Thèse de doctorat : Chimie Organique Moléculaire et Chimie des Matériaux : Strasbourg : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3685. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. f. 123-129.

Thèse de doctorat : Mécanique : Metz : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

Th.--Sci. phys.--Nancy--I.N.P.L., 1976.

Th. 3e cycle--Méc.--Lille 1, 1979. N°: 757.

Les revêtements diamant CVD (Chemical Vapour Deposition), sont très prometteurs pour l’usinage des matériaux modernes dit difficile à usiner et quelques applications sont déjà opérationnelles, comme l'usinage du graphite. Les propriétés thermomécaniques du diamant l'imposent comme la solution pour l'usinage des matériaux non-ferreux. Toutefois, la maîtrise de la technologie des outils revêtus est difficile. En tant que système substrat-couche fine, l'outil devient un composite, apportant son lot de difficultés. Le chargement thermomécanique sur le revêtement est difficile à déterminer et les développements sur les revêtements nécessitent des données expérimentales qui sont longues et coûteuses à obtenir. En particulier, l'adhésion de la couche sur l'outil est un point crucial qu'il est difficile de quantifier aujourd'hui.Dans ce travail, nous montrons l'intérêt et le gain réalisé par l'emploi d'un tel revêtement en comparaison avec d'autres revêtements. Puis, l'état de contrainte du système carbure-diamant est étudié en détail au moyen de modélisations ainsi qu'à travers des mesures expérimentales. L'influence des différentes configurations de la géométrie et du procédé de dépôt de la couche sur les contraintes résiduelles thermiques est étudiée. Ces fortes contraintes résiduelles ont un impact direct sur l'adhésion, impact discuté et mesuré expérimentalement dans la seconde partie de notre travail. Afin d'étudier ces phénomènes, un montage a été conçu et réalisé. Les résultats obtenus sont détaillés et discutés. Le taux de restitution d'énergie critique de l'interface sera calculé et proposé en tant que critère d’adhésion dans la fin de ce travail / Coatings, and particularly Chemical Vapor Deposited (CVD) diamond coatings, are promising regarding hard to machine materials and some applications are already ready industrially. The excellent thermo-mechanical properties of diamond impose this solution to the machining of non-ferrous materials. However, the coated tools are difficult to understand. As a substrate-coating system, the tool is itself a composite material, bringing some difficulties. Edge preparation technologies are various: it is difficult to identify the optimal process. It has also to be noticed that the tool-piece interaction in machining operations is not completely understood yet, and that an intense research work is done to understand these phenomena. The thermo-mechanical loading on the coating is difficult to determine, and the developments on the coatings needs experimental data which are cost and time consuming.In this work, we will show the interest and improvement brought by such a coating in comparison to other coatings used in machining. Then, the stress state of the system carbide – coating is study by the mean of numerical and analytical models, as well as by the mean of experimental measurements.The influences of the different configurations of the geometry and of the deposition process on the residual stresses into the layer are studied. These high stresses have a direct impact on the adhesion of the layer, which will be discussed and measured experimentally into the second part of our work. To study the adhesion phenomena deeply, an experimental device has been designed. The obtained results are detailed and discussed. With these data, the Energy release rate of the interface is calculated and proposed as an adhesion criterion at the end of this work

Le planage est un procédé de mise en forme utilisé dans l’industrie de l’aluminium dans le but de corriger les défauts de planéité et de réduire les contraintes résiduelles dans les bandes minces par des flexions sous traction. Après avoir étudié les possibilités pour modéliser analytiquement le passage d’une tôle dans une planeuse multi-rouleaux et établi les limites de cette approche, on propose dans ce travail de thèse un modèle éléments finis en trois dimensions pour simuler le fonctionnement d’une planeuse sous traction pure. Les distributions de déformations plastiques et de contraintes résiduelles, dans la largeur et dans l’épaisseur, sont calculées. Des défauts initiaux de planéité sont introduits dans la bande en entrée de la machine et on vérifie que ceux-ci sont bien corrigés à la sortie.Ensuite, pour limiter la taille du modèle et diminuer le temps nécessaire à la simulation, une seconde approche avec un chaînage de configurations élémentaires et un transfert de données est comparée au modèle complet d’étireuse. Une application de ce modèle alternatif est effectuée en étudiant l’influence du profil des rouleaux. Enfin, la déformée de la bande, après retour élastique et flambement éventuel, est prédite / Leveling is a forming process used in the aluminum industry in order to correct flatness defects and minimize residual stresses in thin metallic strips thanks to bending under tension. After testing an analytical model of multiroll leveling and raising the limits of this approach, this thesis manuscript introduces a three-dimensionnal Finite Element model to simulate the sheet conveying in an industrial configuration of stretcher. It can compute plastic strains and residual stresses through width and thickness. Initial flatness defetcs are taken into account in the entering strip and we verify how they are corrected at the exit. Then, to reduce model size and computation time, a second approach with two elementary configurations coupling and data transfer is compared to whole model of stretcher. This alternative model is applied to study the profiled rolls effect. Finally, it predicts the deformed strip after springback and potential buckling phenomena

Dix-sept sujets sains marchaient sur un tapis roulant avant, pendant et après une exposition, de durée variable (49-1629 cycles de marche), à un champ de force perturbant la marche, appliqué à la jambe par un élastique (2 jours consécutifs). Le but était de voir l'effet de la durée d'exposition au champ de force élastique sur le contrôle de la jambe durant la locomotion. Avec l'élastique, une erreur initiale était observée dans la vitesse maximale du premier orteil puis les suj ets adaptaient graduellement leur patron de marche (vitesse de l'orteil, activité musculaire). Au jour 1, après le retrait de la force, une persistance temporaire du patron modifié était observée. Les sujets ayant été exposés plus longtemps à l'élastique maintenaient ce patron plus longtemps. Au jour 2, avec l'élastique, les sujets avaient significativement réduit l'erreur initiale de la vitesse de l'orteil indépendamment de la durée d'exposition du jour 1. Ces résultats suggèrent que, lors de la marche dans un champ de force, une exposition de courte durée (2: 49 cycles de marche) semble suffisante pour obtenir un ajustement des paramètres locomoteurs et une rétention de ceux-ci lors d'une deuxième exposition.

Les propriétés exceptionnelles de l'aluminium, notamment son rapport poids/résistance élevé, sa résistance à la corrosion et sa capacité d'extrusion, en font un matériau de choix pour la construction de ponts, en particulier pour les applications de tablier. Le tablier contemporain en aluminium est composé d'extrusions d'aluminium creuses qui sont soudées ensemble pour former une structure de panneaux. Le tablier extrudé multi-voides est soutenu par des poutres utilisant des connecteurs de cisaillement. En raison de la nature cyclique de la sollicitation subie par les ponts, la connexion entre le tablier et les poutres est critique et nécessite des considérations de glissement. Ce type d'assemblage est renforcé à la fois par la force de serrage des connecteurs de cisaillement et par les caractéristiques de glissement des surfaces d'appui de l'assemblage. Dans un système de tablier en aluminium extrudé multi-voides, l'accès à la face interne du tablier pour serrer les connecteurs de cisaillement est limité, ce qui nécessite une solution innovante pour relier le tablier aux poutres. L'utilisation de boulons aveugles pourrait constituer une solution utile car ils sont serrés d'un seul côté, sans qu'il soit nécessaire d'accéder à la face interne du tablier. Cependant, les boulons aveugles doivent respecter les spécifications de conception des assemblages à glissement critique. Selon la norme S6-19, dans les assemblages en aluminium, les boulons doivent être à haute résistance, galvanisés et, pour les assemblages à glissement critique, précontraints à un maximum de 70 % de leur résistance ultime à la traction. En outre, les normes exigent que les surfaces en aluminium soient sablées dans les assemblages à glissement critique afin d'atteindre le coefficient de glissement minimum associé à la rugosité de la surface. Cependant, l'obtention de la rugosité souhaitée par sablage dépend de plusieurs facteurs tels que l'alliage d'aluminium sablé, le matériau de sablage utilisé, la pression de travail, etc. De plus, dans les régions où les variations de température sont extrêmes, comme au Québec, où les températures oscillent entre -30 et +30 degrés Celsius entre l'hiver et l'été, ces variations de température ont un impact sur la résistance des assemblages d'aluminium à glissement critique. En gardant ces défis à l'esprit, la présente étude a exploré en détail les caractéristiques de glissement de diverses interfaces de connexion et le comportement de divers connecteurs de cisaillement sous une charge thermique cyclique afin de simuler l'environnement difficile qui prévaut au Québec. Cisaillements étudiés comprenaient (a) le type de connecteurs de cisaillement, y compris les boulons standard A325, les boulons standard à tension contrôlée (TC) et les boulons Ajax OneSide (AOS), (b) l'alliage d'aluminium, y compris 6063-T6 et 6005A, et (c) les principaux types de connexion, y compris aluminium-aluminium (Al-Al) et aluminium-acier (Al-acier). Des essais de double recouvrement ont été effectués pour évaluer le coefficient de glissement des interfaces de connexion Al-Al sablées pour différentes épaisseurs et alliages. En outre, des essais d'arrachement ont été réalisés pour caractériser l'interface Al-acier dans un joint antidérapant en évaluant le coefficient de glissement dans cette interface de connexion. Des essais de relaxation ont également été menés sous charge thermique cyclique pour étudier les phénomènes de relaxation dans les connecteurs de cisaillement au sein des connexions en aluminium. L'étude a notamment révélé que l'utilisation d'un matériau abrasif de grade 20-30 à une pression de 120 psi permettait d'obtenir des profils de surface répondant aux exigences rigoureuses du code (Ra≥12,5 µm ou 2 mils). De plus, l'alliage 6005A présente un coefficient de glissement et des valeurs de relaxation supérieurs à ceux du 6063-T6 pour les mêmes épaisseurs. Lorsque l'épaisseur de l'assemblage augmente, la rigidité correspondante augmente, ce qui entraîne une réduction de la relaxation du boulon. Des effets de plastification ont été observés dans l'alliage 6063, entraînant une plus grande relaxation du boulon et des variations de contrainte plus importantes. En outre, le chargement cyclique de la température influence la relaxation dans les connecteurs de cisaillement, avec une perte progressive de la précontrainte observée avec une augmentation du nombre de cycles de température. Il a également été constaté que le cycle initial avait l'impact le plus important sur la relaxation totale, représentant environ 30 à 35 % de la relaxation totale. En tant que stratégie pratique d'atténuation, la recherche a mis l'accent sur le resserrage des boulons après le premier cycle thermique. Cette approche permet d'obtenir une réduction substantielle de 30 à 35 % de la relaxation totale. / Aluminum's exceptional properties, encompassing its high strength-to-weight ratio, corrosion resistance, and extrudability, position it as an outstanding material for bridge construction, specifically in decking applications. The contemporary aluminum decking is comprised of hollow aluminum extrusions that are welded together to form a panel structure. The multi-void extruded deck is supported by girders employing shear connectors. Due to the cyclic nature of solicitation experienced by bridges, the connection between the deck and girders is critical and requires slip-critical considerations. This connection type gains its strength through both the clamping force of the shear connectors and the slip characteristics of the connection faying surfaces. In a multi-void extruded aluminum decking system, access to the inner side of the deck for tightening the shear connectors is restricted, requiring an innovative solution for connecting the deck to the girders. The use of blind bolts could present a useful solution as they are tightened from one side only, without the need to access the deck’s inner side. However, the blind bolts must adhere to the slip critical connection design specifications. According to S619 standard, in aluminum connections, the bolts must be high strength, galvanized, and, for slip critical connections, prestressed to a maximum of 70% of their ultimate tensile strength. In addition, standards require aluminum surfaces to undergo sandblasting in slip critical connections to attain the minimum slip coefficient associated with surface roughness. However, achieving the desired roughness through sandblasting depends on several factors such as the sandblasted aluminum alloy, the sandblasting material used, working pressure, etc. Moreover, in regions with extreme temperature variations such as Quebec, where temperatures swing from -30 to +30 degrees Celsius between winter and summer, these temperature variations impact the strength of the slip critical aluminum assemblies. With these challenges in mind, the current study comprehensively explored the slip characteristics of diverse connection interfaces and the behavior of various shear connectors under thermal cyclic loading to simulate the harsh environment prevailing in Quebec. The investigated parameters included (a) the type of shear connectors, including standard bolts A325, tension-controlled (TC) standard bolts, and Ajax OneSide bolts (AOS), (b) the aluminum alloy, including 6063-T6 and 6005A, and (c) the key connection types, including aluminum-aluminum (Al-Al) and aluminum-steel (Al-steel). Double lap tests were conducted to evaluate the slip coefficient of sandblasted Al-Al connection interfaces for different thicknesses and alloys. In addition, pullout tests were carried out to characterize the Al-steel interface in a slip-resistant joint by evaluating the slip coefficient in this connection interface. Relaxation tests were also conducted under thermal cyclic loading to investigate the relaxation phenomena in shear connectors within aluminum connections. Notably, the study has revealed that utilizing 20-30 grade abrasive material at a pressure of 120 psi, achieved surface profiles meeting stringent code requirements (Ra≥12.5 µm or 2 mils). Moreover, the 6005A alloy demonstrates superior slip coefficient and relaxation values compared to the 6063-T6 for the same thicknesses. As the assembly thickness increased, the corresponding stiffness rose, leading to a reduction in the bolt relaxation. Plasticization effects were observed in the 6063 alloy, resulting in more bolt relaxation and wider stress variations. In addition, cyclic temperature loading influences relaxation in the shear connectors, with a gradual loss of pretension observed with an increase in the number of temperature cycles. It was also found that the initial cycle had the most significant impact on total relaxation, accounting for approximately 30-35% of the total relaxation. As a practical mitigation strategy, the research underscored the retightening of bolts after the first thermal cycle. This approach yields a substantial reduction of 30-35% in total relaxation.

La demande de réduire les coûts de conception et d'exploitation amène aujourd’hui à la recherche de plus d’autonomie à bord des satellites. On souhaite par exemple réduire les frais d'opération en employant moins de main-d'œuvre pour le calcul des trajectoires ou en optimisant l’utilisation des actionneurs. On désire également augmenter la performance des satellites pour obtenir de meilleurs résultats. Cependant, l’apport d’autonomie au sein des satellites ne peut se faire au détriment de la fiabilité. Par ailleurs, la présence de charges utiles sensibles à certains éléments dangereux entourant le satellite (Soleil, Terre...) ou la complexité des missions de mesure ou de pointage demande un apport important en manœuvrabilité directionnelle des satellites. L’apport de l’autonomie impose donc la prise en charge des directions dangereuses qui étaient normalement évitées par les commandes issues de la station au sol. On retrouve donc un besoin d’autonomie de manœuvre auquel il faut ajouter une autonomie d’évitement de directions dangereuses. La méthode du potentiel apparait comme une technique de guidage qui permettrait de combler ces deux besoins. Elle a notamment déjà fait ses preuves dans le domaine d’évitement d’obstacle des robots mobiles autonomes et des robots manipulateurs. C’est une démarche caractérisée par sa simplicité d’utilisation et qui se base sur le principe de forces virtuelles appliquées au véhicule. Les obstacles exercent des forces répulsives et la cible une force attractive. À partir de ces affectations, un champ de potentiel est créé et le vecteur vitesse du véhicule est déterminé par le gradient de ce dernier. L’application de la méthode du potentiel au domaine de l’aérospatiale n’a jamais complètement abouti. En effet, quelques auteurs ont démontré la faisabilité théorique de la méthode, mais sans pour autant tenir compte des contraintes réelles d’une application. Ce projet portera donc sur l'adaptation de cette approche afin de la rendre réalisable sur un satellite en mission.