L'objectif de ce mémoire de recherche est de déterminer les propriétés acoustiques des milieux poroélastiques à partir d'une démarche multi-échelle et multi-physique. Il traite d'échantillons réels de mousses, à cellules ouvertes ou partiellement fermées, dont les propriétés microstructurales sont caractérisées par des techniques d'imagerie. Cette information est utilisée afin d'identifier une cellule périodique idéalisée tridimensionnelle, qui soit représentative du comportement acoustique du milieu poreux réel. Les paramètres gouvernant les propriétés acoustiques du milieu sont obtenus en appliquant la méthode d'homogénéisation des structures périodiques. Dans une première étape, la structure des mousses est supposée indéformable. Il a été montré que pour le cas d'une distribution étroite de tailles caractéristiques de la géométrie locale, le comportement macroscopique d'une mousse à cellule ouverte peut être calculé à partir des propriétés géométriques locales de manière directe. Dans le cas d'une distribution étendue, le comportement acoustique du milieu est gouverné par des tailles critiques qui sont déterminées à partir de la porosité et de la perméabilité statique pour une mousse à cellules ouvertes ; pour une mousse à cellules partiellement fermées il est nécessaire d'identifier en plus une dimension connue de la géométrie locale. Nos résultats sont comparés avec succès à des données expérimentales obtenues par des mesures au tube d'impédance. Dans une seconde étape, les propriétés élastiques effectives du milieu poreux sont déterminées. Une modélisation par éléments finis de la cellule représentative a été mise en œuvre. Les paramètres élastiques calculés sont finalement comparés avec les données de la littérature, ainsi qu'à des essais mécaniques / This work aims at determining the acoustical properties of poro-elastic media through a multi-scale method. Some imaging techniques (tomography and micrographs) allow to estimate some quantitative microstructure properties of foams containing open or partially closed cells. These properties are used in order to clarify the features of a representative three-dimensional unit cell of a periodic structure, which mimics the behaviour of the real foam. All parameters controlling the acoustical properties of the porous foam are obtained by using the homogenization of periodic structures. In a first step, the structure of the foam is assumed to be rigid. It was shown that, in the case of a narrow distribution of the characteristic size of the local geometry, a direct computation of the macroscopic behaviour from the local geometrical properties is consistent with the measured acoustical properties. For a wide distribution of pore size, the acoustical behaviour is controlled by critical sizes that are obtained from porosity and static permeability for an open-cell foam, while for partially closed cells, the identification of a complementary characteristic dimension within the pores becomes necessary (e.g. closure rate of membranes). Our results compare well with data obtained from an impedance tube set-up. In a second step, effective elastic properties are computed through a modelling of the foam structure by finite elements. The computed elastic parameters are finally compared with data coming from the literature and with results of mechanical tests

L'objectif de notre étude est de mettre en évidence les synergies existantes entre les différents facteurs de vieillissement lors de la dégradation d’un revêtement polymère modèle, représentatif d’une peinture anticorrosion.Notre travail a consisté à suivre le vieillissement hygrothermique du système DGEBA/TETA sous forme de film libre et de revêtement déposé sur substrat acier dans différentes solutions (eau pure et NaCl 3%) pour différentes températures et contraintes mécaniques visco-élastique appliquées. Nos résultats ont montré que le programme de cuisson affectait les propriétés physico-chimiques et mécaniques du système initial et que l’absorption d’eau, non homogène, suivait une loi non-Fickienne, suite à un phénomène de gonflement.La prise en eau et la diffusion ont été caractérisées par gravimétrie et spectroscopie d’impédance électrochimique. Nos résultats montrent que les propriétés barrière du revêtement diminuent avec la quantité d’eau absorbée et avec la température de vieillissement. Cependant, la contrainte plane appliquée sur le système tend à contrarier cet effet. La formalisation de nos observations expérimentales dans le cadre d’une approche thermodynamique a montré l’effet prépondérant de la partie entropique par rapport à la partie enthalpique de l’énergie d’activation des processus de transport de l’eau, en raison de l’orientation des chaînes sous l’action de la contrainte. De plus, une diminution de la permittivité relative du revêtement sec a été observée en fonction de la température et de la contrainte appliquée, indépendamment de son signe (tension ou compression). Dans ce cas, la contribution enthalpique semble être prépondérante. / The objective of this study is to highlight synergies existing between different ageing factors during the degradation of a polymer model coating system, representing an anti-corrosion coating.We first monitored the hygrothermal ageing of DGEBA/TETA system as free films and as attached films onto a steel substrate in different solutions (water and NaCl 3wt% solution) for different temperatures and applied mechanical visco-elastic stresses. Our results showed that the curing programs affected the physic-chemical and mechanical properties of the cured systems and that the non-homogeneous water uptake process followed a non-Fickian law, due to a swelling phenomenon.The water uptake and diffusion were characterized by gravimetry and electrochemical impedance spectroscopy. The results indicate that the barrier properties of the coating decrease with the quantity of absorbed water in system and with the increasing of the ageing temperature. However, the planar stress applied onto the system tends to counteract this effect. The formalization of our experimental observations within a thermodynamic approach showed the predominant effect of the entropic part in comparison with enthalpic part of the activation energy of the water uptake process, due to the reorientation of polymer chains under the applied stress. In addition, a decrease in the relative permittivity of the initial dry coating was observed as a function of the temperature and the applied stress, regardless of its sign (tension and compression). In this case, the enthalpic contribution seems to be predominant.

Dans cette thèse, nous présentons l’étude de l'alliage Fe1−xGax en couche mince monocristallins et d’épaisseur nanométrique. Le travail, de nature expérimentale, a consisté à réaliser une caractérisation magnétique qui inclut l’étude des anisotropies magnétiques, des coefficients de couplages magnéto-élastiques et des domaines magnétiques. Pour cela j’ai utilisé principalement les techniques de résonance ferromagnétique, de mesure du couplage magnétoélastique par déflexion d’un cantilever et de microscopie à force magnétique (MFM). Les anisotropies ont été étudiées en fonction de l’épaisseur du film, de la concentration en Gallium et de la structure atomique, donnant lieu à une description très complète du système. On observe que les couches minces de Fe1−xGax conservent une grande partie des caractéristiques du matériau massif mais présentent également des spécificités. En particulier, on mesure une forte anisotropie hors plan (de l’ordre de dix fois supérieure à l’anisotropie dans le plan) à la fois d’origine magnétocristalline et magnétoélastique, et impliquant une autre contribution d’origine inconnue. Pour expliquer cette dernière contribution, nous avons émis l’hypothèse d’une anisotropie dans la distribution des paires de Ga (qui seraient plus nombreuses hors plan que dans le plan). Nous avons pu modéliser le phénomène en adaptant le modèle phénoménologique de Cullen. Comme conséquence de cette anisotropie hors plan, des domaines magnétiques en forme de bandes ou stripes apparaissent pour des épaisseurs de film supérieures à une épaisseur critique. Ces domaines, peuvent être retournés dans la direction du champ magnétique appliqué. / In this thesis we have introduced the study of the Fe1−xGax alloy grown as monocrystalline thin films of nanometric thicknesses. Our work was of experimental nature and consisted in a magnetic characterization that included the study of magnetic anisotropies, magneto-elastic coupling coefficients and magnetic domains. For this work we principally used three techniques: ferromagnetic resonance, magnetoelastic coupling measurement by deflection of cantilever and magnetic force microscopy . Anisotropies were studied in function of thickness, concentration and atomic structure, achieving an extensive description of the system. It was observed that the films conserved many of the bulk material characteristics, but at the same time they present some singularities that make them different. Particularly, a strong out of plane anisotropy was detected (ten times larger than the anisotropy inside the plane), which has a magnetocrystalline contribution, a magnetoelastic contribution and another one of unknown origin. To explain this last term which we put forward the hypothesis of an anisotropic distribution of Ga pairs (more Ga pairs out of plane than in plane). This last contribution could be modeled by adapting Cullen’s phenomenological model. As a consequence of this out of the plane anisotropy, magnetic domains with stripe pattern appear, for adequate thicknesses. These domains can rotate in the direction of the saturation applied magnetic field.

Les alliages d’aluminium, présentant un rapport résistance-poids élevé, sont capables de répondre aux exigences de réduction de masse et d’augmentation de sécurité dans la construction de nouveaux véhicules. Cependant, lors des opérations d’emboutissage, ces alliages présentent une plus faible formabilité et un retour élastique plus élevé que les aciers traditionnellement utilisés. L’emboutissage à température moyenne (qualifiée de tiède) apparaît comme une solution très intéressante pour résoudre ces problèmes. Néanmoins, l’emboutissage pour les alliages d'aluminium de la série 6000, reste toujours un défi car la gamme de température utilisée est proche de celle utilisée lors des traitements thermiques de ces alliages. Ainsi l’augmentation de la température peut entraîner un durcissement par précipitation. En outre, ces alliages sont susceptibles de vieillir naturellement. Tous ces changements doivent être prédits pour éviter des variations dans le process de production. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce travail a été d'analyser les conditions d’emboutissage à tiède de deux alliages d’Al-Mg-Si (l'EN AW 6016-T4 et l'EN AW 6061-T6), afin de d’améliorer la robustesse des opérations d’emboutissage. Des essais de traction et des essais d’emboutissage de godets cylindriques en température ainsi que des mesures de retour élastique (essai dit de Demeri) ont été effectués. Plusieurs paramètres comme le vieillissement naturel, la durée de chauffe et la vitesse d’emboutissage ont été étudiés afin de proposer des solutions permettant d’améliorer la robustesse des opérations d’emboutissage. L’emboutissage à tiède se révèle être une solution efficace pour améliorer la formabilité, réduire le retour élastique et la variabilité causée par le vieillissement naturel. Cependant, utiliser des vitesses d’emboutissage élevées et une chauffe rapide sont nécessaire pour éviter le durcissement par précipitation pendant l’emboutissage. / Heat treatable aluminum alloys present a high strength-to-weight ratio, which replies to the requirements of mass reduction and safety increase in the construction of new vehicles. However, in sheet metal forming operations, these alloys have lower formability and higher springback than traditionally mild steels used. In this context, forming in warm temperature appears as an attractive solution to solve these problems. Nevertheless, there is still a challenge since the temperature range used in warm forming is similar to one used in the heat treatment of these alloys. Thus increasing the temperature can lead to precipitation hardening, which modifies the thermo- mechanical behavior of the material. In addition, these alloys are prone to natural aging that causes variability in forming operations and increases the amount of scrap. The present study addresses the warm forming of two heat-treated Al-Mg-Si alloys (EN AW 6016-T4 and EN AW 6061-T6), in order to propose solutions that can contribute to the increase of robustness of sheet metal forming operations. The influence of natural aging, temperature and exposure time has been studied by using uniaxial tensile tests, cylindrical cup tests and the split ring tests. The main goal is to propose solutions to improve the robustness of the sheet metal forming process. Warm forming proves to be an effective solution for improving formability, reducing the springback and variability caused by natural aging. However, high forming speeds and fast heating are necessary to prevent precipitation hardening during forming operations.

Un des plus importants challenges scientifique de notre époque, est de trouver des réponses et solutions pour les questions et problèmes différents concernant la consommation d'énergie d'humanité. Les études scientifiques sur l'utilisation des ressources renouvelables spécialement d'énergie solaire gagnent en importance. Dans la biosphère conversion d'énergie solaire est accompli par des organismes photosynthétiques. Photosynthèse, spécialement ses mécanismes différents de régulation sont loin d'être compris. Les membranes thylacoïdales possèdent un rôle central dans la photosynthèse. Dans cette thèse nous étudions les paramètres structuraux des membranes thylacoïdales isolé des plants ou dans les algues avec la diffusion de neutrons aux petits angles et la dynamique des fragments des membranes thylacoïdales (BBY) avec diffusion élastique incohérente des neutrons. Des résultats présentés ici, présentent évidence pour l'occurrence des réorganisations petites mais bien discernables des membranes thylacoïdales pendent la photosynthèse et pour une transition dans les membranes BBY à les températures physiologiques et aussi présentent des exemples pour l'utilisation possible de diffusion neutronique pour l'investigation des échantillons biologiques in vivo. / One of the most important scientific challenges of our time is to find answers and solutions for the various questions and problems about the energy consumption of humanity. Scientific studies on the utilization of renewable resources, especially of solar energy, gain more and more importance. In the Biosphere, solar energy conversion to chemical energy is performed by photosynthetic organisms. Photosynthesis, especially its different regulatory mechanisms is far from being understood. Thylakoid membranes possess a central role in photosynthesis. In the present thesis we investigate structural parameters of the thylakoid membranes, isolated from higher plants and in different algal cells, with small-angle neutron scattering, and the dynamics of isolated thylakoid membrane fragments with elastic incoherent neutron scattering. The presented results, in addition to providing clear evidence for the occurrence of small but well discernible membrane reorganizations in thylakoid membranes during photosynthesis, and for a transition in BBY membranes at physiological temperatures, also present example of possible application of neutron scattering for the investigation of in vivo biological samples.

L'incidence des cancers cutanés est en constante progression. Leur diagnostic précoce et leur caractérisation in vivo constituent donc un enjeu important. Notre approche multi-modalités non invasive en spectroscopie fibrée résolue spatialement vise à coupler des mesures d'AutoFluorescence (AF) et de Réflectance Diffuse (RD). L'instrumentation développée permet des mesures co-localisées en multiple excitation d'autofluorescence (7 pics d'excitation centrés à 360, 368, 390, 400, 410, 420 et 430 nm) et en réflectance diffuse (390 à 720 nm) résolues spatialement à 5 distances inter-fibres (271, 536, 834, 1076, 1341 µm). Le protocole d'étude expérimental a porté sur les stades précoces de cancers cutanés UV-induits sur un modèle pré-clinique. L'analyse histopathologique a permis de définir 4 classes (états) de référence de tissus cutanés : Sain (S), Hyperplasie Compensatoire (HC), Hyperplasie Atypique (HA) et Dysplasie (D), menant à 6 combinaisons de paires histologiques à discriminer. Suite au prétraitement des spectres bruts acquis (suppression des artefacts, moyennage, filtrage, correction spectrale), puis à l'extraction, la sélection et la réduction de jeux de caractéristiques spectroscopiques les plus discriminantes, les performances de trois algorithmes de classification supervisée ont été comparées : k-Plus Proches Voisins (k-PPV), Analyse Discriminante Linéaire (ADL) et Machine à Vecteur de Support (MVS). Les contributions des différentes modalités ont également été évaluées : mono-excitation d'AF seule, Matrices d'Excitation-Emission en AF seules (EEMs), réflectance diffuse (RD) seule, couplage EEMs – RD et couplage EEMs – RD résolue spatialement. L'efficacité finale de notre méthode diagnostique a été évaluée en termes de sensibilité (Se) et de spécificité (Sp). Les meilleures résultats obtenus sont : Se et Sp ≈ 100% pour discriminer CH vs autres ; Sp ≈ 100% et Se > 95% pour discriminer S vs AH ou D ; Sp ≈ 74% et Se ≈ 63% pour discriminer AH vs D.

La diffusion inélastique de rayons X (IXS) est un outil pour la détermination de la dispersion des phonons dans les systèmes mono-cristallines. Cependant, les nouveaux matériaux ou les cristaux dans des conditions extrême ne sont souvent disponible que sous forme polycristalline. Il n'est ainsi possible d'en extraire que des propriétés moyennées. Pour surmonter ces limitations, nous avons développé une méthode qui permet d'extraire la dispersion du système mono-cristallin à partir de données obtenues sur un échantillon polycristallin. Dans cette nouvelle approche, nous enregistrons des spectres IXS pour une large gamme de moments transférés que nous confrontons à un calcul modèle (Born – von Kármán). Un ajustement de ce calcul par la méthode des moindre carrés nous permet alors de remonter à la dispersion du mono-cristal. Des expériences sur des systèmes de plus en plus complexes ont été realisées afin de développer la méthode et d'éprouver les limites de la méthode.

Cette étude porte sur l'importance des configurations a-2n et triton-triton de l'6He. Nous avons mesuré la distribution angulaire de la réaction de transfert 6He(p,t)a à 25 A.MeV au GANIL avec le spectromètre SPEG couplé au détecteur MUST. Les angles avant et arrière c.m. sont obtenus avec SPEG. Les coïncidences des modules MUST fournissent les angles intermédiaires. La diffusion élastique 6He(p,p)6He, également mesurée avec le spectromètre SPEG, fixe le potentiel optique 6He+p pour la voie d'entrée de la réaction de transfert. Des calculs DWBA et en voies couplées de la section efficace différentielle de 6He(p,t)a ont permis d'étudier la sensibilité aux voies de réactions possibles du système 6He+p et notamment la cassure de l'6He en discrétisant le continuum. La comparaison entre les sections efficaces différentielles de 6He(p,t)a calculée et expérimentale donne un facteur spectroscopique proche de 1 pour la configuration a-2n et compris entre 0.06 et 0.09 pour la configuration t-t.

Modéliser un système c'est lui trouver une représentation mathématique aussi fidèle que possible. Lorsque ce système est distribué (spatio-temporel), son modèle mathématique usuel est, depuis les années 60, un ensemble d'équations aux dérivées partielles. Depuis une décennie, les automates cellulaires (AC) se présentent comme de bons candidats pour décrire les systèmes distribués. De plus, leur mise en oeuvre est plus aisée. Dans ce travail, on montre que les automates cellulaires peuvent être utilisés pour décrire des systèmes dans le domaine des milieux déformables, tels que les déformations élastiques et thermoélastiques et le contact sans frottement. Les modèles d'automates cellulaires proposés permettent de simuler numériquement quelques propriétés génériques des phénomènes de déformation élastique-thermoélastique et le contact sans frottement tels que le déplacement des particules constituant le solide et l'énergie potentielle fournie. Ces modèles d'AC sont élaborés de telle sorte que la conservation de la masse et de la quantité de mouvement soit vérifiée. La mise en oeuvre de ces modèles est réalisée à l'aide d'un code Matlab.

La compression élastique (CE) est un traitement médical qui est prescrit en cas d'insuffisance veineuse. Récemment, la CE rencontre aussi un certain succès auprès des sportifs pour la récupération. Cependant, malgré l'utilisation de plus en plus massive de la CE, son action biomécanique sur le membre inférieur n'est pas encore bien caractérisée. Pour contribuer à cette caractérisation, un modèle biomécanique 3D des tissus mous de la jambe sous CE a été développé et appliqué à un panel de sujets. Chaque modèle est personnalisé : la géométrie est reconstruite à partir des images tomographiques 3D de la jambe de chaque sujet et les conditions aux limites reproduisent fidèlement la pression localement appliquée par la CE sur la peau. De plus, les propriétés hyper-élastiques des tissus mous sont identifiées pour chaque sujet par recalage du modèle. Une méthode de recalage originale a été spécifiquement développée et mise en œuvre pour cette application : elle consiste à utiliser les images tomographiques 3D de la jambe déformée comme données expérimentales pour le recalage. Finalement, le modèle donne accès au champ de pression transmis par la CE aux tissus mous internes. Les principales conclusions sont que le champ de pression à l'intérieur de la jambe n'est pas transmis uniformément et qu'il y a de fortes variabilités inter-sujets. En outre, le modèle permet d'obtenir des indications sur le confort et l'efficacité de la CE. Il a ainsi été possible de montrer que l'intensité des pressions maximales subies par les tissus mous de la jambe est inversement proportionnelle à l'épaisseur du tissu adipeux. Les principales perspectives du travail concernent la validation clinique de ces conclusions sur un nombre significatif de sujets, puis leur exploitation en vue d'améliorer les traitements.