Cette étude concerne la fatigue et le vieillissement des élastomères en environnements marin et thermique. Elle vise plus particulièrement à proposer des outils applicables à l'échelle industrielle permettant d'intégrer les effets du vieillissement sur l'évolution des propriétés mécaniques, en particulier sur les propriétés en fatigue. Une vaste campagne expérimentale a ainsi été lancée pour deux matériaux industriels et pour deux types d'environnements (marin et thermique). Le vieillissement est caractérisé à toutes les échelles, depuis l'étude des mécanismes de dégradation (causes) jusqu'aux évolutions du comportement mécanique (conséquences). Les méthodes classiques d'extrapolation de la durée de vie sont ensuite appliquées et confrontées à des données issues de structures vieillies en service. Le second aspect de cette étude concerne la proposition d'une méthode d'identification rapide des propriétés à la fatigue. Pour cela, une méthode spécifique, dédiée aux matériaux élastomères, est proposée. Elle repose sur l'utilisation de mesures d'auto- échauffement par thermographie infrarouge, sur la description des populations de défauts sous chargement cyclique par micro-tomographie aux rayons X et sur l'utilisation d'un modèle de terme source pour alimenter un critére d'endurance énergétique. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons les outils manquants à l'extension de ces résultats aux structures industrielles permettant de prendre en compte les gradients de propriétés induits par le vieillissement.

On se place dans le cadre de l'estimation non paramétrique dans le modèle de régression. Dans un premier temps, on dispose des observations Y dont la densité $g$ est connue et dépend d'une fonction de régression $f(X)$ inconnue. Dans cette thèse, cette fonction est supposée régulière, i.e. appartenant à une boule de Hölder. Le but est d'estimer la fonction $f$ à un point $y$ (estimation ponctuelle). Pour cela, nous développons un estimateur local de type {\it bayésien}, construit à partir de la densité $g$ des observations. Nous proposons une procédure adaptative s'appuyant sur la méthode de Lepski, qui permet de construire un estimateur adaptatif choisi dans la famille des estimateurs bayésiens locales indexés par la fenêtre. Sous certaines hypothèses suffisantes sur la densité $g$, notre estimateur atteint la vitesse adaptative optimale (en un certain sens). En outre, nous constatons que dans certains modèles, l'estimateur bayésien est plus performant que les estimateurs linéaires. Ensuite, une autre approche est considérée. Nous nous plaçons dans le modèle de régression additive, où la densité du bruit est inconnue, mais supposée symétrique. Dans ce cadre, nous développons un estimateur dit de {\it Huber} reposant sur l'idée de la médiane. Cet estimateur permet d'estimer la fonction de régression, quelque soit la densité du bruit additif (par exemple, densité gaussienne ou densité de Cauchy). Avec la méthode de Lepski, nous sélectionnons un estimateur qui atteint la vitesse adaptative classique des estimateurs linéaires sur les espaces de Hölder.

Au cours d'une irradiation neutronique à long-terme dans les Réacteurs à Eau Pressurisée (REPs), une modification importante du comportement mécanique des matériaux utilisés dans les internes de cuve (composés des aciers inoxydables austénitiques de la série 300) est observée, y compris un durcissement et un adoucissement induit par irradiation, une perte de la ductilité et de la ténacité. Jusqu'à présent, beaucoup efforts ont été contribués pour identifier les effets d'irradiation sur l'évolution microstructurale du matériau (dislocations, boucles de Frank, cavités, ségrégation, etc.). Le gonflement induit par irradiation, considéré comme un facteur limitant la durée de fonctionnement des réacteurs, pourrait modifier les propriétés mécaniques des matériaux (plasticité, ténacité, etc), même conduire à une distorsion des structures du fait des modifications dimensionnelles entre les différentes composantes.L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier qualitativement l'influence de l'effet du gonflement sur le comportement mécanique des matériaux irradiés. Un modèle micromécanique constitutif en grandes déformations basé sur les évolutions de la densité de dislocations et de défauts d'irradiation (boucles de Frank) est développé et implémenté dans les codes de calcul éléments finis ZéBuLoN et Cast3M. Les simulations numériques sont réalisées pour calculer les propriétés mécaniques d'un agrégat polycristallin. Par ailleurs, la technique d'homogénéisation est appliquée pour développer un modèle de type Gurson. Les simulations d'une cellule poreuse sont utilisés pour étudier le comportement mécanique des monocristaux poreux, en tenant compte des différents effets de la triaxialité, de la porosité et de l'orientation cristallographique, afin d'étudier l'effet de la présence des cavités sur la plasticité et la rugosité du matériau irradié à l'échelle polycristallin.

Les services de maintenance interviennent pour maintenir ou remettre en état de bon fonctionnement les équipements. A travers la réduction de l'indisponibilité des équipements, ils participent à l'amélioration de la compétitivité des entreprises. Le service de maintenance est composé entre autre, de ressources humaines qui réalisent les tâches de maintenance. L'un des problèmes du manager de ce service est alors de trouver, pour chaque tâche, quelle ressource la traitera et quand. <br />Dans cette thèse, nous nous intéressons à un problème d'affectation et d'ordonnancement en prenant en compte les compétences des ressources humaines. Les différences de compétence sont peu intégrées dans les modèles de la littérature. Les ressources sont en effet souvent considérées comme identiques ou n'ayant qu'une compétence. Les différents types de tâches présentent aussi des spécificités qui sont peu retrouvées dans les approches de la littérature. Cette problématique se retrouve dans d'autre contexte que celui de la maintenance et touche plus généralement l'affectation et l'ordonnancement de l'activité d'un service.<br />Nous proposons une approche de résolution dynamique pour un problème mono-critère d'affectation et d'ordonnancement des activités de maintenance. Dans le contexte de la maintenance, différents critères concernant les ressources et les tâches sont importants. Nous proposons donc une extension de l'approche dynamique mono-critère au multi-critère. Certaines données utilisées dans l'affection et l'ordonnancement sont incertaines. Pour anticiper la présence de ces incertitudes nous proposons une approche dynamique, proactive à un problème multi-critère d'affectation et d'ordonnancement d'activité de maintenance en contexte incertain. Toutes ses approches font appel à une méthode d'amélioration par modification partielle de l'ordonnancement, inspirée de la méthode du kangourou.

Ce travail étudie les effets de la mise en place d'une partie du nouveau programme de terminale S concernant l'évolution des systèmes chimiques. La première partie comporte une analyse du programme qui précise la structure du savoir à enseigner (registre empirique et modèles) et détermine dans quelle mesure les intentions didactiques des auteurs se traduisent par des contenus et compétences précis. La deuxième partie présente les raisonnements et difficultés des élèves pour qui l'utilisation du critère d'évolution n'est pas toujours raisonnée et est souvent entachée d'erreurs. Certaines erreurs (modification du quotient de réaction, sens d'évolution impossible) peuvent être dues à la difficulté qu'ils éprouvent à passer du registre empirique au registre des modèles ou inversement, ou à distinguer ces deux registres. L'analyse des explications données à l'arrêt de l'évolution d'un système, montre une faible utilisation du critère d'évolution et du modèle cinétique macroscopique, et une absence d'allusion au modèle cinétique microscopique. La troisième partie s'intéresse aux connaissances professionnelles des enseignants, par le biais d'entretiens où ils sont confrontés à des réponses authentiques d'élèves. L'introduction du critère d'évolution est bien ressentie comme un enjeu de ce programme au contraire de deux autres thèmes : la distinction transformation réaction, la mise en œuvre du modèle cinétique microscopique. La présentation de réponses d'élèves aux enseignants peut agir comme révélateur de leurs difficultés, ou contribuer au développement de leurs connaissances professionnelles en leur donnant l'occasion d'identifier des erreurs d'élèves non repérées auparavant.

Ce travail a pour objectif de mieux comprendre et maîtriser les défaillances mécaniques par fissuration liées à la réduction d'échelle des circuits intégrés appliquant la mécanique de la rupture à la microélectronique. La démarche scientifique pour discuter de l'intégrité mécanique de structures complexes telles que les interconnexions, a été conduite en deux étapes.<br /><br />- Comprendre et caractériser les mécanismes de fissurations sur les films minces fragiles de low-k par deux méthodes expérimentales, nanoindentation coin de cube et multifissuration canalisée en flexion 4 points. Les valeurs de ténacités obtenues, étant les plus critiques, servent ainsi de valeurs seuils pour estimer les risques de rupture d'une structure d'interconnexion.<br />- Estimer les risques de perte d'intégrité d'une structure par des approches numériques par Eléments finis. L'une est basée sur un critère d'amorçage de fissure aux singularités géométriques et matérielles, la seconde sur un critère énergétique de propagation de fissure pré-existante.<br /><br />Les résultats obtenus permettent d'établir les tendances générales d'influence de l'architecture des structures sur leur risque de fissuration.

Les aubes de turbines haute pression des turboréacteurs sont soumises à des chargements thermomécaniques sévères en service. Elles sont actuellement fabriquées par solidification dirigée sous forme de monocristaux orientés suivant la direction <001> le long de la direction principale de l'aube. La solidification peut entrainer dans certains cas l'apparition de défauts, notamment la formation de deux grains : l'aube est alors constituée de deux grains d'orientations différentes. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'influence de la présence d'un joint de grains sur la durée de vie de l'aube en superalliage AM1. Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude expérimentale sur aubes réelles afin de déterminer l'influence du joint de grains sur la rupture par fatigue en flexion à différentes températures. Pour cela, des entailles ont été usinées dans les aubes pour solliciter de façon préférentielle le joint de grains au sein de l'aube dans des essais de type flexion. Cette étude a permis de mettre en évidence le rôle du joint de grains sur la durée de vie de l'aube selon la température d'essai, l'orientation cristallographique relative des grains, la position du joint de grains et le type de sollicitation. Parallèlement, une étude exprimentale sur éprouvettes bi-cristallines de type fatigue oligocyclique a été conduite en traction compression, avec une contrainte principale de traction suivant la normale au plan moyen du joint. Ces essais ont permis de quantifier la réduction de durée de vie induite par la présence du joint de grains par rapport à une éprouvette monocristalline. Un critère de rupture a été ainsi introduit dans la loi d'endommagement développée par l'Onera pour le superalliage monocristallin d'AM1. Ce critère de durée de vie a été appliqué dans les simulations numériques des aubes remaillées et permet de faire une première estimation de la nocivité du joint de grains dans les aubes.

Cette étude concerne principalement la rupture à 20°C d'un acier inoxydable moulé ZCND19-10M, contenant 20% de ferrite, vieilli 700 h à 400°C, afin d'en tirer un critère de rupture d'un élément de volume, dans le cadre de l'approche locale de la rupture. Des essais de traction sur des éprouvettes axisymétriques entaillées permettent d'étudier l'effet de la triaxialité des contraintes sur la ductilité. Les mécanismes de rupture sont étudiés sur des coupes métallographiques, et des examens fractographiques. Des fissures de clivage sont amorcées dans la ferrite et s'arrêtent dans l'austénite. Elles croissent par émoussement dans l'austénite, puis forment une macro-fissure par coalescence. Ces fissures de clivage sont groupées en "amas". Une étude cristallographique montre qu'elles apparaissent dans des grains d'austénite se déformant en glissement simple, la contrainte d'incompatibilité entre les deux phases étant plus élevée dans ce cas. A une échelle supérieure, l'analyse mécanique des conditions de germination des fissures, montre que celle-ci est contrôlée par la déformation plastique. De plus, les fissures apparaissent progressivement quand la déformation augmente. Un modèle de comportement de matériau poreux de Gurson, a été utilisé pour simuler la rupture ductile de ce matériau. A l'aide de tirages aléatoires des grains fortement endommagés (les amas de fissures) dans les éprouvettes entaillées, et de calculs aux éléments finis de ces mêmes éprouvettes, nous montrons que la ductilité est contrôlée par la rupture des amas, et que sa grande dispersion peut être correctement reproduite

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'usage des matériaux composites, et en particulier des stratifiés d'unidirectionnels, ne cesse de croître dans les structures aéronautiques en raison de leur rapport masse/rigidité/résistance très intéressant. Leur utilisation s'étend désormais aux structures primaires (jusqu'ici en matériaux métalliques) des futures gammes d'avions. Dans les structures vitales de l'avion, les pièces en composites contenant des cornières composites sont de plus en plus nombreuses. Ces pièces sont soumises à des sollicitations complexes qui induisent des modes de rupture tridimensionnelle. Or, la tenue mécanique hors-plan est l'une des principales faiblesses des stratifiés d'unidirectionnels et la prévision de la tenue de structures soumises à des chargements tridimensionnelles reste actuellement un challenge scientifique. Il semble indispensable de proposer des modèles matériaux innovants offrant un degré moindre d'empirisme que les approches actuellement utilisées en bureau d'études pour le dimensionnement de structures composites mais aussi il s'avère nécessaire de proposer les procédures d'identification associées. L'objectif de cette thèse est donc de proposer une stratégie robuste pour l'analyse de la tenue de structures composites soumises à des sollicitations tridimensionnelles. Nous avons proposé une approche progressive de la rupture 3D permettant de prévoir les différents types d'endommagement et modes de ruine pouvant intervenir dans un composite stratifié. Une procédure originale d'identification des résistances hors-plan de traction et de cisaillements à partir d'essais sur cornières composites stratifiées a également été proposée. Enfin, des essais de dépliages/pliages sur cornières ont été réalisés afin valider l'approche 3D de la rupture proposée.