'est principalement porté sur la thermique de contact au travers de lois de partage variables intégrant la notion de résistance thermique. L'intégralité de ces modèles a enfin été implémentée dans le code de calcul Abaqus© grâce à des développements spécifiques. Une stratégie de modélisation a été mise en place autour d'un modèle de coupe 2D afin de restituer les tendances majeures observées lors de la coupe d'aciers spéciaux. L'association de modèles 2D et 3D à copeau continu, de modèles à copeau segmenté ainsi que de simulations thermiques découplées présente un fort potentiel permettant, à terme, de modéliser une opération d'usinage dans sa globalité.

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Cedelle, Julie. "Etude de la formation de lamelles résultant de l’impact de gouttes millimétriques et micrométriques : application à la réalisation d’un dépôt par projection plasma." Limoges, 2005. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/7b9f374e-09e1-4942-9af4-f56064fb602a/blobholder:0/2005LIMO0067.pdf.

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Abstract:

Un grand nombre de propriétés (thermiques, électriques, mécaniques…) des dépôts réalisés par projection plasma est directement lié à la qualité du contact entre les lamelles empilées les unes sur les autres. Ce contact résulte de la pression exercée par la goutte à l’impact et peut varier de façon importante en fonction des propriétés de la goutte (taille, vitesse,…) et des paramètres du substrat (température, topographie). Deux techniques différentes ont été développées pour étudier le comportement à l’impact d’une particule projetée par plasma. Le premier dispositif expérimental (laboratoire SPCTS, Limoges) permet l'étude et la visualisation directe de particules micrométriques en conditions de projection plasma, tandis que le deuxième (Advanced Joining Process lab. , Toyohashi), basé sur l’étude de gouttes métalliques millimétriques en chute libre permet la visualisation des phénomènes d’étalement mais à plus grande échelle (de temps et d’espace). Ces deux techniques expérimentales apportent des approches et des résultats complémentaires. Les résultats montrent que les temps d’étalement et les vitesses de refroidissement des lamelles (métalliques et céramiques) augmentent sur substrat en acier inoxydable 304 L ayant subi une modification de topographie de surface à l’ordre du nanomètre par préchauffage (Tsubstrat > température de transition). Les expériences de mouillabilité montrent que la présence de pics d’oxyde à l’échelle nanométriques en surface du substrat améliore le contact goutte - substrat (meilleure mouillabilité) et semble diminuer la résistance thermique de contact. Le phénomène de "nettoyage de surface" produit par le préchauffage du substrat semble lui aussi contribuer à la morphologie de la lamelle
Many properties (thermal, electrical, mechanical…) of thermal sprayed coatings are strongly linked to the real contact between the “piled-up” splats. The contact quality depends on the particle impact pressure, that varies drastically with droplet (size, velocity…) and substrate parameters (temperature, topography). Two different techniques have been developed in order to study plasma sprayed particle behaviour at impact. The first one (SPCTS Lab. ) allows direct studying under dc plasma spray conditions, while the latter one, based on the millimetre sized free falling drop (Advanced Joining Process lab. , Toyohashi), enables the visualization of flattening phenomena, but at larger scale (time and space). These two techniques give complementary approaches and results. Results show that flattening time and cooling rate of the lamellae (metallic and ceramic) are improved with stainless steel substrate surface modification at the nanoscale and preheating over the transition temperature. Experiments of wettability show that the presence of nanopics increases the contact angle of the liquid on the substrates and reduces thermal contact resistance at interface. The phenomenon of " cleaning of 16354395X

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Ousten, Jean-Pierre. "Etude du comportement au vieillissement des interfaces thermiques pour modules électroniques de puissance dédiés à des applications transports." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910948.

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Abstract:

Dans le cadre des applications transports, et plus particulièrement de "l'avion plus électrique", avec une demande toujours plus présente de réduction d'encombrement et de poids, la tendance est à l'intégration de plus en plus poussée des convertisseurs statiques. L'augmentation de leur densité de puissance et celle des contraintes thermiques, induites par l'environnement dans lequel ces structures sont localisées, deviennent de plus en plus critiques. La gestion thermique de ces dispositifs est assurée par des systèmes de refroidissement sur lesquels sont montés les composants semi-conducteurs via un matériau d'interface thermique. Une gestion performante sera obtenue par la diminution de la résistance thermique globale entre les éléments dissipatifs et le milieu ambiant grâce en autre à l'amélioration du système de refroidissement et des propriétés thermiques des matériaux constituant le module. Or cette interface est un point délicat du transfert de chaleur car elle peut représenter plusieurs dizaines de pourcents de la résistance thermique globale. Elle nécessite donc une connaissance approfondie de son comportement aux sollicitations thermiques. Après un état de l'art sur les matériaux d'interfaces thermiques et les méthodes de caractérisation des propriétés thermophysiques des matériaux, nous proposons la mise en œuvre d'outils expérimentaux et mathématiques permettant de suivre l'éventuelle évolution de matériaux d'interfaces utilisés en électronique de puissance au cours d'un vieillissement par cyclage en température. Pour cela, deux méthodes sont présentées. La première repose sur la mesure de la résistance thermique des interfaces en régime stationnaire avec un transfert de chaleur monodimensionnel alors que la seconde, basée sur une caractérisation transitoire thermique d'un système, permet d'en identifier les constantes de temps et le réseau Résistance-Capacité du système testé. Des travaux de simulations numériques ont été menés sur les deux types de bancs expérimentaux, d'un côté pour pouvoir évaluer les pertes thermiques latérales du banc statiques, de l'autre côté pour montrer qu'il est bien possible de détecter une variation de la résistance thermique d'un matériau d'interface par l'analyse de l'impédance thermique.

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Doumouro, Joris. "Caractérisation de la laine de verre : étude des transferts de chaleur entre fibres de verre à l'échelle micrométrique." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLS008.

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Abstract:

La réduction de la consommation d'énergie liée au secteur du bâtiment est au cœur des enjeux politiques et environnementaux actuels. L'isolation du parc immobilier est remise en cause. C'est la raison pour laquelle il est important d'améliorer les performances des matériaux isolants existant comme la laine de verre. La laine de verre, qui est un des matériaux d'isolation thermique les plus courants, est composé d'une matrice solide faite de fibres de verre entourées par du gaz ou de vide. Il manque cependant une caractérisation microscopique du transfert de chaleur à l'échelle de ces fibres. C'estdans ce contexte que s'inscrit cette thèse qui s'est déroulée dans le cadre du projet collaboratif CarISOVERRE financé par l'Agence National pour la Recherche. Le but de cette thèse expérimentale est d'effectuer une caractérisation microscopique des transferts de chaleur transfert conductif, convectif, radiatif intervenant au sein d'une fibre de verre, et de mesurer la résistance thermique de contact entre fibres de verre. Pour cela, nous avons développé différents outils de caractérisation du transfert de chaleur à l'échelle micrométrique. Dans un premier temps, les propriétés d'émission thermique de fibres de verre dont le diamètre est plus faible que la longueur d'onde d'émission thermique (<10 µm) sont obtenues par la méthode de spectroscopie infrarouge par modulation spatiale. Puis, la résistance thermique de contact entre deux éléments de verre sous vide ou à l'air ambiant est étudiée. Unemicrosphère de verre est mise en contact avec une lamelle de verre à l'aide d'une sonde SThM. Le courant injecté par effet Joule au sommet de la microsphère à l'aide de la sonde SThM et le signal en température mesuré permet l'identification des différents canaux de dissipation de la chaleur à travers la sonde SThM et/ou à travers l'air. Il est alors possible d'extraire la résistance thermique de contact. Enfin, une méthode sans contact de mesure de l'émission thermique d'une fibre de verre chauffée par une excitation impulsionnelle est proposée. Cette technique de microthermographie est une méthode Flash associée à un microscope infrarouge qui donne accès au champ de température des fibres de verre. L'étude de la dépendance spatiale et temporelle du champ de température, ainsi que l'utilisation de modèles analytiques simplifiés, permettent l'identification d'un jeu de paramètres inconnus intervenant dans le transfert de chaleur : échange avec l'air environnant, résistance thermique de contact entre fibres. Les mesures réalisées durant cette thèse vont permettre d'étoffer les simulations numériques sur le transfert de chaleur dans un échantillon de laine de verre
Reducing the environmental footprint of the building sector is a key element of today's political and environmental issues. The poor quality of the building stock insulation is pointed out. It is therefore crucial to improve the performance of the existing insulation products. Glass wool, one of the main insulation product, is made of a glass fiber matrix surrounded by gas or vacuum. However, there is a need for microscopic measurements of heat transfer at the fiber scale. The collaborative project CarISOVERRE, funded by the Agence Nationale pour la Recherche, intends to investigate these transfer. This thesis, as part of the CarISOVERRE project, aims at providing experimental measurement of the conductive, convective and radiative heat transfer in a single fiber at microscopic scale along with the measurement of thermal resistance of contact between fibers. To this end, we developed several characterizing tools to study microscale heat transfer. First, the emission properties of single glass fibers with subwavelength diameter (given the thermal wavelength of 10 µm) is measured using the infrared spectroscopy method based on the spatial modulation of the sample in the field object plan of the microscope. Then, the thermal resistance of contact between two glass elements is studied under vacuum and under ambient conditions. A glass microsphere is placed into contact with a glass slide using a SThM probe which allows to heat the top of the sphere by Joule effect and to record the temperature at this point. With this information it is possible to identify the different heat channels through the SThM probe and/or through the air to extract the thermal resistance of contact. Finally, a noncontact method for the measurement of thermal emission of a single fiber heated by short laser pulses is presented. This microthermography method is the Flash method coupled with an infrared microscope to meet the specifics of our sample. The identification of the heat transfer parameters exchange with the surrounding air, thermal resistance of contact between fibers – is obtained by studying the spatial and temporal dynamic of the signal along with simple analytical models. The results presented in this thesis are expected to be used as input parameters in future numerical simulations of the heat transfer in a glass wool sample

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El, Bakali Abdelmagid. "Contribution à l’étude des échanges thermiques aux interfaces pour les procédés de formage à chaud : développement de moyens de mesure de l’émissivité et de la résistance thermique de contact (RTC) à haute température A fast and versatile method for spectral emissivity measurement at high temperatures." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2020. http://www.theses.fr/2020EMAC0004.

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Abstract:

Les travaux présentés ici concernent les échanges de chaleur entre une tôle métallique et un moule en béton réfractaire ou en acier inoxydable sont abordés pour des températures comprises entre 600 et 1000°C, voire plus. Ces échanges sont décomposés en deux étapes : une phase d’approche sans contact dite radiative qui nécessite la détermination des propriétés radiatives des solides en présence puis une phase avec contact : détermination d’une Résistance Thermique de Contact (ou « RTC ») à haute température. Pour décrire ces deux étapes, deux nouveaux moyens expérimentaux ont été étudiés et développés :a) Un banc de mesure directe de l’émissivité à chaud a été développé afin d’étudier la phase sans contact. Une enceinte elliptique utilisant le principe d’un four à images a permis d’obtenir des températures élevées (jusqu’à 1250°C) ainsi que des vitesses de chauffe élevées (>11°C/s) sur les échantillons à caractériser. Une instrumentation permettant de réaliser des mesures d’émissivité spectrale et totale a également été développée. La méthodologie de mesure a été validée en choisissant le platine comme matériau de référence, de par sa bonne stabilité chimique, la faible dépendance de ses propriétés avec la température et des propriétés bien documentées. L’émissivité du TA6V et de l’Inconel 625 en fonction de la température ([600 ; 1000]°C) et du temps de chauffage (jusqu’à 5 heures) a ensuite été étudiée. b) Le développement d’un banc de mesure de la RTC à haute température a permis quant à lui d’étudier la phase avec contact. Ce moyen a pour objectif de mesurer la RTC entre des couples de matériaux métal/métal (TA6V ou Inconel 625 /Inox 310) ou métal/céramique (TA6V ou Inconel 625 /Béton réfractaire) pour des pressions allant jusqu’à 4MPa. L’approche adoptée a été de disposer une pastille métallique représentant la tôle (TA6V ou Inconel 625) entre deux barreaux représentant l’outil (Inox 310 ou béton réfractaire), eux-mêmes, amarrés à une machine de traction. Le chauffage a été réalisé en introduisant le barreau supérieur dans un four résistif porté à 1000°C maximum. L’instrumentation du barreau inférieur a permis de déterminer le flux de chaleur conductif traversant ainsi que sa température de surface, ce qui a permis de mesurer la RTC sur une gamme thermique comprise entre 450 et 800°C et une gamme de pression de contact comprise entre 0,1 et 4MPa. Les résultats obtenus à l’aide de ces deux bancs peuvent être intégrés dans des simulations numériques de formage, pour calculer des recettes de lampes. Ces valeurs ont conduit au formage réussi de de 4 tôles successives en TA6V avec de bonnes conformités géométriques et microstructurales
The present work deals with the high temperature heat transfers involved in sheet/die contact within hot forming processes. The investigated heat ranges lie between 600°C and 1000°C while the study materials are namely TA6V and Inconel 625 (for the sheet) and AISI 310 stainless steel and refractory concrete (for the die). Under such industrial configuration, the heat transfers can be split in two steps: i) a gap closing phase during which the radiative property of the contact pair prevail and ii) a solid contact phase during which the conductive properties are involved and more precisely the thermal contact resistance (TCR). This twostep approach allows a separate investigation of both phenomena which are herein studied by the mean of two dedicated experimental means: a) The gap closing phase is studied through an emissivity measurement setup dedicated to high temperature. The chosen setup is inspired from elliptical oven setups. Its features include a heating rate over 11°C/s and a maximal in-service temperature of 1250°C. The related measurement instruments selection and design are also part of the presented work. The metrological aspects along with the uncertainty quantification are performed through the use of a reference material: pure platinum. This latter has proven worthy by its ability to sustain very high temperature while remaining free from oxidation. In addition, platinum’s optical properties are well documented throughout the scientific literature which provides solid comparisons with other published results. Finally, the construction of an emissivity database is presented for the two sheet materials of the study: TA6V and INCONEL 625. b) The solid contact phase is studied through a second tailor made experimental setup dedicated to TCR measurements. The proposed features include the ability to study metal contact pair (AISI 310 vs. TA6V/INCONEL 625) or ceramic vs. metal contact (Concrete vs. TA6V/INCONEL 625) for temperature as high as 800°C. The whole setup can be inserted within a classical tensile device in order to load the contact interfaces at stress levels similar to those involved in metal forming processes (here up to 4MPa). In practice, a circular sample cut from the studied sheet metals is clasped in between two cylindrical bars made of AISI 310 or concrete. The upper bar is then heated up by the mean of a resistive oven in order to generate a directional heat flux throughout the material interfaces. A suited measurement instrumentation then allows the assessment of the TRC for each contact pair for temperature ranging from 450°C to 800°C and pressure ranging from 0.1MPa to 4MPa. The results obtained from these two setups have built up a material database that was then use to simulate industrial hot forming operations. The process parameters retrieved from these simulation were used as input in an actual forming process and has led to the successful manufacturing of four parts all of which satisfying the quality requirements in term of geometry and microstructure

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Chbiki, Mounir. "Caractérisation thermomécanique des lignes de transmission et des collecteurs dans les tubes à ondes progressives." Thesis, Paris 10, 2014. http://www.theses.fr/2014PA100168/document.

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Abstract:

Durant ces quarante dernières années, les Tubes à Ondes Progressives (TOP) n’ont cessé de se développer, orienté par la demande croissante des nouvelles applications (Internet Haut débit, TV HD…). Cette demande croissante en fréquence et en puissance se traduit par des problèmes d’échauffement thermique. En effet, l’augmentation de la puissance de sortie augmente la puissance dissipée. De plus, la montée en fréquence nécessite une diminution des dimensions, qui conduit tout logiquement à des densités de puissance plus importantes. Cette chaleur produite doit être évacuée par des petites surfaces de contact qui dépendent fortement du type d’assemblage. Cet échauffement thermique implique également des changements du comportement mécanique. Dans ce travail de thèse, le point principal a été l’étude du comportement des interfaces dans les tubes à ondes progressive. Il est question d’étudier les interfaces thermomécaniques produites lors de l'assemblage (frettage à chaud). L’objectif est de fournir un modèle de détermination de la température d’hélice en fonctionnement. Compte tenu des configurations de fonctionnement (Vide, haute tension, petite dimension…) une mesure directe n’est pas réalisable. Néanmoins plusieurs méthodes de mesure indirectes ont été investiguées afin de trouver la plus appropriée. Cette étude porte dans un premier temps sur les lignes de transmissions puis sur les collecteurs des TOPs. Nous avons réalisé un modèle analytique purement thermique permettant d’identifier rapidement l’impédance thermique des dispositifs. Une mesure de RTC et une coupe métallographique déterminant les surfaces de contact alimente ce modèle afin de lui donner une meilleure précision. Un modèle élément finis 2D nous permet d’identifier une pression moyenne de contact afin d’utiliser la RTC correspondante.L’impédance thermique, nous permet de trouver la température d’hélice en indiquant la puissance dissipée dans la ligne
During these last forty years traveling Waves tubes did not stop developing directed by the increasing request of the new applications (High-speed Internet, TV HD). This increasing request in frequency and in power is translated by thermal heating problems. Indeed, the more the output power will be high, the more there will be of the dissipated power, with smaller and smaller size. This leads logically to bigger and bigger power densities. This produced heat must be evacuated by small contact areas, which depend strongly on the type of assembly. This thermal heating also involves changes of the mechanical behaviour. The principal point will be the study of the behaviour of the interfaces in traveling waves tubes. Thesis work, we study the thermal and mechanical interfaces produced during a hot shrinking. Goal of this work is to supply a numerical or analytical model of helix temperature determination with functioning. Considering the configurations of functioning (Vacuum, high-voltage, small dimension) a direct measure is not impossible. Nevertheless several indirect measure methods were investigated to find the most appropriate. This study concerns at first the transmissions lines then the collectors of TOPS. We realized an analytical thermal model allowing to identify quickly the thermal impedance of devices. A thermal contact resistance measurement and a metallographic cutting determining the contact areas feeds this model to give it a better precision. A 2D finite element allows us to identify an average pressure of contact to use the corresponding RTC. The thermal resistance, allows us to find the helix temperature by indicating the power dissipated in the line

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Hamasaiid, Anwar. "Transferts thermiques interfaciaux en fonderie en moules métalliques d'alliages légers." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30249.

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Abstract:

L'objectif de ce projet est d'étudier les transferts thermiques interfaciaux pendant la solidification des alliages légers dans les procédés de fonderie par gravité et sous pression. Pour cela, nous avons développé des méthodes expérimentales et des capteurs appropriés permettant d'effectuer les mesures de température dans le moule et en surface de la pièce pendant le remplissage et la solidification. Nous avons également enregistré les paramètres procédés sur une installation de fonderie sous pression particulièrement bien instrumentée. Pour la mesure de température de surface de la pièce coulée, nous avons adapté une technique pyrométrique utilisant un pyromètre et une fibre optique auxquels nous avons ajouté un crystal de saphir transparent dans la gamme de longueur d'onde du pyromètre. Ainsi, nous avons effectué plusieurs centaines de cycles pendant lesquels trois alliages ASG03, AS9U3 et AZ91D ont été coulés par ces deux procédés. Les mesures de température ont été exploitées par une méthode inverse pour évaluer le coefficient d'échange thermique et la densité de flux de chaleur à l'interface pièce/moule pour chaque cycle effectué. Les résultats obtenus ont été comparés entre les diverses conditions de coulée et avec les microstructures des pièces produites. Nous avons proposé deux modèles analytiques pour la Résistance Thermique de Contact (RTC) à l'interface liquide/solide pour les deux conditions de contact rencontrées dans les deux procédés étudiés. .
The present investigation is about the interfacial heat transfer during the solidification of light alloys in Gravity (GDC) and High Pressure (HPDC) Die Casting processes. The study consists of three principle fields, experimental, analytical and modelling. The Experimental activity involves measuring the temperature around the casting-die interface, in the mould and at the surface of the castings and other process parameters during die filling and solidification. For this purpose, suitable experimental methods and sensors have been developed. Particularly a pyrometric measurement method has been adapted to measure the casting surface temperature during its solidification. Hundredths of trials were performed using Al-7Si-0. 3Mg, A-9Si-3Cu and AZ91 D alloys during the two investigated processes. From the temperature measurements, interfacial heat transfer coefficient and heat flux density have been evaluated using an inverse method. The obtained results have been analysed with regards to the various process parameters and to the microstructure of the castings. .

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Belghazi, Hamid. "Modélisation analytique du transfert instationnaire de la chaleur dans un matériau bicouche en contact imparfait et soumis à une source de chaleur en mouvement." Phd thesis, Université de Limoges, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00530322.

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Abstract:

Ce travail concerne la modélisation analytique du transfert de chaleur par conduction dans un matériau bicouche en contact imparfait, et soumis à une source de chaleur en mouvement. L'élaboration des solutions analytiques est basée principalement sur la méthode de séparation des variables, ce qui ramène les cas étudiés à des problèmes aux valeurs propres. Les résultats de cette étude sont appliqués aux transferts de chaleur dans les matériaux bicouches. Nous avons donc établi des modèles ou des solutions analytiques aux problèmes de transfert de chaleur simples, fiables (1D ou 2D) économes en investissements (matériel, humain, temps de calcul, , etc..), capables de donner avec des marges d'erreurs acceptables de bonnes estimations théoriques de l'évolution spatio-temporelle de la température dans un matériau bicouche, ce qui permet de mieux maîtriser le procédé de dépôt. Nous avons travaillé en dimensions finies en intégrant au calcul la résistance thermique de contact, l'aspect transitoire du transfert de la chaleur dans le bicouche, le mouvement de la source chaleur, le profil gaussien de la source de chaleur, les pertes d'énergie dans le substrat, la porosité du dépôt ainsi que des changement de phase. Nous avons tout d'abord élaboré des solutions analytiques simplifiées de transfert instationnaire de la chaleur dans un matériau bicouche en contact imparfait et soumis à une source de chaleur en mouvement. L'approche théorique a été confrontée à des cas pratiques dans le domaine de traitements de surface par plasma ou laser puis étendues aux cas où le traitement de surface est accompagné d'un changement de phase , de fusion ou solidification. Malgré les nombreuses hypothèses simplificatrices nécessairement introduites dans les calculs, les modèles analytiques développés en 1D et 2D avec termes sources, fournissent cependant des résultats fiables utilisables pour l'étude de processus industriels, en évitant le recours systématique à des modèles physiques détaillés nécessitant un investissement important en mémoire informatique et en temps de calcul. Dans le domaine de traitements de surface, ils peuvent servir à la détermination de nombreuses propriétés thermophysiques telles que la RTC, la diffusivité et la conductivité thermiques par la méthode flash. Ils peuvent être aussi utiles à la validation des codes numériques avant leurs extensions à des géométries et des conditions aux limites plus complexes.

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Somé, Sâannibè Ciryle. "Comportement thermomécanique des enrobés tièdes et de l'interface bitume-granulat." Phd thesis, Université de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00855431.

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Abstract:

La compréhension du comportement thermomécanique des matériaux bitumineux et la durabilité de l'interface bitume-granulat sont des facteurs clés pour prédire l'endommagement des chaussées. Dans ce cadre, cette thèse s'attache à évaluer la qualité du collage entre le bitume et le granulat par une méthode thermique originale dans les conditions de fabrication d'enrobés bitumineux tièdes. Elle vise ensuite à étudier l'influence de la qualité de collage sur leurs performances mécaniques. Dans le chapitre 1, les différentes techniques de caractérisation mécanique des perfmances mécaniques et de l'interface bitume-granulat y sont présentées. Il s'agit essentiellement d'essais permettant d'évaluer le désenrobage bitume-granulat sous l'action de l'eau. Les chapitres 2 et 3 fournissent une description des mécanismes de transferts thermiques qui s'opèrent lors de la mise contact de deux milieux de températures différentes. Les bases théoriques sont présentées pour permettre de formuler et de résoudre le problème de conduction inverse résultant de la mise en contact du bitume et du granulat en vue d'estimer la résistance thermique de contact (RTC). La description du protocole expérimental pour déterminer la RTC ainsi que l'étude des propriétés thermophysiques et de mouillabilité des matériaux font l'objet des chapitres 4 et 5. La RTC est utilisée comme indicateur de la qualité du collage bitume-granulat et les résultats obtenus sont présentés et interprétés dans le chapitre 6. Les chapitres 7 et 8 présentent des résultats complémentaires de performances mécaniques des enrobés et des liants bitumineux, étudiés dans les Chapitres précédents et utilisés pour la formulation d'enrobés ou le dimensionnement de chaussées.

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Sibilia, Gautier. "Modélisation du soudage par point : influence des conditions interfaciales sur le procédé." Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2117.

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Abstract:

Le soudage par résistance par point est la principale technique d'assemblage des tôles d'acier de carrosserie automobile. Bien que le procédé soit industriellement éprouvé, la diversité accrue des matériaux utilisés (introduction de tôles HLE) et la réduction du temps imparti aux études confronte les constructeurs au problème de la définition de la soudabilité des assemblages. Dans ce travail, nous proposons un modèle numérique prédictif et simplifié du soudage par point qui fait appel à un couplage électro-thermo-métallurgique des phénomènes (recours au code de calculs par EF SYSWELD®). Pour définir un tel modèle, il convient de discerner les principaux facteurs influant du procédé. En outre, il faut disposer des données d'entrée du modèle et acquérir des informations relatives à la validation des résultats numériques. Cette étude revêt donc aussi une forte connotation expérimentale. Elle s'est notamment focalisée sur le rôle prépondérant des interfaces électrode/tôle et tôle/tôle dans le mécanisme de formation d'un point soudé. Nous distinguons les phénomènes de macroconstriction liés aux aires des surfaces de contact apparentes, des phénomènes de microconstriction auxquels sont associées les définitions de résistances de contact électriques et thermiques. Un effort particulier a été engagé sur leur détermination. Nous présentons par ailleurs, un ensemble de cycles thermiques enregistrés sur des assemblages (électrode et tôle) durant la réalisation de points soudés. Cette étude contribue à la maîtrise d'un procédé de soudage dont la connaissance repose aujourd'hui majoritairement sur l'expérience. Le modèle numérique mis en place doit permettre de dégager des tendances en terme de soudabilité à même d'alléger la définition des paramètres d'un assemblage soudé par point
In this work, we propose a simplified model of resistance spot welding on steel sheets. We use the Finite Element sofware SYSWELD® by the way of Electrical-Thermal-Metallurgic coupling. To define such a model, we need to identify the main process influencing factors. Besides, we have to dispose of right input data and pertinent information in order to validate the numerical results. Therefore, in this study; experimental investigations take an important place too. In particular, we have study the influence of electrode/sheet and sheet/sheet interfaces on the spot weld formation. This labour contributes to improve the mastery of a welding process, which the knowledge was essentially experience-based. The numerical model here developed should allow simplifying the welding parameters and weldability definition

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Ni, Yuxiang. "Thermal contact resistance between molecular systems : an equilibrium molecular dynamics approach applied to carbon nanotubes, graphene and few layer graphene." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00969185.

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Abstract:

This thesis is devoted to the calculation of thermal contact resistance in various molecular systems based on carbon nanotubes (CNTs) and few layer graphene (FLG). This work has been performed through equilibrium molecular dynamics (EMD) simulations. We adopted the temperature difference fluctuations method in our EMD calculations. This method only needs the input of the temperatures of the subsystems whereas the heat flux, which is involved in all the other approaches, remains more difficult to compute in terms of simulation time and algorithm. Firstly, three cases were studied to validate this method, namely: (i) Si/Ge superlattices; (ii) diameter modulated SiC nanowires; and (iii) few-layer graphenes. The validity of the temperature difference fluctuations method is proved by equilibrium and non-equilibrium MD simulations. Then, by using this method, we show that an azide-functionalized polymer (HLK5) has a lower contact resistance with CNT than the one between CNT and PEMA, because HLK5 could form covalent bonds (C-N bonds) with CNT through its tail group azide, while only weak Van der Waals interactions exist in the case of CNT-PEMA contact. The data from our EMD simulations match with the results from experiments in a reasonable range. We then report the thermal contact resistance between FLG and a SiO2 substrate, which could be tuned with the layer number. Taking advantage of the resistive interface, we show that a SiO2 /FLG superlattices have a thermal conductivity as low as 0.30 W/mK, exhibiting a promising prospect in nano-scale thermal insulation. In the last part, we investigated the layer number dependence of the cross-plane thermal resistances of suspended and supported FLGs. We show that the existence of a silicon dioxide substrate can significantly decrease the cross-plane resistances of FLGs with low layer numbers, and the effective thermal conductivities were increased accordingly. The Frenkel-Kontorova model was introduced to explain the substrate-induced band gaps in FLG dispersion relations and the corresponding thermal energy transfer. The enhanced thermal conduction in the cross-plane direction is ascribed to the phonon radiation that occurs at the FLG-substrate interface, which re-distributes the FLG in-plane propagating energy to the cross-plane direction and to the substrate.

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Meksi, Olfa. "Contribution à la caractérisation numérique et expérimentale des échanges thermiques externes des machines électriques totalement fermées et non ventilées avec introduction des données d’incertitudes." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2367/document.

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Abstract:

En plus des aspects électrique, magnétique, vibro-acoustique et mécanique, les considérations thermiques doivent être prises en compte lors des phases de conception et d’optimisation des machines électriques. Ce mémoire se porte sur l’analyse et la simulation du comportement thermique des machines électriques Totalement Fermées et Non Ventilées (TFNV) et plus particulièrement sur le cas de la machine Synchro-réluctante (Synchrel), utilisée comme actionneur d’embrayage. Un modèle thermique détaillé (MTD), décrivant le comportement thermique de la machine Synchrel est conçu. Ce MTD proposé est construit grâce à une combinaison de la méthode à Constantes Localisées (CL) et d’une technique numérique de type Mécanique des Fluides Numériques (MFN). La première méthode est dédiée à la modélisation des transferts conductifs et radiatifs. La seconde permet de modéliser le mécanisme de refroidissement par convection naturelle autour de la machine Synchrel. Compte-tenu de l’importance du mode de refroidissement sur l’évolution des températures critiques, l’approche MFN peut apporter plus de précision. Par contre, elle nécessite des temps de calcul importants ce qui freine son utilisation. Afin de surmonter cette problématique, les résultats numériques obtenus pour des points de fonctionnement particuliers sont utilisés afin de définir des relations de corrélation analytiques. Cette analyse numérique est accompagnée d’une démarche expérimentale afin d’élaborer les corrélations expérimentales correspondantes. L’étude montre que les solutions numériques peuvent converger vers des solutions plus précises si l’on tient compte des données d’incertitudes introduites par cette approche. La deuxième problématique traitée est la détermination des Résistances Thermiques de Contact (RTCs) des machines électriques. Elles constituent des paramètres clefs dans la définition du MTD complet. La démarche de détermination des RTCs est basée sur deux approches d’identification paramétrique. La première est basée sur des observations expérimentales du comportement thermique de la machine. La seconde est basée sur une approche mathématique de réduction de modèle. Les valeurs déterminées sont cohérentes avec la littérature, bien que la machine Synchrel diffère en topologie, taille et puissance. En utilisant la corrélation d’origine numérique du phénomène de convection externe, le MTD complet est alors utilisé afin d’évaluer la variation de température due à l’erreur introduite par la MFN. En utilisant la corrélation expérimentale, le MTD complet est validé. Les approches d’identification paramétrique conduisent à la construction de deux modèles thermiques de second ordre de la machine. Ces modèles permettent la surveillance du comportement thermique du bobinage et du carter. Ces deux modèles simplifiés font montre d’une prédictibilité satisfaisante au regard de leur simplicité
In addition to electrical, magnetic, vibro-acoustic and mechanical aspects, thermal considerations must be taken into account during the design and optimization of electrical machines. This study focuses on the analysis and the simulation of the thermal behavior of Totally Enclosed Non Ventilated (TENV) electric machines, specifically a Synchro-reluctant motor (Synchrel) in the context of an automotive application : a clutch actuator. A detailed thermal model (MTD) describing the thermal behavior of the Synchrel machine is designed. This proposed MTD is based on a combination of the Lumped Parameter Thermal Network method (LPTN) and the Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. The first method is dedicated to model the conductive and radiative heat transfers. CFD techniques are dedicated to model the cooling mechanism based on the natural convection around the Synchrel machine. Since the critical temperature is very sensitive to the cooling mode, the CFD approach is used in this study to provide more accurate results. On the other hand, it requires considerable computing time, which prevents its use in design studies based on optimization methods. In order to overcome this problem, only some numerical results obtained for particular operating points are used to define an analytical correlation based on the numerical calculation relations. This numerical analysis goes with an experimental approach in order to elaborate the corresponding experimental correlations. This study shows that numerical solutions can present a good accuracy, if uncertainty data introduced by this approach are taken into account. The second research problem addressed in this study is the determination of the Contact Thermal Resistances (RTCs), which are key parameters in the definition of the MTD. The determination procedure of the RTCs is based on two parametric identification approaches. The first one is experimental and based on some observations of the thermal behavior of the machine. The second one is based on a mathematical model reduction approach. The determined values are consistent with results from literature, although the Synchrel machine differs in topology, size and power. Using the numerical correlations, the MTD is used to evaluate the temperature deviation due to error terms introduced by the CFD approach. Then, using these experimental correlations, the MTD’s quality can be checked and approved. Parametric identification approaches lead to the construction of two secondorder thermal models of the machine. These models allow monitoring the thermal behavior of the winding and the casing. Both simplified models show satisfactory predictability with respect to their great simplicity

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Abou, Hamad Valdemar. "Elaboration et caractérisation de contacts électriques à base de phases MAX sur SiC pour l'électronique haute température." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI079.

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Abstract:

Les applications de puissance dans lesquelles la température ambiante est élevée, provoquent l’augmentation de la température dans les dispositifs électroniques. De ce fait, il est important de développer les dispositifs électroniques pour pouvoir supporter des densités de courant et de puissance plus élevées. Dans cette thèse, nous avons pour objectif de jeter les bases d’une technologie en totale rupture avec celles existantes pour la fabrication d’une nouvelle génération de contacts électriques à base de Ti3SiC2, stables, fiables et reproductibles sur le Carbure de Silicium pour les applications à très hautes températures (300 – 600ºC). Deux méthodes d’élaborations seront étudiées, dans cette thèse, pour synthétiser le Ti3SiC2. La première est par voie réactionnelle, et la deuxième approche consistera à utiliser la technique Pulsed Laser Deposition (PLD), en utilisant une cible de Ti3SiC2. Le but est de développer des contacts ohmiques de bonne qualité. Des caractérisations physico-chimiques, électriques (TLM) et mécaniques (W-H et RSM) ont été effectuées sur les contacts de Ti3SiC2. Ces échantillons ont subi un vieillissement, à 600ºc pendant 1500h sous Argon, dans le but d’étudier la stabilité et la fiabilité des contacts électriques aux hautes températures. Les résultats des caractérisations ont montré que la fiabilité et la stabilité chimique entre Ti3SiC2 et SiC ont permis aux contacts de garder le comportement ohmique avec une faible résistivité électrique et un bon comportement mécanique, même après 1500h de vieillissement. De plus, les simulations réalisées ont servi à déterminer l’effet des ITR sur la dissipation de la chaleur et sur les contraintes mécaniques exercées sur une diode PN haute puissance. Dans cette thèse, nous avons montré qu’un contact ohmique, à base de Ti3SiC2, peut rester stable et fiable sur un substrat 4H-SiC, dans des températures allant jusqu’à 600ºC
Power applications in which the ambient temperature is high, cause the increase of temperature in electronic components. Therefore, it is important to develop electronic devices that are able to withstand high current and high-power densities. In this thesis, our objective is to lay the foundations of a new technology for the manufacture of a new generation of Ti3SiC2 MAX phase-based electrical contacts, stable, reliable and reproducible on Silicon Carbide for very high temperature applications (300 - 600ºC). To synthesize Ti3SiC2 on SiC, two elaboration methods were studied in this thesis. The first approach is a reaction method, and the second approach consists on using a Ti3SiC2 target via the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique. Our goal is to develop a good quality ohmic contacts. Physico-chemical, electrical (TLM) and mechanical (W-H and RSM) characterizations were performed on the Ti3SiC2 contacts. These samples underwent a thermal aging test at 600°C for 1500 hours under Argon, in order to study the stability and reliability of the electrical contacts at high temperatures. The obtained results showed that the reliability and the chemical stability between Ti3SiC2 and SiC allowed the contacts to keep an ohmic behavior with low electrical resistivity, in addition to a good mechanical behavior, even after 1500 hours of aging at 600ºC. Furthermore, the thermomechanical simulations performed were used to determine the effects of Interfacial Thermal Resistances on the heat dissipation and the mechanical stresses exerted on a high power PN diode. In this thesis, we have shown that an ohmic contact, based on Ti3SiC2, can remain stable and reliable on a 4H-SiC substrate, in temperatures up to 600ºC

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Majcherczak, Didier Naït-Abdelaziz Moussa Dufrénoy Philippe. "Étude thermique d'un contact glissant." [S.l.] : [s.n.], 2003. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2003-169-170.pdf.

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Mint, brahim Maimouna. "Méthodes d'éléments finis pour le problème de changement de phase en milieux composites." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0157/document.

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Abstract:

Dans ces travaux de thèse on s’intéresse au développement d’un outil numérique pour résoudre le problème de conduction instationnaire avec changement de phase dans un milieu composite constitué d’une mousse de graphite infiltrée par un matériau à changement de phase tel que le sel, dans le contexte du stockage de l’énergie thermique solaire.Au chapitre 1, on commence par présenter le modèle sur lequel on va travailler. Il estséparé en trois sous-parties : un problème de conduction de chaleur dans la mousse, un problème de changement de phase dans les pores remplis de sel et une condition de résistance thermique de contact entre les deux matériaux qui est traduite par une discontinuité du champ de température.Au chapitre 2, on étudie le problème stationnaire de conduction thermique dans un milieu composite avec résistance de contact. Ceci permet de se focaliser sur la plus grande difficulté présente dans le problème qui est le traitement de la condition de saut à l’interface.Deux méthodes d’éléments finis sont proposées pour résoudre ce problème : une méthode basée sur les éléments finis Lagrange P1 et une méthode hybride-duale utilisant les éléments finis Raviart-Thomas d’ordre 0 et P0. L’analyse numérique des deux méthodes est effectuée et les résultats de tests numériques attestent des efficacités des deux méthodes [10]. Les matériaux à changement de phase qu’on étudie dans le cadre de cette thèse sont des matériaux pures, par conséquent le changement de phase s’effectue en une valeur de température fixe qui est la température de fusion. Ceci est modélisé par un saut dans la fonction fraction liquide et par conséquent dans la fonction enthalpie du matériau. Cette discontinuité représente une difficulté numérique supplémentaire qu’on propose de surmonter en introduisant un intervalle de régularisation autour de la température de fusion.Cette procédure est présentée dans le chapitre 3 où une étude analytique et numérique montre que l’erreur sur la température se comporte comme " en dehors de la zone de mélange, où " est la largeur de l’intervalle de régularisation. Cependant, à l’intérieur l’erreur se comporte comme p " et on montre que cette estimation est optimale. Cette diminution de vitesse de convergence est due à l’énergie qui reste bloquée dans la zone de mélange [58].Dans le chapitre 4 on présente quatre des schémas les plus utilisés pour le traitement de la non-linearité due au changement de phase: mise à jour du terme source, linéarisation de l’enthalpie, la capacité thermique apparente et le schéma de Chernoff. Différents tests numériques sont réalisés afin de tester et comparer ces quatre méthodes pour différents types de problèmes. Les résultats montrent que le schéma de linéarisation de l’enthalpie est le plus précis à chaque pas de temps tans dis que le schéma de la capacité thermique apparente donne de meilleurs résultats au bout d’un certain temps de calcul. Cela indique que si l’on s’intéresse aux états transitoires du matériaux le premier schéma est lemeilleur choix. Cependant, si l’on s’intéresse au comportement thermique asymptotique du matériau le second schéma est plus adapté. Les résultats montrent également que le schéma de Chernoff est le plus rapide parmi les quatre schémas en terme de temps de calcul et donne des résultats comparables à ceux des deux plus précis.Enfin, dans le chapitre 5 on utilise le schéma de Chernoff avec la méthode d’éléments finis hybride-duale Raviart-Thomas d’ordre 0 et P0 pour résoudre le problème non-linéaire de conduction thermique dans un milieu composite réel avec matériau à changement de phase. Le but étant de déterminer si un matériau composite avec une distribution uniforme de pores est assimilable à un matériau à changement de phase homogènes avec des propriétés thermo-physiques équivalentes. Pour toutes les expériences numériques exposées dans ce manuscrit on a utilisé le logiciel libre d’éléments finis FreeFem++ [41]
In this thesis we aim to develop a numerical tool that allow to solve the unsteady heatconduction problem in a composite media with a graphite foam matrix infiltrated witha phase change material such as salt, in the framework of latent heat thermal energystorage.In chapter 1, we start by explaining the model that we are studying which is separated in three sub-parts : a heat conduction problem in the foam, a phase change problem in the pores of the foam which are filled with salt and a contact resistance condition at the interface between both materials which results in a jump in the temperature field.In chapter 2, we study the steady heat conduction problem in a composite media withcontact resistance. This allow to focus on the main difficulty here which is the treatment of the thermal contact resistance at the interface between the carbon foam and the salt. Two Finite element methods are proposed in order to solve this problem : a finite element method based on Lagrange P1 and a hybrid dual finite element method using the lowest order Raviart-Thomas elements for the heat flux and P0 for the temperature. The numerical analysis of both methods is conducted and numerical examples are given to assert the analytic results. The work presented in this chapter has been published in the Journal of Scientific Computing [10].The phase change materials that we study here are mainly pure materials and as a consequence the change in phase occurs at a single point, the melting temperature. This introduces a jump in the liquid fraction and consequently in the enthalpy. This discontinuity represents an additional numerical difficulty that we propose to overcome by introducing a smoothing interval around the melting temperature. This is explained in chapter 3 where an analytical and numerical study shows that the error on the temperature behaves like " outside of the mushy zone, where _ is the width of the smoothing interval. However, inside the error behaves like p " and we prove that this estimation is optimal due to the energy trapped in the mushy zone. This chapter has been published in Communications in Mathematical Sciences [58].The next step is to determine a suitable time discretization scheme that allow to handle the non-linearity introduced by the phase change. For this purpose we present in chapter 4 four of the most used numerical schemes to solve the non-linear phase change problem : the update source method, the enthalpy linearization method, the apparent heat capacity method and the Chernoff method. Various numerical tests are conducted in order to test and compare these methods for various types of problems. Results show that the enthalpy linearization is the most accurate at each time step while the apparent heat capacity gives better results after a given time. This indicates that if we are interestedin the transitory states the first scheme is the best choice. However, if we are interested in the asymptotic thermal behavior of the material the second scheme is better. Results also show that the Chernoff scheme is the fastest in term of calculation time and gives comparable results to the one given by the first two methods.Finally, in chapter 5 we use the Chernoff method combined with the hybrid-dual finiteelement method with P0 and the lowest order Raviart-Thomas elements to solve thenon-linear heat conduction problem in a realistic composite media with a phase change material. Numerical simulations are realised using 2D-cuts of X-ray images of two real graphite matrix foams infiltrated with a salt. The aim of these simulations is to determine if the studied composite materials could be assimilated to an equivalent homogeneous phase change material with equivalent thermo-physical properties. For all simulationsconducted in this work we used the free finite element software FreeFem++ [41]

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Billon, Laurent. "Matrices organiques à haute stabilité thermique et résistance à l'oxydation." Pau, 1996. http://www.theses.fr/1996PAUU3037.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est l'amélioration de la thermostabilité dans une gamme de température supérieure à 250c, de polyimides thermodurcissables thermostables synthétisés à partir de nouveaux monomères, tout en tenant compte du procédé de mise en oeuvre. A cette fin, notre travail a consisté en l'étude de la réactivité de deux systèmes binaires en milieu méthanolique, mono ester de l'anhydride nadique ne/diamine et hexafluoro diméthyl ester HFDE/diamine. Une réactivité supérieure du composé Ne a été mise en evidence, entraînant la formation de bisnadimide Ne - diamine - Ne. L'étude structurale et thermique de ces composés montre une isomérisation endo/exo des fonctions nadimide à l'état solide ainsi qu'une grande stabilité thermique, qui nous obligent à revoir les cycles thermiques de polymérisation. La synthèse de polyimides téléchéliques nadimide, maleimide et styrenique, ainsi que leur caractérisation microstructurale, physicochimique et thermomécanique montrent la très grande complexité de ces oligomères (produits secondaires, polymolécularité, isomérisation endo/exo des fonctions nadimide, transition vitreuse et sous vitreuse). Les résultats obtenus ont été discutés dans le cadre des relations structure/propriétés des polyimides téléchéliques. L'étude des prépolymères fonctionnalises nadimide a montré l'influence de l'isomérisation endo/exo sur la transition vitreuse. Ces résultats jouent un rôle important lors de la réticulation de ces systèmes car la temperature finale du cycle de polymérisation depend de la valeur de la température de transition vitreuse.

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Woessner, Philippe. "Influence d'un traitement thermique sur la résistance mécanique du bois." Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13615.

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Abstract:

Les traitements thermiques du bois connaissent à l'heure actuelle un développement rapide, en raison des caractéristiques de durabilité qu'ils confèrent au bois ainsi que de la non utilisation de produits chimiques qui pourraient s'avérer néfastes pour la santé ou l'environnement. En France, le traitement le plus répandu est la rétification développée par l'Ecole des Mines de Saint-Etienne. Parmi les effets recherchés et obtenus par ce type de traitement, on peut citer la diminution de caractère hydrophile du bois, une meilleure stabilité dimentionnelle et une grande résistance aux attaques des micro-organismes et insectes. Malheuresement, ces traitements thermiques ont un effet négatif sur les caractéristiques mécaniques du bois, dont la fragilité est accrue et les contraintes de rupture abaissée. L'objet de ce travail est d'identifier les causes mécaniques de la chute de ces propriétés. Des essais de traction, compression et fissuration ont été menés sur du Pin Maritime non traité et rétifié à 240 °C. La teneur en eau étant un paramètre important pur le comportement mécanique du bois, nous avons effectués nos essais en faisant varier ca paramètre. Conjointement aux essais mécaniques, des essais physiques ont été réalisés. Ils permettent d'analyser le comportement des bois traités et non traités vis à vis de l'eau, mais également l'évolution de la porosité ainsi que des densités apparentes et réelles (densité des parois ligneuses). Ces derniers ont permis d'analyser le comportement en traction et compression en passant de l'échelle du matériau bois à celle des cellules et de la matière ligneuse. Les évolutions ainsi trouvées sont propres à la matière et s'affranchissent d'effets tels que la compaction due au traitement qui pose le problème de la quantité de matière utilisée pour les essais sur bois traités et non traités. Les essais de fissuration ont été analysés à l'aide de courbes de rupture (courbes R) dont un lissage permet d'obtenir trois paramètres représentatifs de l'amorçage de la fissure, du début de fissuration et da la propagation. L'observation des variations de ces paramètres en fonction du traitement et de la teneur en eau, ainsi que la liaison avec les autres essais, permet d'émettre quelques hypothèses fortes sur les causes de la fragilité des bois traités thermiquement.

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Pépin, Alexandre. "Performance énergétique et confort thermique : effet de la masse thermique, de la résistance et des matériaux de l'enveloppe." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28242.

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Abstract:

Au Québec, la construction en bois massif pour les bâtiments de plus de trois étages gagne en popularité. Son caractère écologique et renouvelable est intéressant pour la construction de bâtiments commerciaux. Cependant, la faible utilisation de ce matériau dans le domaine commercial a suscité des questionnements par rapport au comportement thermique. Dans la présente étude, le comportement de la masse thermique a été analysé à l’aide de simulations numériques. Les variables étudiées sont les variables thermiques dynamiques, l’intensité énergétique et le confort. Deux logiciels ont été utilisés pour faire ces simulations. Le premier logiciel envisagé, e-Quest, ne s'est pas révélé pertinent pour les analyses sur l'effet de la masse thermique [1]. EnergyPlus a finalement été utilisé dans le cadre de cette étude. Les résultats ont démontré que le changement de type de masse thermique et la présence de masse thermique permettent de réduire la variation de température moyenne journalière des surfaces internes. Cette réduction atteint 27.8% (2.33°C) lorsque la construction en ossature légère de bois est changée pour une construction en béton massif de 4 W/m2-K RSI. Un constat majeur est que l’intensité énergétique varie surtout en fonction du type de masse thermique. En jumelant le type de masse thermique avec la résistance, un certain gain est obtenu en termes de réduction de l’intensité énergétique. L’épaisseur de masse thermique est le paramètre ayant le moins d’effet sur l’intensité énergétique. Les gains sont d’environ 2.5%, en combinant le type de masse thermique et l’épaisseur de celle-ci. Ce comportement peut s’expliquer par le fait que l’énergie emmagasinée dans l’enveloppe et retournée au bâtiment de façon décalée, ce qui réduit la charge de chauffage en hiver, mais génère des charges de climatisation durant l’été. La dimension du bâtiment étudié et la ventilation peuvent aussi expliquer les faibles gains observés en matière d’intensité énergétique.
In the province of Québec, massive wood buildings of three floors and more are becoming more and more popular. This material being ecological and renewable is interesting for commercial buildings. However, its use is fairly low in this type of buildings and this raises many questions related to the thermal behavior. In this study, the influence of thermal mass has been studied using numerical simulations. The variables analyzed are the dynamic thermal variables, the energy intensity and the comfort. Two programs have been used to perform the simulations. Since the simulations done using e-QUEST have not demonstrated their relevance for thermal mass analyses [1], EnergyPlus software was used to perform the simulations during this study. The results have demonstrated that the type of thermal mass change and the presence of thermal mass can reduce the mean daily temperature swing of the internal surfaces of the walls. This reduction is up to 27.8% (2.33°C) when the building type passes from a lightweight wood construction to a heavyweight concrete one with a 4 W/m2-K RSI. Another major notice is that the energy intensity principally varies in function of the thermal mass type. Coupled with the thermal resistance, this adds a certain reduction of the energy intensity. The thermal mass thickness is the parameter having the smallest effect on the energy intensity. Gains observed are around 2.5% when the modifications of the type of thermal mass and its thickness are combined. This behavior can be explained by the fact that the energy that is stocked in the envelope and returned to the building after a certain time lag reduces heating demand during winter, but generates cooling demand during summer. The size of the studied building and the ventilation system type could be an explanation of the weak gains obtained regarding the energy intensity.

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Tulita, Catalin. "Problèmes d'homogénéisation thermique liés à l'ingénierie des supraconducteurs." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL113N.

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Abstract:

Tous les aimants supra conducteurs comportent des bobinages composites rnultiécheIles (bloc et câbles entourés d'isolants, brins, filaments) imprégnés d'un fluide cryogénique, la répartition des divers éléments étant périodique par zones. La détermination du champ thermique (en particulier) nécessite donc une homogénéisation. Dans ce mémoire, nous proposons plusieurs étapes d'homogénéisation prenant en compte la géométrie non complètement périodique. On considère deux fluides cryogéniques: l'He 1, obéissant à la loi de conduction de Fourier (et conduisant donc à des problèmes linéaires), et l'He II obéissant à la loi de Kapitza fortement non linéaire. On se ramène dans ce dernier cas à un problème du type p-Laplacien. L'ensemble des calculs numériques est effectué avec le code M O DU LE F.

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Blond, Eric. "Dégradation thermomécanique des réfractaires au contact de laitiers sidérurgiques." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00370776.

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Abstract:

Les réfractaires au contact de laitiers sidérurgiques sont soumis à des sollicitations complexes. Pour identifier les causes de leur dégradation, l'examen de cas industriels permet d'établir un schéma de couplages à trois pôles : imprégnation par les laitiers (IL), thermomécanique (TM) et changements de phases (CP). Les gradients de microstructure et de composition résultant du couplage IL-CP sont caractérisés par des observations au MEB et des analyses chimiques avec une sonde EDS ; un traceur naturel de l'imprégnation est identifié. Le couplage IL-TM est étudié en modélisant le comportement du revêtement soumis à un chargement thermique cyclique dans le cadre de la mécanique des milieux poreux saturés. Les paramètres régissant la localisation et l'amplitude de la pression interstitielle maximale sont exhibés et leurs influences étudiées. L'étude du pôle TM conduit à l'identification d'un modèle de comportement << monophasique >> de type thermoélastoviscoplastique de la bauxite à différents états d'imprégnation. Les simulations numériques indiquent que les contraintes développées lors de la montée en température favorisent l'écaillage, probablement amorcé par une surpression localisée.

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Janeček, Valdislav. "Evaporation à l'échelle microscopique et à haut flux thermique." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066512.

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Abstract:

Cette thèse étudie théoriquement les processus de transport au voisinage de la ligne triple de contact liquide-gaz-solide et leur impact sur l'évaporation macroscopique. Dans la première partie de la thèse, l'hydrodynamique au voisinage de la ligne de contact est étudiée sous les conditions de mouillage partiel. L'évaporation induite par le chauffage du substrat dans l'atmosphère de vapeur du même fluide est considérée. La relaxation de la singularité hydrodynamique de la ligne triple est considérée. La principale conclusion de la thèse est que l'effet Kelvin (dépendance de la température de saturation de la pression) est suffisant en soi, pour faire disparaitre la singularité des variables hydrodynamiques. La microrégion (le voisinage de la ligne de contact) est résolue numériquement et analytiquement pour de faibles pentes de l'interface liquide-vapeur. Les échelles de longueur caractéristiques du problème sont identifiées et la nature multi-échelle du phénomène est prise en compte. Les études paramétriques effectuées révèlent le rôle de la résistance thermique de l'interface vapeur-liquide, de la longueur de glissement, du terme thermocapillaire, du recul de vapeur et ainsi que des forces de surface. Une extension de l'approximation de lubrification pour de pentes élevées de l'interface gaz-liquide à l'évaporation est discutée. Dans la seconde partie de la thèse, le modèle précédemment établi pour la microrégion est couplé à des simulations numériques de la croissance d'une bulle de vapeur. Le départ de la bulle de vapeur de la paroi chauffante pendant l'ébullition a également été étudiée. Il a été proposé dans la thèse, que sous des charges thermiques élevées, l'augmentation de l'angle de contact apparent provoque l'étalement de la bulle de vapeur sur la paroi chauffante. Ce phénomène peut conduire, au séchage de la paroi observé pendant la crise d'ébullition
This thesis theoretically investigates the transport processes in the vicinity of the triple gas-liquid-solid contact line and its impact on macroscopic evaporation. In the first part of the thesis, the hydrodynamics close to the contact line at partial wetting is studied. Specifically, evaporation into the atmosphere of pure vapor driven by heating of the substrate is considered. The question of singularity relaxation is addressed. The main finding of the thesis is that the Kelvin effect (dependence of saturation temperature on pressure) is sufficient by itself to relax the hydrodynamic contact line singularity. The proposed microregion (the contact line vicinity) model for small interface slopes is solved numerically. Asymptotic solutions are found for some specific cases. The governing length scales of the problem are identified and the multiscale nature of the phenomenon is addressed. Parametric studies revealing the role of the thermal resistance of vapor-liquid interface, slip length, thermocapillary term, the vapor recoil and surface forces are also performed. An extension of the lubrication approximation for high slopes of the gas-liquid interface at evaporation is discussed. In the second part of the thesis, the previously established microregion model is coupled to a simplified single vapor bubble growth numerical simulation. The bubble departure from the heater at boiling is also studied. It was proposed in the thesis, that under high heat loads, the increase of the apparent contact angle causes the vapor bubble to spread over the heated substrate. Such a behavior may cause the heater dry-out that occurs during the boiling crisis

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Colin, François. "Simulation thermique du contact application aux mécanismes 2-D 3-D." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb375967860.

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Colin, François. "Simulation thermique du contact : application aux mécanismes 2-D 3-D." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0023.

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Abstract:

Les performances des calculs des températures dans les mécanismes complexes en mouvement reposent sur l'emploi simultané de méthodes analytiques pour les pièces en mouvement et de méthodes numériques d'éléments finis pour les géométries compliquées. Une méthode hybride originale qui regroupe ces deux méthodes a été développée en 2 et 3 dimensions après un exposé détaillé des avantages et inconvénients des méthodes prises séparément. Une présentation particulière des résultats analytiques assure la compatibilité avec la méthode numérique. Des gains de temps appréciables ont été obtenus par rapport à un traitement numérique seul. Le logiciel réalisé a été optimisé pour réduire les temps de calculs. Avec des techniques spéciales de résolution de systèmes linéaires. Le logiciel comporte aussi des outils originaux d'aide à la mise en données et à l'exploitation des résultats

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Monnier, Arnaud. "Etude et simulation du soudage par résistance de matériaux de contact." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112329.

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Abstract:

Cette étude est réalisée dans le cadre d’une convention CIFRE en collaboration avec Schneider Electric et le Laboratoire de Génie Electrique de Paris-SUPELEC. Le but de cette étude est la compréhension des phénomènes physiques ayant lieu durant l’opération de soudage par résistance de matériaux de contact et le développement d’une simulation numérique du procédé. Un outillage de soudage innovant est développé. Les essais expérimentaux réalisés avec deux rivets en cuivre permettent de déterminer une zone de soudabilité. Ils montrent aussi que la résistance dynamique de contact permet de suivre le mode d’échauffement des pièces. De plus, les tests de caractérisation mis en œuvre (imagerie ultrasons, tests de cisaillement, macrographies) mettent en évidence d’autres phénomènes physiques. La simulation réalisée avec le logiciel de calcul par éléments finis ANSYS rend compte du couplage existant entre les phénomènes mécaniques, électriques et thermiques. Deux modèles complémentaires sont développés : un modèle macroscopique qui prend en compte l’évolution de la résistivité superficielle globale en fonction de la force et de la température et un modèle microscopique qui rend compte de manière découplée de la rugosité de la surface de contact et des impuretés isolantes superficielles. La comparaison entre les résultats calculés et mesurés expérimentalement montre une cohérence entre les deux types de résultats. Ces modèles cohérents avec l’expérience permettent en dernier lieu d’étendre l’étude au cas du soudage d’un rivet en aluminium avec un rivet en cuivre et d’étudier l’influence de la fréquence du courant redressé utilisé pour le soudage
This study is done in the frame of a CIFRE convention between Schneider Electric and the Laboratoire de Génie Electrique de Paris-SUPELEC. The goal is to understand the physical phenomena occurring during the resistance welding process of contact materials and the development of a numerical simulation of the process. An innovating welding device is developed. Experimental tests done with two rivets of copper allow to determine a weldability area. They also show that the dynamic contact resistance allow to follow the heating way in the pieces. Moreover the characterisation tests (ultrasonic images, shear tests, macrographies), that are supplementary, highlight other physical phenomena. The simulation done with the FEM software ANSYS takes into account the coupling between the mechanical, electrical and thermal phenomena. Two supplementary modellings are developed : a macroscopic modelling that takes into account the evolution of the global superficial resistivity versus the force and the temperature and a microscopic modelling that decouples the roughness and the superficial insulating impurities of the contact area. A comparison between the calculated and measured results shows a consistency of them. These modellings that are consistent with the experimental tests allow to extend the study for the welding of a rivet of aluminium with a rivet of copper and to study the influence of the frequency of the rectified current used during the welding

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Peigne, Philippe. "Résistance aux chocs thermiques des céramiques thermomécaniques." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0079.

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Abstract:

De part leur caractère réfractaire et leur bonne tenue a la corrosion, les céramiques thermomécaniques permettent d'envisager de très hautes températures de fonctionnement en milieu agressif. Mais l'une des principales limitations à l'utilisation de ces matériaux est leur grande sensibilité aux chocs thermiques. Apres une étude bibliographique critique des différents domaines lies aux contraintes thermiques (notion de thermique, présentation critique des approches thermoélastiques et énergétiques, rapide présentation du phénomène de fatigue thermique et étude bibliographique des dispositifs expérimentaux de choc thermique), nous présentons un nouveau modèle plus proche de la réalité physique du choc thermique: l'approche locale. Par ailleurs, un dispositif original de choc et fatigue thermique a été mis au point: il réalise un cyclage thermique entre un four (20 a 1250c) et un jet d'air comprime (20. . 700c) et caractérise la dégradation par mesure de l'émission acoustique. Les essais ont été conduits sur des oxydes céramiques (alumine et zircone) et fournissent des résultats expérimentaux en accord remarquable avec les conclusions issues de l'approche locale (écart de température critique, profondeur des fissures à l'issue du choc thermique)
In order to developed ceramic as bruners and heat exchangers for French gas industry, we have undertaken an extensive study of the behaviour of the ceramics under thermal stresses. We first present a new theory of thermal shock : the load approach that is divided into two succeeding parts : - we first determine the temperature and stress distribution across the sample. - We introduce a defect in the sample, and study is behaviour submitter to the temperature and stress distribution calculated in part 1. In order to show experimental confirmation, a new high temperature thermal cycling equipment has been developed cup to 1250°C for the higher temperature and 700°C for the lower one). Thermal shock damages are detected using acoustic emission measurement. To very good correlation is found between experimental results on alumina and zirconia and a new theoretical approach of thermal shock

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Bensaad, Bourassia. "Étude expérimentale de l'évolution et de l'établissement de l'état de surface d'un matériau métallique en contact avec un plan de saphir : application à la modélisation des résistances thermiques de contact." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2037.

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Abstract:

Essentiellement expérimentale, la présente étude a pour objectif l'observation de l'évolution de la RTC et des caractéristiques géométriques d’une interface en fonction de la pression de contact ; ceci en vue d'améliorer les modèles de RTC proposés par certains auteurs. Parmi ces caractéristiques, celles qui nous intéressent plus particulièrement sont le taux réel de contact solide-solide S*, la densité de points de contact N et la distance de séparation d. Notre motivation principale est d’établir les lois d’évolution de ces trois paramètres puis de les corréler avec la RTC obtenue par la mesure thermique. Nous avons mis au point une méthodologie expérimentale permettant de réaliser les mesures thermiques de la RTC et les mesures de la micro-géométrie du contact et de ses déformations. Les mesures micro-géométriques sont basées sur des techniques non conventionnelles faisant appel à la profilométrie laser et à l’imagerie. L’essai de micro-dureté peut aussi être de grande importance pour l’estimation des paramètres caractérisant la micro-géométrie de l’interface solide-solide. Nous nous intéressons à une interface de contact entre une plaque de saphir transparent, lisse et infiniment rigide et un matériau métallique rugueux et déformable. L’étude expérimentale s’appuie sur un plan d’expérience visant d’abord à faire ressortir le comportement de la RTC en fonction des paramètres S*, N et d. Ce plan d’expérience est également construit dans le but de faire apparaître l’influence de la topographie et de l’élaboration de la surface sur ces trois paramètres de contact par le biais des paramètres de rugosité et de la micro-dureté Hv. Les expériences sont menées sur deux couples de matériaux laiton/saphir et acier/saphir et trois états de surface différents : contrôlé, électro-érodé et tourné. Les tests de reproductibilité de la mesure thermique démontrent la grande fiabilité du dispositif réalisé. L’étude profilométrique montre que les surfaces électro-érodées et tournées peuvent être considérée gaussiennes alors les surfaces contrôlées ne le sont pas. L’évolution du taux réel de contact S* en fonction de la pression de contact est étudiée essentiellement sur les surfaces contrôlées (Nconstant). S* est estimé de trois façon différentes : La première consiste à analyser les courbes d’Abbott relevées après chaque chargement, la deuxième fait appel au modèle de Bowden et Tabor S*=P/H et à la notion de micro-dureté effective Hc et dans la troisième nous avons tenté de le déterminer par un traitement spécifique des photographies des interfaces métal/saphir. L’évolution de la densité de points de contact N en fonction de la charge est observée pour les couples surface électro-érodée/saphir et surface tournée/saphir. Elle est déterminée essentiellement par l’imagerie. L’évolution de la distance de séparation des plans moyens des surfaces d en contact est obtenue en considérant d égale au paramètre de rugosité Rp relevé avant chargement et après chaque chargement. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que le comportement de la RTC en fonction de la pression de contact, de la rugosité et de la nature des matériaux en contact, est conforme à la littérature. Les résultats de l’estimation de la RTC en fonction des paramètres de contact S*, N et d se divisent en deux parties : la première concerne les surfaces contrôlées et la deuxième concerne les surfaces aléatoires « électro-érodées et tournées ». Pour les échantillons étudiés, la distance de séparation des plans moyens des surfaces en contact d est considérée égale au paramètre de rugosité Rp relevé avant chargement et après chaque chargement. Les résultats de l’estimation du taux réel de contact montrent que la technique profilométrique proposée lors de cette étude est plus adaptable dans les cas de double échelle de rugosité (surfaces à fortes rugosités). A fortes charges, cette technique peut donner des résultats très satisfaisants. La comparaison des valeurs de la RTC estimées en fonction de S*=P/Hc avec celles obtenues par la mesure thermique montre une grande pertinence du modèle Boden et Tabor, utilisant la notion de la micro-dureté effective Hc. On note que ce modèle masque la présence de plusieurs échelles de rugosité. On montre aussi que le modèle S*=P/Hv surestime le taux réel de contact, son utilisation donne des valeurs de RTC plus faibles que celles obtenues par la mesure thermique. La comparaison de la RTC estimée en fonction des paramètres de contact avec celle de la RTC obtenue par la mesure thermique montre que peu importe la courbe de N utilisée, l’utilisation du modèle de CMY donne des valeurs de la RTC de même ordre de grandeurs que celles mesurées. Le modèle de Bardon donne des valeurs bien supérieures que celles mesurées sauf pour les très forts chargements. Ce résultat peut être justifié par le fait que le modèle de CMY est adapté pour les surfaces gaussiennes alors que le modèle de Bardon est basé sur l’hypothèse de l’uniformité de tous les points de contact
Primarily experimental, the present study aims at the observation of the evolution of the TCR and the geometrical characteristics of an interface according to the contact pressure; this in order to improve the models of TCR proposed by certain authors. Among these characteristics, those which interest us more particularly are the real rate of contact solid-solid S*, the density of points of contact N and the separation distance d. Our principal motivation is to establish the laws of evolution of these three parameters then to correlate them with the TCR obtained by thermal measurement. We developed an experimental methodology allowing to carry out thermal measurements of the TCR and measurements of the micro-geometry of the contact and its deformations. Micro-geometrical measurements are based on non-conventional techniques calling upon laser profilometry and the imagery. The test of micro-hardness can also be of great importance for the estimate of the parameters characterizing the micro-geometry of the interface solid-solid. We are interested in an interface of contact between a plate of transparent, smooth and infinitely rigid sapphire and a rough and deformable metallic material. The experimental study is based on an experimental design initially aiming at emphasizing the behaviour of the TCR according to the parameters S* N and d. This experimental design is also built with an aim of revealing the influence of the topography and the development of surface on these three parameters of contact by the means of the parameters of roughness and the Hv micro-hardness. The experiments are undertaken on two couple’s materials brass / sapphire and steel / sapphire and three different surface qualities: controlled, electro-eroded and turned. The tests of reproducibility of thermal measurement show the great reliability of the device carried out. The profilometric study shows that electro-eroded surfaces and rounds can be considered Gaussian then controlled surfaces are not it. The evolution of the real rate of contact S* according to the contact pressure is studied primarily on controlled surfaces (N constant). S* is considered of three way different: The first consists in analyzing the curves of Abbott raised after each loading, the second fact call to the model of Bowden and Tabor S*=P/H and with the concept of effective micro-hardness Hc and in the third we tried to determine it by a specific treatment of the photographs of the interfaces to metal /sapphire. The evolution of the density of points of contact N according to the load is observed for the couples surfaces magnet-eroded / sapphire and surfaces turned / sapphire. It is given primarily by the imagery. The evolution of the distance from separation of the average plans of surfaces d in contact is obtained by considering d equal to the parameter of roughness RP raised before loading and after each loading. The experimental results obtained show that the behaviour of the TCR according to the contact pressure, of the roughness and the nature of materials in contact, is in conformity with the literature. The results of the estimate of the TCR according to the parameters of contact S*, N and d are divided into two parts: the first relates to controlled surfaces and the second relates to "electro-eroded and turned random surfaces. For the studied samples, the distance from separation of the average plans of surfaces in contact d is considered equal to the parameter of roughness RP raised before loading and after each loading. The results of the estimate of the real rate of contact show that the profilometric technique suggested at the time of this study is more adaptable in the cases of stepladder of roughness (surfaces with strong roughness). With strong loads, this technique can give very satisfactory results. The comparison of the values of the TCR estimated according to S*=P/Hc with those obtained by thermal measurement shows a great relevance of the model Boden and Tabor, using the notion of the effective micro-hardness Hc. One notes that this model masks the presence of several scales of roughness. One also shows that the S*=P/Hv model over-estimates the real rate of contact, his use gives values of TCR lower than those obtained by thermal measurement. The comparison of the TCR estimated according to the parameters of contact with that of the TCR obtained by thermal measurement shows that it does not matter the curve of N used, the use of the model of CMY gives values of the of the same TCR order of magnitude as those measured. The model of Bardon gives values quite higher than those measured except for the very strong loadings. This result can be justified by the fact that the model of CMY is adapted for Gaussian surfaces whereas the model of Bardon is based on the assumption of the uniformity of all the points of contact

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Busson, Christophe. "Etude et optimisation de revêtements de collecteurs de courant en aluminium pour électrode positive, en vue d’augmenter les densités d’énergie et de puissance, et la durabilité de batteries lithium-ion." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4103.

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La recherche de batteries lithium-ion de hautes performances est nécessaire pour assurer nos besoins croissants en mobilité électrique. L’optimisation des matériaux d’électrodes et des électrolytes sont des voies très explorées. Par ailleurs, les collecteurs de courant jouent un rôle clé vis-à-vis des performances et de leur maintien au cours du cyclage en raison des problématiques d’adhésion, de résistance de contact électrique, et de corrosion, à l’interface électrode/collecteur. Dans ce but, des revêtements conducteurs et protecteurs pour collecteurs de courant en aluminium d’électrode positive ont été développés. Les phénomènes à l’interface entre l’électrode, de type LiFePO4 – PVdF, et le collecteur de courant ont été étudiés. Le mouillage de cette interface par l’électrolyte est apparu comme une origine majeure de la résistance de contact, probablement par la formation d’une double couche électrochimique. La sélection des matériaux utilisés dans la formulation des revêtements a permis de protéger la surface d’aluminium de ce contact avec l’électrolyte. Les conséquences sont très bénéfiques : diminution de la résistance de contact, augmentation des densités de puissance et d’énergie à hauts régimes, et protection de l’aluminium contre la corrosion dans un électrolyte de type LiTFSI. Il a notamment été montré qu’une des principales limitations d’une électrode de type LiFePO4 est sa résistance de contact avec le collecteur de courant, et qu’un revêtement performant permet d’éliminer totalement la part de carbone conducteur dans cette électrode tout en conservant de très bonnes performances
Performance improvement is necessary in order to fulfill our increasing needs in electric mobility. Electrode and electrolyte materials optimization are privileged research directions. Furthermore, current collectors have a key role in the performance and their preservation, associated with electrode delamination, electrical contact resistance and corrosion issues at the current collector/electrode interface. To this end, conductive and protective coatings for aluminum current collectors have been developed. Interactions between a LiFePO4 – PVdF type electrode and current collectors were studied. The electrolyte wettability of this interface appeared to be a major contact resistance contribution, probably due to the formation of the electrochemical double layer. Protection of this interface was achieved through coatings’ material selection. Performance improvements have been observed: contact resistance decrease, higher power and energy densities at high rates and corrosion protection of aluminum substrates in LiTFSI-based electrolyte. It has been demonstrated that the contact resistance with current collectors is one of the major drawback of LiFePO4 electrodes, and an effective coating can allow the suppression of the electrode’s conductive carbon additives whereas performance are preserved

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Baudier, Marc. "Dètermination expérimentale de la résistance thermique de paroi par identification d'un modèle modal." Paris, ENMP, 1991. http://www.theses.fr/1990ENMP0258.

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Une méthode de mesure de la résistance thermique des parois planes, a usage dans le bâtiment, est présentée. Elle exploite d'une part le régime thermique variable, et d'autre part, une procédure d'identification d'un modèle modal de comportement. Ainsi, la résistance thermique est estimée a partir de la mesure des évolutions temporelles (températures de face et flux conductif) existantes. Des campagnes de mesure, en laboratoire et sur site, portant sur des parois homogènes, multicouches ou heterogenes, sont décrites et commentées. La précision de la mesure est chiffre pour ces différents cas. Enfin, la faisabilité d'une technique originale d'identification, dite mode par mode, a été vérifiée dans le cas d'une paroi bicouche. Cette technique utilise une opération de filtrage afin de décomposer le problème d'estimation des paramètres modaux. Elle permet, au contraire des méthodes d'identification globale, d'estimer séparément les paramètres modaux associes a un unique mode propre, dans les systèmes thermiques

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Benigni, Pierre. "Mesure de diffusivité et de conductance thermique de contact à haute température." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11046.

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Un appareil de mesure de la diffusivite thermique des materiaux a haute temperature (600 - 1800 k) est etudie. Son principe est base sur la methode periodique en geometrie cylindrique. Un etalonnage sur des materiaux ceramiques (cecorite et alumine) et metalliques (acier inoxydable aisi 304 l et nickel) a ete realise. L'appareil est bien adapte a la mesure des diffusivites inferieures a 0. 1 cm#2. S#-#1 rencontrees dans les ceramiques et les alliages metalliques. En revanche, la forte diffusivite des metaux purs n'est pas mesurable avec le dispositif dans sa forme actuelle. Une etude detaillee des erreurs experimentales montre que la principale source d'incertitude est liee a l'utilisation de capteurs thermoelectriques de contact. En effet, d'une part la taille finie de ces capteurs limite la connaissance de la distance entre les points de mesure, d'autre part, l'imperfection du contact apporte une imprecision par la variation brutale de temperature creee a l'interface capteur / echantillon. Des modeles mathematiques, valides a partir des resultats experimentaux obtenus sur la cecorite et l'alumine, demontrent que ces deux effets entrainent: un ecart apparent entre la valeur de la mesure a partir de l'amortissement du signal thermique et celle issue du dephasage ; une dependance des mesures avec la frequence. Pour les echantillons metalliques, l'emploi de couples thermoelectriques intrinseques minimise l'effet du contact. Sur les echantillons isolants electriques, l'utilisation d'un gaz neutre bon conducteur de la chaleur tel l'helium est preconise. La reduction de la taille des capteurs thermoelectriques est la principale amelioration de la precision envisageable. Le principe de la mesure des conductances thermiques de contact sur un echantillon cylindrique composite, avec le meme appareil, est etabli. Des mesures sur une interface modele nickel / nickel de macrorugosite controlee montrent un accord correct avec les resultats issus d'une modelisation geometrique classique du contact. L'appareil permet la mesure des conductances inferieures a 10 w. Cm#2. K#-#1

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Philippi, Isabelle. "Mesure sans contact de diffusivité thermique de plaques minces en mouvement uniforme." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1994_PHILIPPI_I.pdf.

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La caractérisation thermophysique sans contact d'une plaque en mouvement présente un intérêt industriel (papeterie, sidérurgie, textile). Le peu de méthodes d'identification de paramètres existantes concerne le régime permanent et le transfert thermique diffusif dans le sens de l'épaisseur (sens transversal). Nous proposons d'améliorer la précision de ces méthodes en nous plaçant dans un cas de transfert diffusif longitudinal et en régime transitoire (excitation flash). Ce travail passe par l'étude théorique et expérimentale des possibilités de mesure de diffusivité thermique longitudinale par traitement d'images infrarouges, sur des plaques immobiles. La résolution du problème à l'aide de transformations intégrales facilite le traitement statistique de la grande quantité d'informations obtenues, par application du théorème de Gauss-Markov. La nouvelle méthode mise au point est basée sur un dispositif expérimental très simplifié. Nous étudions ensuite dans quelles mesures la situation: plaque immobile vue par une camera infrarouge (capteur mobile) est comparable à la situation: plaque mobile vue par un capteur fixe. Le point principal déduit de cette étude est que pour identifier correctement la diffusivité thermique, il faut connaitre au préalable la vitesse de défilement avec précision. Un dispositif expérimental basé sur un cylindre creux en rotation et une mesure de température par un capteur fixe, permet de valider les hypothèses effectuées

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Majcherczak, Didier. "Étude thermique d'un contact glissant : approche numérique et expérimentale : application au freinage." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-169-170.pdf.

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Abstract:

Étude thermique des contacts glissants est complexe car elle doit associer de nombreux domaines de la mécanique qui sont fortement couplés. Quant aux applications technologiques elles sont nombreuses. Panni elles, le freinage, et notamment le frein à disque, est une des plus importante de part son aspect sécurité. Ils sont soumis à de fortes dégradations telles que fissuration, défonnation structurelle, usure dans lesquelles il est délicat de faire la part des contributions thenniques et tribologiques. Un problème de fond demeure: celui de la connaissance des niveaux de températures atteints, les mécanismes de production d'énergie, etc. La bibliographie regorge d'études sur les contacts glissants qui sont classés en contacts parfaits (ou lisses) et contacts imparfaits (ou avec aspérités). Très peu d'études considèrent le cas d'un contact avec un troisième corps. Ce dernier est généralement négligé sous prétexte de sa faible conductivité. Ces modèles considèrent une génération de chaleur par frottement de type surfacique. De nombreuses études thenniques, analytiques et numériques, appliquées au freinage par disque ont déjà été réalisées. Elles utilisent généralement les hypothèses issues des modèles de contact parfait et plus précisément celle de températures égales au niveau des surfaces apparentes. La comparaison de tous ces modèles sur un freinage d'arrêt automobile a pennis de définir les limites de leur utilisation. Cependant, le niveau des températures atteint ne pennet pas d'expliquer les dégradations subies par les freins à disque. Des observations expérimentales ont montré la présence d'un saut important des températures à l'interface. Ce dernier ne peut être modélisé avec l'hypothèse d'un contact parfait. Un nouveau modèle basé sur la présence d'un troisième corps au sein du contact est proposé. Ce dernier est considéré comme étant volumique, homogène et continu sur toute la surface de contact. Une génération de chaleur volumique unifonne dans tout le troisième corps est dans un premier temps considéré. Les premiers résultats montrent un saut de températures très net entre la surface du disque et celle de la garniture. Une étude de sensibilité a montré une forte dépendance vis-à-vis de l'épaisseur de la couche du troisième corps. Sa conductivité thennique est également un paramètre influant alors que la capacitance thennique ne modifie en rien le niveau des températures. Une seconde étude de sensibilité a été menée sur le profil de génération de chaleur volumique. Trois profils d'accommodation de vitesse ont été considérés. Ils pennettent de montrer une importance vis à vis du gradient de vitesse (représentatif du taux de cisaillement) surtout en ce qui concerne la température de surface de la garniture. Afin de mieux comprendre et d'appréhender le rôle de ce troisième corps d'un point de vue thennique, un dispositif expérimental simple a été élaboré. Il consiste à faire frotter deux cylindres, l'un en saphir (pièce tournante) et l'autre en acier (pièce fixe). Des comparaisons entre les résultats obtenus par des thennocouples de surfaces, une caméra infrarouge ainsi que des observations de surfaces ont permis d'établir des corrélations entre accumulation de troisième corps et échauffement local de la surface de frottement. Un modèle numérique du dispositif a été élaboré sur le principe du contact à trois corps. Les résultats expérimentaux et numériques obtenus sont cohérents et montrent l'intérêt et la représentativité d'un modèle avec troisième corps volumique, homogène et continu.

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Carbonell, Laure-Arminia. "Conductivité électrique et résistance de contact de matériaux composites Cu-Ni-graphite." Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0017.

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L'etude porte sur des materiaux susceptibles d'etre utilises comme contact electrique, constitues de particules de graphite dans une solution solide cu, ni. Ces materiaux anisotropes contiennent 3 a 20 vol % de graphite, un peu de porosite residuelle et presentent trois types de microstructures caracterisees par analyse d'images. La conductivite electrique est mesuree sur des materiaux de texture soit parallele soit perpendiculaire a la direction du courant. Les resultats experimentaux font ressortir le role isolant du graphite, et une decroissance de la conductivite produite par l'augmentation de fraction de phase isolante, beaucoup plus rapide pour les textures perpendiculaires que paralleles. Le modele d'ondracek conduit a evaluer trois effets principaux dus a la fraction volumique, a l'anisotropie de forme de phase isolante et a l'anisotropie de texture. Est ensuite etudiee la resistance de contact, somme de la resistance de constriction specifique au materiau, et d'un terme pelliculaire fonction de la conductivite electrique et de la morphologie de la couche de surface. Les valeurs experimentales approchees de resistance de constriction sont confrontees au modele de holm: les fortes variations de conductivite electrique produisent sur la resistance de constriction des variations significatives mais faibles devant l'effet pelliculaire minimal. L'effet pelliculaire des materiaux soumis a l'arc electrique est analyse a partir de donnees experimentales d'erosion, de resistance de contact et de caracterisation des couches de surface. Ces resultats mettent en evidence le role important de la teneur en graphite des materiaux; on propose deux mecanismes prrincipaux pour l'interpreter

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Beloufa, Mohammed El Amine. "Analyse numérique et expérimentale du comportement électrique, mécanique et thermique des contacts électriques dans les domaines de forces (1 à 100 N) et de courants (1 à 100 A)." Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1S047.

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Abstract:

Ce travail s’intéresse à l’étude du comportement (mécanique, électrique et thermique) et à l’usure des connecteurs utilisés dans les domaines de forces (1 à 100 N) et de courants (1 à 100 A). Cette étude s’appuie sur une compagne expérimentale et sur une modélisation par éléments finis utilisant le code Ansys. Le connecteur lorsqu’il est soumis aux forts courants supporte un échauffement provoqué par effet Joule dû à la résistance intrinsèque de la liaison. Par ailleurs, cet échauffement s’il est excessif peut représenter des risques de détérioration des connecteurs; ce qui nécessite donc de concevoir de nouveaux connecteurs qui y résistent. Dans ce contexte, nous nous sommes penchés sur la caractérisation de la résistance du contact ainsi qu’à l’échauffement dans le cas de courants variant de 1 à 100 A, pour des échantillons conçus avec des alliages à haute teneur en cuivre soumis à différentes forces de contact. Les échantillons testés possèdent différentes dimensions et formes. Parallèlement à ces études expérimentales, des modélisations par éléments finis ont été entreprises afin de caractériser l’influence de la rugosité des surfaces en contact sur la résistance. Une optimisation par éléments finis de la forme d’éprouvettes en divers alliages de cuivre conduit à la minimisation de la résistance de contact (ou du volume de l’éprouvette) sous des contraintes géométriques et physiques. D’autre part, une loi reliant la résistance électrique à la force de contact est proposée. Enfin, nous avons analysé l’usure des interfaces de contact sous sollicitations dynamiques (faibles et hautes fréquences) afin d’étudier l’évolution du taux d’usure et de la résistance de contact lors de cycles de vibration
This work analyses the mechanical, electrical and thermal behaviour and wear of the connectors used in the force domains (1 to 100 N) and current domains (1 to 100 A). This study is based on experimental measurements and finite element modelling using the Ansys code. When the connector is subjected to high currents, it experiences a heating caused by the Joule effect due to the intrinsic resistance of the connection. Moreover, excessive heat may lead to the risk of connector deterioration; this requires development of new connectors which are resistant to high temperature. In this context, we analyse the contact resistance characterization and the heating for currents in the range 1 to 100 A, of samples made with high copper alloys and subjected to different contact forces. The tested samples have different sizes and shapes. Finite element simulations were also undertaken to characterize the influence of the contact surface roughness on the contact resistance. Finite element optimization of the sample shapes for high copper alloys allows minimization the contact resistance (or of the sample volume), taking into account geometrical and physical constraints. In addition, we propose a contact resistance law versus force. We also analyzed the wear contact interfaces when a dynamic force is applied with low and high frequencies, in order to study the evolutions of wear rate and of contact resistance during vibration cycles

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Dissertations / Theses on the topic 'Résistance thermique de contact'

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