Cette étude porte sur l'évolution de la microstructure des aciers inoxydables austénitiques sous irradiation et les conséquences de cette évolution sur leur comportement en milieu REP. Un acier 304L a été irradié aux protons à 360°C à 5 et 10 dpa. Suite à ces irradiations, la sensibilité du matériau à l'IASCC a été étudiée en milieu primaire simulé à 350°C, avec suivi par microextensométrie des champs locaux de déformation. Parallèlement à ce travail, des lames minces ont été irradiées in situ aux ions Ni++ à 500°C jusqu'à 2 dpa avec implantation simultanée d'hélium. Ces expérimentations nous ont permis (i) grâce au couplage microstructure /champs mécaniques /fissuration de mieux comprendre les paramètres responsables de l'amorçage de l'IASCC en milieu réducteur (ii) de définir le rôle joué par l'hélium sur l'évolution des défauts d'irradiation. Il s'avère que, dans les conditions d'étude, l'implantation d'hélium n'a qu'un effet limité sur les populations de boucles de dislocation et de cavités pour des rapports inférieurs à 800 appm He/dpa. Des cavités ont été observées avec et sans implantation d'hélium, y compris dans les joints de grains ce qui pourrait être un facteur de fragilisation. L'ensemble des essais de corrosion sous contrainte ont validé que la densité de fissures augmente avec l'augmentation du taux de déformation et qu'un chargement séquentiel conduit à une plus grande ouverture et propagation en surface des fissures. Ces fissures se propagent en profondeur dans la couche irradiée notamment du fait de la surcontrainte générée par le fort gradient de propriétés entre la zone irradiée et non irradiée du matériau. Les mécanismes de déformation activés sont complexes et du maclage a été observé après 2 et 10% de déformation macroscopique. La déformation après irradiation est fortement localisée sous forme de bandes intragranulaires et autour de certains joints de grains, mais la déformation de ces joints ne semble pas constituer un critère d'amorçage. L'absence de transmission de la déformation de part et d'autre des joints fissurés est par contre systématiquement observée et la connaissance de l'état de contrainte local s'avère indispensable pour décrire l'amorçage de l'IASCC en milieu réducteur. Une méthodologie basée sur l'exploitation des résultats expérimentaux (champs d'orientation cristallographique, champs cinématique) appliquée à une simulation aux éléments finis permet d'estimer l'état local de contrainte, seul à même de discriminer un critère d'ouverture de fissure. / This work deals with the microstructure evolution of austenitic stainless steels under irradiation and the consequences of this evolution on their behavior in PWR environment. 304L steel was proton-irradiated at 360°C to 5 and 10 dpa. Following these irradiations, IASCC was studied in a 350°C simulated primary water, with strain fields measurements using digital image correlation. In parallel, thin foils were irradiated in situ with Ni++ ions at 500°C up to 2 dpa with simultaneous helium implantation. These experiments allowed us (i) to have a better understanding of the key parameters responsible of the IASCC initiation in reducing environment thanks to the coupling between microstructure, mechanical fields and cracking (ii) to define the role of helium on the nucleation and evolution of radiation defects. It turns out that, in the studied conditions, the implantation of helium has only a limited effect on the dislocation loop and cavity populations for ratios lower than 800 appm He/dpa. Cavities were observed with and without helium, including in the grain boundaries which could be a factor of embrittlement. The stress corrosion cracking tests resulted in an increase of the crack density with the increase of the macroscopic deformation and in a bigger opening and on-surface propagation of cracks after a sequential loading. These cracks propagate deeply in the irradiated layer partly because of the overstress generated by the strong gradient of mechanical properties between the irradiated and non-irradiated zones of the material. The activated deformation mechanisms are complex and twinning was observed after 2 and 10% of macroscopic deformation. The deformation after irradiation is strongly localized in transgranular bands and around some grain boundaries, but it appears that the strong deformation around boundaries is not an initiation criterion. Deformation discontinuity on both sides of cracked boundaries is systematically observed and evaluation of the local stress state appears to be essential to describe IASCC initiation. This local stress state could be calculated by finite elements, taking into account the experimental results in terms of crystallographic orientation fields or Kinematics fields strong heterogeneity of local deformation quantified in this work.

Ce travail résume les résultats d'études de la croissance in situ de nanofils (NFs) SiGe par UHV-CVD à l'aide des techniques de diffusion et de diffraction des rayons X (RX) synchrotron sur la ligne de lumière BM32 à l'ESRF.Les conditions d'élaboration de NFs Si, Ge, SiGe dans notre bâti sont d'abord présentées. Les études in situ à l'aide de RX durant la croissance sont ensuite décrites. La longueur des NFs, leur taille, leur espacement, leur facetage ainsi que l'angle conique sont déterminés en temps réel. Des changements de forme de la goutte liquide aussi ont été clairement observés dans les premiers stades de la croissance. Une phase AuGe métastable à l'interface catalyseur-substrat a été identifiée. Sa formation pourrait être décisive pour la croissance sous-eutectique de NFs de Ge.La relaxation des contraintes dans des NFs coeur-coquille de Si-Ge est ensuite présentée. La composition et la déformation ont été déterminée in situ par diffusion anomale des RX, en fonction de la quantité de Ge deposé et de la durée du recuit. L'influence de la taille des NFs et de la température de croissance de la coquille ont aussi été étudiée.Enfin, des résultats sur la courbure in situ de NFs sont présentés. La courbure est induite par le dépôt d'un second matériau sur un côté des NFs. La déformation et la contrainte ont été déterminées par une combinaison de suivi de la position d'un pic de Bragg, de simulation et d'ajustement de l'intensité, et de calculs d'élasticité classiques. La courbure induite par le dépôt de Ge à 220°C est principalement déterminée par la contrainte de désaccord de maille, qui évolue presque linéairement avec l'épaisseur du film Ge. La courbure induite par le dépôt de Ge à la température ambiante (TA) se trouve principalement déterminée par la contrainte de surface, qui évolue progressivement de la tension à la compression pour une épaisseur de Ge plus grande. Pour le suivi de courbure en temps réel, nous avons mise au point une technique de mesures stationnaires avec un détecteur 2D. Elle a permis de mettre en évidence plusieurs changements de signe lors de dépôts d'Au et Ge à TA. / This work summarizes the progress made on the BM32 beamline at the ESRF over the past 4 years since the launch of the CVD project, which was aimed at studying the in situ growth of SiGe nanowires, using synchrotron X-ray scattering techniques.Results on the growth of Si and Ge NWs are first presented. The NWs length, size, spacing, facet morphology and their tapering angle are determined in real time with X-ray techniques. Special attention was paid to the very early stage of growth where changes in the shape of the AuSi liquid droplet were clearly observed. We also found clues indicating the presence of a metastable AuGe phase at the catalyst-substrate interface, the formation of which may be crucial to the sub-eutectic growth of Ge NWs.Strain relaxation in Si-Ge core-shell NWs is presented next. The composition and strain were determined in situ as a function of the Ge overgrowth amount and of the annealing time, using anomalous X-ray scattering techniques. Their dependence on the NW size and on the shell growth temperature was also studied.Finally, results on the in situ bending of as-grown NWs are shown. The bending was induced by depositing a second material on one side of the NWs. The strain and stress were determined by a combination of Bragg peak tracking, intensity simulation plus fitting and classic elasticity calculations. The bending induced by Ge deposition at 220°C is found to be mainly driven by the misfit stress, which scales almost linearly with Ge film thickness. On the other hand, the bending induced by Ge deposition at RT is found to be mainly driven by the surface stress, which evolves gradually from tensile to compressive for larger Ge thickness. A new technique was also devised which makes it possible to follow qualitatively the bending process. The NWs were seen dancing back and forth with increasing amount of deposition as revealed by real time stationary measurements with a 2D detector.

L’armature en acier est le renforcement interne le plus utilisé dans les structures en béton armé dans le domaine du génie civil. Dans le paysage nord-américain, il peut être facilement observable que ces structures avec ce type armature présentent une détérioration avancée due à une corrosion importante. C’est pour cette raison, depuis quelques décennies, que l’armature en polymère renforcé de fibres (PRF) fait partie d’une recherche intensive. Jusqu’à maintenant, cette armature a démontré sa faisabilité à plusieurs reprises. Dans ce un premier temps, la caractérisation des barres de PRF a fait l’objet d’une batterie de recherche faramineuse. Ensuite, les poutres, étant donné que c’est l’un des éléments les plus importants dans une structure en béton armé, ont été étudiées en flexion et en cisaillement sur près de deux décennies. Il y a également eu les dalles, les murs de refend, la longueur d’ancrage, les poutres profondes, etc. qui ont été énormément étudiés. Dernièrement, les colonnes sont étudiées pour en comprendre leur comportement. De plus, les normes actuelles ne donnent soit pas ou pas assez d’informations pour être en mesure de calculer adéquatement ces éléments structuraux. C’est la raison pourquoi il faut effectuer d’avantage de recherche pour mettre à jours les différentes normes. Le groupe de recherche du professeur Brahim Benmokrane a été mandaté par le comité de l’American Concrete Intitute ACI440 pour aider à développer la première norme américaine sur les éléments en béton armé renforcés de PRFV. Le guide actuel, soit l’ACI440.1R-15, ne fait pas office de loi pour les praticiens. En ce qui concerne les colonnes, ce guide ne mentionne aucune ligne directrice pour le calcul de ces éléments structuraux. La recherche étant mise en place par le professeur Carol Shield, du Department of Civil Engineering, Civil, Environmental, and Geo- Engineering à l’Université de Minneapolis, au Minnesota et du professeur Antonio Nanni, du Department of Civil, Architectural & Environmental Engineering à l’Université de Miami, en Floride, tous deux membres du comité de l’ACI440, le but est de développer et de valider l’utilisation des barres de PRFV dans les colonnes en béton armé. C’est également grâce à deux partenaires (fournisseurs) de barres de PRFV que ce projet a pu se réaliser. Du côté canadien, les barres sablées sont fournies par la compagnie Pultrall inc et du côté américain, ce sont des barres déformées sablées de la compagnie Hughes Brother. Les deux types de barres sont les plus utilisés jusqu’à présent dans les nouvelles constructions. À travers un programme expérimental et analytique, 20 colonnes à pleine échelle en béton armé ont été testées avec une charge excentrique. Les colonnes ont comme dimensions 406 mm x 406 mm x 2 032 mm. Elles ont été dimensionnées selon les normes ACI318-15 et ACI440.1R-15. Les spécimens se divisent en quatre séries de quatre colonnes chacune. La série I est formée de six barres No.6 (Type A). La série II est formée de huit barres No.6 (Type A). La série III est composée de huit barres No.8 (Type A). La série IV, quant à elle, est formée de six barres No.6 (Type B). Les types A et B sont des PRFV. Finalement, la série V est formée de six barres No.6 en acier, qui est la référence. L'objectif principal est de tester ces spécimens pour étudier le comportement des poteaux-poutres sous chargement combiné de compression et de flexion. Les essais expérimentaux ont été réalisés dans les laboratoires de structure, de la Faculté de génie, de l’Université de Sherbrooke. L’objectif principal de ces essais est d’étudier le comportement des colonnes. Sur la base des conclusions des essais expérimentaux, les colonnes de PRFV ont eu un comportement similaire aux colonnes renforcées avec de l’armature en acier. Plus l’excentricité est grande, moins la capacité axiale est élevée. Pour une même excentricité, les colonnes de PRFV présentent le même mode de rupture, mis à part le comportement différent de l’armature. Lorsqu’on augmente la rigidité axiale de l’armature longitudinale, la capacité axiale augmente. Il a été enregistré que les barres d’armature de PRF ont contribué à la résistance en flexion composée. Il a été remarqué qu’il y avait trois zones distinctes, comme le suggère la norme américaine ACI318-15 : la zone contrôlée en compression, la zone de transition compression/traction et la zone contrôlée par la traction. Finalement, le calcul théorique pour l’obtention du diagramme d’interaction P-M est sécuritaire par rapport aux résultats expérimentaux. Cette sécurité est plus observable lorsqu’on néglige la contribution des barres de PRFV en compression, incluse dans l’axe neutre.

La Belgique et la France ont notamment intégré en 2002 dans leurs systèmes législatifs respectifs une loi consacrée aux droits des patients qui met au centre du système de santé le patient et le devoir de respecter son autonomie. Partant de l’idée selon laquelle les concepts et principes ne peuvent être pensés indépendamment de la manière dont ils sont susceptibles de s’articuler au sein de la « vie ordinaire », j’ai adopté une démarche de philosophie empirique impliquant un terrain d’enquête au sein de laquelle j’ai choisi d’explorer une situation que l’on peut qualifier de limite, en portant mon attention sur la question du consentement aux soins des patients atteints de la maladie d’Alzheimer hospitalisés en gériatrie pour un événement de santé aigu. En effet, la maladie d’Alzheimer implique une diminution des capacités (notamment cognitives) des personnes qui en sont affectées, mettant ainsi l’autonomie du sujet à l’épreuve. Les spécificités liées à cette maladie, doublées du caractère aigu de la prise en charge des personnes qui en sont affectées, font de ce contexte un terrain extrêmement fécond pour examiner les significations et les limites de ce principe tel qu’il est actuellement valorisé dans le domaine des soins de santé.La réflexion proposée dans le cadre de cette thèse s’est ainsi élaborée autour d’éléments recueillis lors d’une enquête de terrain comparative (comprenant différents sites hospitaliers belges et français) spécifiquement mise en place pour les besoins de ce travail. Cette enquête s’est concentrée sur la relation entre les patients et les « soignants de proximité » (infirmières et aides-soignantes), étant donné que c’est dans le cadre de cette relation que la question de la capacité d’autonomie du sujet atteint de la maladie d’Alzheimer émerge principalement en contexte de soin à l’hôpital. En outre, cette enquête s’est en grande partie intéressée à la problématique du refus de soin des patients, ainsi qu’à celle du recours à la contrainte. En effet, c’est essentiellement dans ce type de situations que la question du respect de l’autonomie des patients et du recueil de leur consentement se pose avec le plus d’acuité dans le secteur qui nous occupe.La mise en place de ce terrain d’enquête doit être comprise comme un outil méthodologique et épistémologique ayant pour objectif de nourrir la réflexion conceptuelle, critique et normative liée à la problématique du respect de l’autonomie des patients atteints de la maladie d’Alzheimer. L’ensemble de ce travail m’a permis de développer une nouvelle conception de l’autonomie qui se distingue des réponses les plus fréquemment proposées au sein de la littérature médicale, juridique et philosophique.L’idée principale défendue ici consiste à penser que le problème relatif à la question du respect de la capacité d’autonomie des patients atteints de la maladie d’Alzheimer ne réside pas tant au niveau de la capacité propre des personnes, mais qu’elle dépend avant tout de ce que je présente comme un geste d’octroi, résultant d’un processus de co-construction collectif des professionnels de santé, marqués par des affects et des motivations qui leur sont propres. / Doctorat en Philosophie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans le contexte de réchauffement climatique, le maintien des rendements est un enjeu majeur pour la filière viticole. L'augmentation des températures impacte négativement certaines phases clés du développement reproducteur en induisant notamment des phénomènes de coulure ou de pertes précoces d'inflorescence. L'altération du bilan carboné pourrait être un facteur majeur des diminutions de rendements en réponse aux températures élevées et l'évaluation de cette hypothèse permettrait d'ajuster les pratiques pour limiter les effets du réchauffement climatique. Si l'implication du bilan de carbone chez les plantes annuelles semble être à la base des baisses de rendement observées ces dernières années, les choses sont beaucoup moins claires chez des pérennes comme la vigne du fait des très nombreux co-facteurs possible ainsi que de la difficulté à expérimenter dans des conditions totalement contrôlées. Afin de s'affranchir de ces contraintes, notre étude a été réalisée en conditions contrôlées sur la Microvigne, un mutant naturel insensible à l'acide gibberelique et un nouveau modèle d'étude pour la génétique et la physiologie de la vigne. Ce mutant présente un phénotype nain et une floraison et fructification continues le long de l'axe proleptique. L'approche utilisée dans cette étude a consisté à (i) développer un cadre d'analyse adapté à la Microvigne; (ii) décrire l'impact de l'élévation de la température, sur les développements végétatif et reproducteur de la vigne, et plus particulièrement l'avortement des stades précoces du développement reproducteur; (iii) caractériser les changements du bilan de carbone de la Microvigne induits par la contrainte thermique, et enfin (iv) évaluer l'implication potentielle du bilan de carbone dans les phénomènes d'avortement précoces en réponse au stress thermique. Ce travail a permis de mettre en évidence des phénomènes d'avortement complet d'inflorescences en réponse à l'élévation des températures. Par ailleurs, nous avons pu montrer un rôle du statut carboné dans ce phénomène, soit via les teneurs totales en carbohydrates, soit via l'état global des réserves à l'échelle de la plante. Ce travail montre les potentialités su modèle Microvigne et ouvre de nouvelles perspectives pour l'analyse des effets des contraintes abiotiques sur le développement végétatif et reproducteur de la vigne. / Global warming is likely to be a major issue for grapevine yield sustainability in the next years. A common hypothesis is that long-term elevated temperatures may cause the failure of key phases of reproductive development, through their negative impact on carbon balance. However, testing the specific role of plant carbon status on yield elaboration under elevated temperatures is difficult on perennial crops, such as grapevine, and when environment fluctuates. To overcome these difficulties, the present work was conducted under fully controlled environment using a natural, giberrelic acid insensitive mutant of grapevine called Microvine, as a new model for grapevine genetics and physiological studies. This mutant present a dwarf stature and lack of juvenile characteristics leading to the continuous flowering and fruiting even during the first year after sowing. The present study was aimed at (i) developing a framework of analysis for Microvine; (ii) describing vegetative and reproductive developments responses to temperature elevation at whole plant level, and more precisely on early reproductive development abortions; (iii) characterizing grapevine carbon balance responses to temperature; and finally (iv) evaluating carbon balance implication in temperature-dependent early reproductive development abortions. This work shows that complete inflorescence abortions observed in response to temperature were related to carbon status, either expressed though total carbohydrate, or through the level of reserves at the whole plant level. This study opens the way to use Microvine as model to address the impact of climate warming on grapevine vegetative and reproductive developments.

Longtemps considérées comme néfastes, les contraintes sont devenues un des moyens principaux pour améliorer les performances des dispositifs métal-oxyde-semiconducteur (MOS). En effet, les déformations générées augmentent sensiblement la mobilité des porteurs dans le silicium. C'est dans ce cadre que j'ai étudié, par holographie électronique en champ sombre (DFEH), les déformations cristallines engendrées par certaines étapes clés du procédé de fabrication de transistors planaires de dernière génération, totalement déplétés car réalisés sur des substrats silicium sur isolant (FD-SOI). La DFEH est une technique de microscopie électronique en transmission (TEM), récemment inventée au CEMES, qui permet de cartographier les déformations cristallines avec une résolution spatiale nanométrique et une précision de 10-4 sur des champs de vue micrométriques. J'ai mis au point et utilisé des modélisations par éléments finis afin de comprendre puis reproduire mes résultats expérimentaux et ainsi identifier les phénomènes mécaniques mis en jeu au cours de différentes étapes. Après avoir prouvé que la DFEH est adaptée à la mesure des champs de déformation dans les structures MOS FDSOI (couche superficielle de Si désorientée vis-à-vis du substrat de référence), je me suis intéressé au procédé de conversion de films minces de Si en SiGe, par la méthode dite de "condensation de germanium". J'ai montré que cette technique permet d'obtenir des films minces de type SiGe (SGOI) pseudomorphes, de composition variable. Les déformations hors plan mesurées par DFEH mettent en évidence les deux mécanismes affectant la redistribution du Ge (diffusion et injection), dont l'importance relative dépend de la température à laquelle s'effectue le procédé. De plus, j'ai montré que ces films minces SGOI, initialement contraints, se relaxaient très fortement lors de leur gravure en vue de la fabrication de substrats co-intégrés SOI/SGOI. J'ai pu identifier que cet effet, initialement observé à partir de mesures électriques et connu sous le nom d'effet "SA/SB", ne pouvait être dû qu'à des caractéristiques mécaniques dégradées de l'interface SiGe/SiO2. Je me suis ensuite intéressé à certaines des étapes clés de la fabrication du transistor suspectées de modifier l'état de déformation de la structure, telles que la fabrication de l'empilement de grille et des sources/drains ainsi que de la siliciuration nécessaire à la prise des contacts. J'ai pu expliquer en quoi et pourquoi ces étapes impactaient l'état final de déformation du canal du transistor et donc ses performances. Par ailleurs, je montre comment et dans quelles limites la DFEH peut être utilisée pour mesurer des concentrations de dopants, en conservant une résolution nanométrique. J'ai particulièrement étudié le cas (favorable) du bore dans le silicium et, après couplage à des mesures électriques, j'ai ainsi pu calculer le coefficient reliant les déformations mesurées aux concentrations de bore en substitution. Finalement, j'ai comparé et discuté des différences entre informations fournies par DFEH et par diffraction de rayons X haute résolution. Une annexe complète ce travail et discute des conditions optiques et d'utilisation optimales des sources à émission de champ Schottky équipant un TEM, notamment de la contribution des lobes d'émission latérale sur le degré de cohérence de la sonde. / After being considered harmful for a long time, stress became one of the principal means to improve metal-oxide-semiconductor (MOS) device performance. Indeed, the generated strains significantly increase carrier mobility in silicon. Within this context, I used dark-field electron holography (DFEH) to study the crystalline strains generated by some key steps of the manufacturing process of latest generation of planar transistors, fully depleted as produced on silicon on insulator substrates (FD-SOI). DFEH is a transmission electron microscopy (TEM) technique, recently invented at CEMES, which allows crystalline strain to be mapped with nanometric resolution and an accuracy of 10-4 over micrometric fields of view. I developed and used finite element models in order to understand, then reproduce, my experimental results and thus identify the mechanical phenomena involved during different processing steps. After proving that DFEH is suitable for strain fields mapping in FDSOI MOS structures (Si surface layer disorientated in respect of the reference substrate), I have been interested in the conversion process of thin Si films into SiGe, by a method known as "germanium condensation". I showed that this technique enables pseudomorphous thin SiGe films (SGOI) of variable composition to be obtained. The out-of-plane strain measured by DFEH emphasises the two mechanisms affecting the Ge redistribution (diffusion and injection), whose relative importance depends on the temperature of the process. Moreover, I showed that these thin SGOI films, initially stressed, relax strongly during the etching carried out to manufacture co-integrated SOI/SGOI substrates. I could identify that this effect, initially observed by electrical measurements and known as "SA/SB" effect, can only be explained by a degradation of the mechanical characteristics of the SiGe/SiO2 interface. I have also been interested in some of the key steps of the transistor manufacturing suspected to modify the structural strain state, such as the grid stack and sources/drains processes, as well as salicidation necessary to form the contacts. I was able to explain how and why these steps impact the final strain state of the transistor channel and thus its performance. In a separate development, I have shown how DFEH can be used to measure doping concentrations while preserving a nanometric resolution, and discuss its limits. I studied in particular the (favourable) case of boron doping in silicon and, after electrical measurements coupling, I calculated the coefficient connecting the measured strains to the boron substitution concentrations. Finally, I compared and discussed the differences between information obtained by DFEH and high resolution X-ray diffraction. An appendix completes this work and discusses the optical and optimal use conditions of Schottky field emission sources equipping a TEM, in particular the contribution of side-emission lobes on the degree of coherence of the probe.

Cette thèse fait partie d’un programme de recherche international (IRG Cognac). Lancé par le motoriste SNECMA (groupe SAFRAN), ce projet regroupe l’ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowti, et se concentre sur l’effet du gradient des contraintes sur endommagement par fretting fatigue. Le fretting-fatigue se réfère au processus d’endommagement localisés en bord de fuite entre deux corps en contact soumis à un chargement de fatigue. La maitrise de ce phénomène est d’une importance cruciale dans la détermination des durées de vie des disques de turbine. En bord de contact, le champ de contrainte hérité des forces de contact est maximal à la surface mais présente un fort gradient en s’éloignant du contact.Il a été montré dans cette thèse que pour l’alliage Ti-6AL-4V, les approches locales, basés sur le niveau de contrainte au points critiques ne sont pas applicable dans ces conditions. Une approche non locale, s’appuyant sur la théorie de la distance critique a donc été utilisée. En effet, des fissures courtes initiées au point critique peuvent propager jusqu’à rupture ou peuvent s’arrêter si la diminution des contraintes est suffisamment sévère. Une seconde difficulté réside dans la nature multiaxial et localement non proportionnel du chargement. Le fretting fatigue est généralement créé par la superposition d’un chargement de fatigue cyclique, d’une force normale à la surface souvent considérée constante, et d’une force cyclique tangentiel à la surface mais dont la fréquence peut être différente de celle de la fatigue.Les résultats des essais réalisés ont mis en évidence l’effet du gradient des contraintes sur la fissuration et ont étaient utilisés pour évaluer le potentiel de diffèrent critères pour le dimensionnement en fatigue des structures. La simulation du phénomène a en effet été réalisé en utilisant différente approches. La première s’appuie sur la Théorie de la distance critique et utilise un critère multiaxial. La seconde utilise l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes, ΔK, pour prédire l’arrêt des fissures courtes. Finalement un récent modèle construit comme un critère de plasticité en pointe de fissure a été appliqué au problème de fretting fatigue. Ce critère a pour particularité de prendre en compte la contrainte T dans le développement asymptotique en pointe de fissure. / This thesis is part of an international research program (IRG Cognac) initiated by the engine manufacturer SNECMA (SAFRAN group) involving ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowty. The thesis focuses on the effect of a stress gradient in fretting fatigue. Fretting-fatigue refers to the damage process localized at the frontier of the contact between two contacting bodies subjected to fatigue loadings. The prediction of this phenomenon is of major importance in determining, for instance, the lifetime of fan's disc. In the vicinity of the contact front, the stress field inherited from the contact loads is maximal at the surface and displays a strong gradient from the surface. It was shown in this thesis, for a Ti-6AL-4V alloy, that local approaches, based on local stresses at the most critical point, are not appropriate to predict fretting fatigue lives. As a matter of fact, short cracks initiated at the most critical point may stop if the stress decay from the surface is strong enough or may continue their growth, up to the failure of the component, if the stress gradient from the surface is not string enough. A second difficulty is the multiaxial and non-proportional nature of the loading conditions. Fatigue-fretting stems from the combination of loads that have neither the same spatial distribution nor the same time-dependency. In fretting-fatigue tests, three loading components are considered, the fatigue loading of the component (cyclic), the normal part (assumed to be constant) and the in-plane part (cyclic) of the loads between the two contacting components. To quantify the effect of the stress gradient, tests were carried out on a fatigue testing contact bench developed at the University of Brasilia, with experimental conditions ensuring different stress gradient while keeping the maximal stress the same. Damage mechanisms were studied using post-mortem analysis and optical microscopy on the contact elements tested. The prediction of the fretting fatigue life was done using different approaches. The first one is based on the Critical Distance Method and a fatigue criterion. The second is based on a K-based short crack arrest method. Finally, a new criterion was proposed. This method considers a generalized von Mises yield criterion for the crack tip region and accounts for the T-stresses in the asymptotic LEFM development.

En situation d’interaction pastille-gaine (IPG), les gaines de crayons combustible en alliage de zirconium sont susceptibles de rompre lors de transitoires de puissance incidentels dans les réacteurs à eau pressurisée, par un mécanisme de corrosion sous contrainte induite par l’iode (CSC-I). Cette étude traite de l’amorçage intergranulaire des fissures de CSC-I dans le Zircaloy-4 recristallisé, en milieu méthanol iodé à température ambiante, en s’intéressant particulièrement aux paramètres mécaniques critiques et à la concentration en iode. Pour cela, une approche mêlant expériences et simulations numériques a été adoptée. Un modèle de comportement mécanique macroscopique de l’alliage, viscoplastique et anisotrope, a été établi et validé sur une large gamme de sollicitations. Par la réalisation de nombreux essais de traction à vitesse de déformation imposée et de fluage en flexion quatre points, nous avons montré l’existence d’une concentration seuil I0 proche de 10-6 g.g-1 nécessaire à l’apparition du dommage de CSC-I, mais également celle d’une concentration de transition I1 proche de 2 10-4 g.g-1 au-delà de laquelle le mécanisme change, menant à un amorçage anticipé des fissures et une sensibilité réduite de l’endommagement aux paramètres mécaniques. L’importance de la concentration sur des paramètres tels que la densité des fissures, leur longueur moyenne et la vitesse de propagation intergranulaire et transgranulaire a été mise en évidence. Les résultats expérimentaux montrent que la déformation plastique macroscopique n’est pas indispensable à l’amorçage de fissures de CSC-I, pour un temps d’essais suffisamment long en présence de contrainte. Son principal effet est de précipiter l’apparition de fissures par la création de sites d’amorçage, par rupture de la couche d’oxyde et accumulation de contrainte intergranulaire. En dessous de I1 la détermination des déformations critiques à l’amorçage montre un fort effet de vitesse. Dans ce domaine, une contrainte seuil de 100 MPa a été déterminée, bien inférieure à la limite élastique. L’utilisation d’éprouvettes entaillées et de la simulation numérique a permis de mettre en évidence un fort effet protecteur de l’augmentation de la biaxialité des contraintes vis-à-vis de l’amorçage, dans le domaine élastique comme dans le domaine plastique. Des éprouvettes préalablement irradiées aux protons à une dose de 2 dpa ont été testées dans les mêmes conditions que les éprouvettes non irradiées. La sensibilité accrue du matériau irradié à la CSC-I a pu être quantifiée et nous avons constaté qu’un effet de concentration et un effet de vitesse de sollicitation subsistent après irradiation. L’irradiation induit une localisation plus importante de la déformation menant à un amorçage prématuré des fissures, mais une sensibilité chimique plus importante, tendance à la piquration et décalage de I1, apparaît comme le principal responsable de la plus forte sensibilité de l’irradié. / During the pellet-cladding interaction, Zirconium-alloy fuel claddings might fail when subjected to incidental power transient in nuclear Pressurized Water Reactors, by Iodine-induced Stress Corrosion Cracking (I-SCC). This study deals with the intergranular initiation of I-SCC cracks in fully recrystallized Zircaloy-4, in methyl alcohol solution of iodine at room temperature, with the focus on critical mechanical parameters and iodine concentration. It was carried out with an approach mixing experiments and numerical simulations. An anisotropic and viscoplastic mechanical behavior model was established and validated over a wide range of loadings. With numerous constant elongation rate tensile tests and four points bending creep tests, the existence of a threshold iodine concentration I0 close to 10-6 g.g-1 was highlighted, necessary to the occurrence of I-SCC damage, along with a transition concentration I1 close to 2 10-4 g.g-1. Above I1 the mechanism changes, leading to a sped up crack initiation and a loss of sensitivity towards mechanical parameters. The importance of concentration on parameters such as crack density, crack average length and intergranular and transgranular crack velocities was evidenced. Experimental results show that plastic strain is not required for I-SCC crack initiation, if the test time is long enough in the presence of stress. Its main influence is to rush the occurrence of cracking by creating initiation sites, by way of breaking the oxide layer and building up intergranular stress. Below I1, the critical strains at initiation show a substantial strain rate sensitivity. In this domain, a threshold stress of 100 MPa was found, well below the yield stress. Thanks to the combined use of notched specimens and numerical simulations, a strong protective effect of an increasing stress biaxiality ratio was found, both in the elastic and plastic domains. Proton-irradiated samples, up to a dose of 2 dpa, were tested in the same conditions as fresh specimens. The higher I-SCC sensitivity of the irradiated material was measured and the effects of concentration and strain rate were found to remain. Irradiation leads to a higher strain localization causing early crack initiation, but the main reason for the higher sensitivity of the irradiated material seems to be a chemical one, with higher pitting occurrence and a shift of I1.

Les ruptures imprévisibles de composants de robinetterie gaz constituent une problématique majeure de la sûreté du réseau de GrDF. Actuellement, la prévention des risques de rupture repose sur la réalisation de tests accélérés de sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC), préalablement à la mise en service des composants de robinetterie en laiton. Il s'agit d'éviter des accidents, au caractère potentiellement très dommageable, du fait de l'inflammabilité des gaz transportés. Or, dans certains cas, des endommagements prématurés de composants de robinetterie sont toujours constatés. Les limites du test de sensibilité actuel SROB 100 NF ont été démontrées par le CETIM ; définir un nouveau test accéléré, plus représentatif des endommagements constatés en service sur les éléments de robinetterie, et conduisant à des résultats reproductibles est donc crucial. Ce test devra être facilement adaptable sur site industriel afin de permettre aux industriels fabricants de valider la conformité des lots de pièces vis-à-vis de leur sensibilité à la CSC. Ainsi, les travaux de thèse reposent sur une démarche intégrant d'une part, la compréhension des mécanismes de CSC affectant les pièces en laiton α,β’ CuZn40Pb2 (CW617N) et d'autre part, la capacité à reproduire les endommagements observés en service, de manière accélérée. Grâce aux résultats obtenus, l'étude permet d’envisager l'industrialisation d’un nouveau test en milieu nitrate, à pH 11 sous polarisation anodique. La reproductibilité de l'endommagement obtenu et sa représentativité vis-à-vis des dommages observés en service comme le caractère discriminant du test vis-à-vis des états métallurgiques les moins résistants ont été démontrés. / The unpredictability of ruptures which occur in the gas transfer valves of the French gas network (GrDF), though sporadic, is a major security issue. Currently, the risk prevention is performed through accelerated tests (SROB100 NF) on gas transfer valves to determine their susceptibility to stress corrosion cracking (SCC). The goal behind this test protocol is to avoid serious accidents due to the flammability of the gas being transported. However, in some cases, premature ruptures of gas transfer valves are still being recorded. The limits of the current test protocol SROB 100 NF have been highlighted by the CETIM and therefore, to define a new accelerated test, more reproducible and representative of the damage observed during the service life of the pipework element is crucial. This new protocol has to be easily integrated into the current industrial set-up to allow for quick confirmation of the conformity of the pieces with regards to their susceptibility to SCC. To this end, the current study had a two-pronged approach. First, to understand the SCC mechanisms affecting brass specimen - α,β’ brass CuZn40Pb2 (CW617N); second, to reproduce the damage observed in real time, in an accelerated manner. In conclusion, the results of the study have paved the way for the industrialization of a new test in nitrate solution, at pH 11 under constant anodic polarization. This new test has proven to be reproducible and produces damage characteristics similar to those observed during service life. This study has also brought into evidence the discriminating characteristic of the test, allowing the identification of the metallurgical states of the alloy that are the least resistant to SCC.

Cette thèse traite le problème de la modélisation des patrons de workflow sémantiquement riche et propose un processus pour développer des patrons de workflow. L'objectif est de transformer un processus métier en un patron de workflow métier basé sur les flux de contrôle qui garantit la vérification syntaxique et sémantique. Les défis majeurs sont : (i) de définir un formalisme permettant de représenter les processus métiers; (ii) d'établir des mécanismes de contrôle automatiques pour assurer la conformité des patrons de workflow métier basés sur un modèle formel et un ensemble de contraintes sémantiques; et (iii) d’organiser la base de patrons de workflow métier pour le développement de patrons de workflow. Nous proposons un formalisme qui combine les flux de contrôle (basés sur les Réseaux de Petri Colorés (CPNs)) avec des contraintes sémantiques pour représenter les processus métiers. L'avantage de ce formalisme est qu'il permet de vérifier non seulement la conformité syntaxique basée sur le modèle de CPNs mais aussi la conformité sémantique basée sur les technologies du Web sémantique. Nous commençons par une phase de conception d'une ontologie OWL appelée l’ontologie CPN pour représenter les concepts de patrons de workflow métier basés sur CPN. La phase de conception est suivie par une étude approfondie des propriétés de ces patrons pour les transformer en un ensemble d'axiomes pour l'ontologie. Ainsi, dans ce formalisme, un processus métier est syntaxiquement transformé en une instance de l’ontologie. / This thesis tackles the problem of modelling semantically rich business workflow templates and proposes a process for developing workflow templates. The objective of the thesis is to transform a business process into a control flow-based business workflow template that guarantees syntactic and semantic validity. The main challenges are: (i) to define formalism for representing business processes; (ii) to establish automatic control mechanisms to ensure the correctness of a business workflow template based on a formal model and a set of semantic constraints; and (iii) to organize the knowledge base of workflow templates for a workflow development process. We propose a formalism which combines control flow (based on Coloured Petri Nets (CPNs)) with semantic constraints to represent business processes. The advantage of this formalism is that it allows not only syntactic checks based on the model of CPNs, but also semantic checks based on Semantic Web technologies. We start by designing an OWL ontology called the CPN ontology to represent the concepts of CPN-based business workflow templates. The design phase is followed by a thorough study of the properties of these templates in order to transform them into a set of axioms for the CPN ontology. In this formalism, a business process is syntactically transformed into an instance of the CPN ontology. Therefore, syntactic checking of a business process becomes simply verification by inference, by concepts and by axioms of the CPN ontology on the corresponding instance.