Mémoire (M.Eng.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1998. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (D.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2004. / Bibliogr.: f. [252]-266. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Anticiper l’évolution de la microstructure d’un matériau en condition d’usage est d’une importance cruciale pour l’industrie. Cette maîtrise du vieillissement nécessite une compréhension claire des mécanismes sous-jacents, qui agissent sur une large gamme d’échelles spatiales et temporelles. Dans cette optique, ce travail de thèse a choisi d’appliquer la méthode de champ de phase qui, en raison du saut d’échelle qu’elle réalise naturellement, est un outil intensivement employé dans le domaine des matériaux, pour prédire l’évolution en temps long de la microstructure. L’enjeu de l’étude a été d’étendre cette méthode à un système porté loin de l’équilibre thermodynamique, en particulier en présence d’irradiation. Nous avons ainsi adopté le formalisme du mélange ionique, introduit par Gras-Marti pour décrire le mélange balistique au sein d’une cascade de déplacements. Par l’utilisation conjointe d’un schéma numérique et d’une approche analytique, il nous a été possible d’établir le diagramme de phase générique d’un matériau irradié. Nous avons ensuite étudié le vieillissement de l’alliage binaire test AgCu sous irradiation, par l’utilisation conjointe de la méthode du champ de phase et d’approches atomistiques, dans une démarche multi-échelles. En fixant les paramètres de contrôle que sont le flux d’irradiation et la température, il nous a ainsi été possible de prédire la taille,la concentration ainsi que la distribution spatiale des nodules de cuivre produits sous irradiation dans cet alliage. La connaissance de ces informations a permis de simuler un diagramme de diffraction en incidence rasante, directement comparable aux diagrammes expérimentaux. / It is of dramatic matter for industry to be able to predict the evolution of material microstructure under working conditions. This requires a clear understanding of the underlying mechanisms, which act on numerous space and time scales. Because it intrinsically performs a scale jump, we chose to use a phase field approach, which is widely used amidst the condensed matter community to study the aging of materials. The first challenge of this work was to extend this formalism beyond its thermodynamic scope and embrace the case of far from equilibrium systems when subjected to irradiation. For that purpose, we adopted the model of ion mixing, developed by Gras Marti to account for ballistic exchanges within a displacements cascade. Based on a numerical scheme and ananalytical method, we were able to describe the generic microstructure signature for materials under irradiation.We then applied this formalism to the particular case of the immiscible binary alloy AgCu.With the joined use of the phase field approach and atomistic methods, we managed to predict how the temperature and the irradiation flux tailor the main microstructure features such as the size, the concentration and the distribution of copper precipitates. This eventually allowed us to simulate a diffraction pattern in grazing incidence, which is directly comparable to experimental ones.

Les alliages conducteurs à haute tenue mécanique sont utilisés dans de nombreux domaines tels que le transport, l’énergie et l’industrie électronique. La demande en ces matériaux est croissante. Les alliages Cu-Be constituent à l’heure actuelle les matériaux conducteurs les plus résistants mais posent un problème de toxicité et de coût. Pour proposer une alternative à ces derniers, nous avons étudié des alliages Cu-Mg hypo-eutectiques. Deux voies de synthèse ont été utilisées afin d’obtenir des composites endogènes possédant une combinaison originale de propriétés structurelles et fonctionnelles : le refroidissement conventionnel et la solidification rapide par melt-spinning. Les microstructures obtenues ont en commun la présence d’agrégats eutectiques et diffèrent principalement par la dimension des paramètres métallurgiques tels que la taille de grains et la distance interlamellaire. Les systèmes présentent des forces motrices de transformation de phases importantes conduisant à une précipitation au cours d’un maintien thermique. L’investigation des propriétés mécaniques et électriques des alliages Cu-Mg montre que ces dernières égalent celles des alliages Cu-Be. En complément de l’approche expérimentale, nous avons adapté deux modèles : un modèle thermocinétique pour décrire l’évolution temporelle de la microstructure qui a lieu à haute température et un modèle mécanique permettant de rationaliser l'influence des paramètres microstructuraux sur les propriétés mécaniques et électriques. / Copper-based high strength conductive alloys are used in a myriad of applications such as transport, energy and electronic industries. The demand for these materials is booming. The strongest conductive alloy is based on the Cu-Be system which has the disadvantage of toxicity and cost. In an attempt to find an alternative to these, we have developed hypoeutectic Cu-Mg alloys. Two synthesis routes were applied to produce endogenous compounds with a unique combination of structural and functional properties: the conventional cooling and the rapid solidification by melt-spinning. The obtained microstructures share the presence of eutectic aggregates and differ mainly by the size of the metallurgical parameters such as grain size and interlamellar distance. The two systems provide high driving forces for phase transformations leading to precipitation during aging. The investigation of the mechanical and electrical properties of Cu-Mg alloys shows that they are equal to those of the Cu-Be alloys. In addition to experimental approach, we have adapted two models: a thermo-kinetic one to describe time evolution of the microstructure which takes place at high temperature and a mechanical one to rationalize the influence of microstructural parameters on mechanical and electrical properties.

Les papiers récupérés sont de plus en plus utilisés pour fabriquer du papier recyclé de haute blancheur. La ligne de recyclage inclut entre autres les opérations de désencrage et de blanchiment, le peroxyde d’hydrogène (H2O2) étant le réactif blanchissant le plus utilisé en milieu alcalin (stade P). Son efficacité est toutefois limitée car il est peu ou moyennement réactif sur les fonctions azoïques des colorants papetiers. L’objectif de cette étude était donc d’améliorer l’élimination des colorants azoïques lors d’un stade P.L'amélioration du stade P utilisé en délignification des pâtes chimiques a fait l’objet de nombreuses études. En particulier, l’activation ou la catalyse de H2O2 par des complexes cuivre(II)-phénanthroline (Cu-Phen) présentant des résultats très intéressants, des essais de blanchiment de pâtes désencrées et colorées ont été entrepris. Le système H2O2/Cu-Phen s’est également révélé efficace en décoloration, mais le mécanisme n’avait alors pas été étudié.L’objectif de ce travail était donc de déterminer dans quel cas et pourquoi le complexe cuivre(II)-phénanthroline était capable d’améliorer la décoloration de fibres cellulosiques colorées. Trois questions intermédiaires se sont posées : (1) quel effet Cu-Phen a-t-il sur le colorant isolé? (2) la décoloration d’une pâte de fibres colorées par H2O2 est-elle améliorée par Cu-Phen? (3) par quel mécanisme la décoloration est-elle rendue plus efficace?Le travail a donc été organisé en trois études : (1) caractérisation des colorants sélectionnés et du complexe en l’absence d’oxydant et examen des interactions entre les deux, (2) étude et optimisation paramétrique de H2O2/Cu-Phen pour la décoloration de pâtes colorées, (3) étude du mécanisme d’oxydation en milieu aqueux, en l’absence et en présence de cellulose.Ce travail s’est appuyé sur de nombreuses techniques analytiques (spectroscopies RMN, FTIR, UV-vis et RPE ; ESI-MS) et des calculs de spéciation. Il a prouvé que le complexe Cu-Phen en présence de H2O2 améliorait la décoloration de colorants azoïques, avec ou sans fibres cellulosiques. Il a été mis en évidence que la phénanthroline agissait comme un stabilisant permettant d’ajuster la solubilité, la stabilité et le potentiel d’oxydo-réduction du cuivre(II), mais qu’elle n’était pas indispensable. De plus, le pH du milieu est également un paramètre clé, jouant à la fois sur l’activité du complexe et sur ses interactions avec le substrat. Le substrat (colorant mais aussi cellulose) s’est trouvé fortement dégradé par ce système H2O2/Cu-Phen. Les résultats corroborent l’hypothèse de l’oxydation du substrat par les radicaux hydroxyles issus de la décomposition de H2O2, plutôt que par H2O2 lui-même, ce mécanisme étant l’une des étapes d’un cycle catalytique.La recherche menée et les résultats obtenus sont applicables non seulement à l’amélioration du blanchiment des pâtes désencrées, mais aussi au traitement d’effluents colorés dans les industries du papier et du textile. / Today, recovered papers are reused for the manufacture of bright paper after deinking and fiber bleaching, which generally starts with an alkaline hydrogen peroxide stage (H2O2). However, the efficiency of H2O2 is often limited due to its low reactivity on the azo groups of paper dyes contained in recovered papers. The goal of this study was to improve the removal of these azo dyes by H2O2.The improvement of H2O2 bleaching has been studied thoroughly in the context of chemical pulp delignification. In particular, the activation or catalysis of H2O2 by copper(II)-phenanthroline complexes (Cu-Phen) was found to be very effective. This inspired a preliminary bleaching study on deinked pulp and dyed pulp, and resulted in significant improvement of dye removal, which gave birth to our project.The purpose of this work was to determine to what extent copper(II)-phenanthroline could improve the hydrogen peroxide color-stripping of dyed cellulosic fibers, and how. To answer this question, three intermediate issues were addressed: (1) does Cu-Phen alone have an effect on the dye? (2) does Cu-Phen improve the color-stripping of a dyed pulp by H2O2? (3) how does the H2O2/Cu-Phen system enhance the dye-color-stripping efficiency?This work was thus divided into three studies: (1) the selected dyes and the complex were characterized in the absence of any oxidant and the interactions between the two were examined, (2) the H2O2/Cu-Phen system was applied on two dyed pulps to assess their color-stripping potential and to attempt to optimize it, and (3) the oxidation mechanism was investigated via trials in aqueous solution, with and without cellulose.Using several analytical techniques (NMR, FTIR, UV-vis and EPR spectroscopy; ESI-MS) and speciation calculations, this work proved that the Cu-Phen complex enhanced H2O2 for the color-stripping of azo dyes, with and without fibers. It also provided evidence that phenanthroline acted as a stabilizer to adjust the solubility, stability and redox potential of copper(II), but may not be indispensable. The substrate (dyes but also cellulose) was strongly degraded by the H2O2/Cu-Phen system. The results of the mechanistic study supported the hypothesis of substrate oxidation by radicals produced via decomposition of H2O2 rather than by hydrogen peroxide itself. This mechanism, strongly dependent on the pH, is probably part of a catalytic cycle.Finally, along with further research proposed based on our conclusions, this thesis should contribute to the improvement of deinked pulp bleaching as well as wastewater treatment in the pulp and textile industries.

Le traitement des douleurs sévères repose dans la plupart des cas sur l’utilisation d’analgésiques opiacés. Cependant après administration répétée d’analgésique morphinique, on observe une tolérance aux agents morphiniques. Au niveau moléculaire, l’hypothèse physiopathologique met en avant la participation de systèmes ‘’dits anti-opiacés’’, comme le système du neuropeptide FF (NPFF). Dans un premier temps, une méthode de synthèse a été développée pour introduire divers α-aminoacides sur les chlorures d’α-hétéroaryle correspondants. Cette méthode originale, faisant appel aux conditions et catalyseurs décrits par Buchwald, a conduit à la découverte de ligands puissants de ces récepteurs. D’autre part, notre travail s’est basé sur la conception, la synthèse et l’étude des relations structure-activité d’autres familles de ligands pour les récepteurs du NPFF. Plusieurs séries de molécules ont été étudiées, parmi elles deux grandes familles : les aminoguanidines hydrazones et les quinolin-2-yl guanidines. Cette étude nous a permis d’identifier plusieurs ligands actifs in vitro (nanomolaire) et in vivo sur les récepteurs du NPFF. Ainsi nous disposons actuellement de ligands sélectifs vis-à-vis des deux récepteurs du NPFF. Une difficulté de synthèse des aryl/hétéroaryl guanidines a été rencontrée, en particulier avec les anilines appauvries en électrons. Pour cela nous avons développé une méthode de guanidinylation directe des halogénures d’aryle/hétéroaryle catalysée par le cuivre. Cette méthode de synthèse de dérivés de guanidines N-monosubstituées s’est montré très efficace, généralisable à quasiment tous les systèmes aromatiques et hétéroaromatiques. Enfin, quelques observations inattendues au cours de la réalisation de la réaction de Buchwald ont été décrites. / The treatment of severe pain involves in most cases the use of opioid analgesics such as morphine or fentanyl. However, after repeated administration of narcotic analgesics, a tolerance to opioid agents is observed. This result needs to gradually increase the dose of drug to obtain the desired analgesic effect. At the molecular level, the pathophysiological hypothesis emphasizes the participation of so-called ''anti-opioid'' systems, like the neuropeptide FF (NPFF) system. Initially, a synthetic method was developed to introduce various α-amino acids on various α-heteroaryl chlorides. This original method, using the conditions and catalysts described by Buchwald, led to potent NPFF receptor ligands. Then, our work was based on the design, synthesis and study of structure-activity relationships of other ligands for NPFF receptors. Several series of molecules have been studied. Among them two large families were selected: aminoguanidine hydrazones and quinolin-2-yl guanidines. This study allowed us to identify several potent ligands in vitro (nanomolar Ki) and active in vivo. So we have now selective ligands towards the two NPFF receptors. A loss of reactivity during the synthesis of aryl / heteroaryl guanidines was observed, in particular with electron deficient anilines. For these compounds we developed a new method of direct guanidinylation of aryl and heteroaryl halides catalyzed by copper. This method of synthesis of N-monosubstituted guanidines is very effective, generalizable to almost all aromatic and heteroaromatic systems. Finally, some unexpected observations during the completion of Buchwald reaction were described.

Le cuivre est un métal de transition essentiel pour le fonctionnement des organismes vivants. Chez la plante Arabidopsis thaliana, la moitié du contenu en cuivre est localisé dans le chloroplaste. Cet organite, spécifique des cellules végétales, est constitué d'une enveloppe délimitant le stroma, un compartiment aqueux au sein duquel se trouve un système membranaire complexe, les thylacoïdes. Dans les chloroplastes d'Arabidopsis, le cuivre est le cofacteur de deux protéines essentielles : la superoxyde dismutase Cu/Zn, impliquée dans la défense contre des espèces réactives de l'oxygène au niveau du stroma et la plastocyanine, une protéine du lumen des thylacoïdes, impliquée dans la chaine de transfert des électrons photosynthétiques. Des études de génétique inverse ont démontré que le transport du cuivre à la plastocyanine impliquait deux protéines membranaires appartenant à la famille des ATPases-PIB-1 : HMA6, localisée dans l'enveloppe et HMA8, localisée dans la membrane des thylacoïdes. Une étude fonctionnelle in vitro a montré que HMA6 était un transporteur de haute affinité de cuivre monovalent présentant les caractéristiques générales des ATPases-P. Afin de comparer les propriétés enzymatiques de ces deux ATPases-PIB-1 et de mieux comprendre leur rôle respectif dans l'homéostasie du cuivre au sein du chloroplaste, nous avons déterminé in vitro les propriétés enzymatiques de HMA8.La stratégie employée pour la caractérisation de HMA8 a été similaire à celle utilisée pour la caractérisation de HMA6. Dans un premier temps, la sélectivité ionique de HMA8 a été évaluée à l'aide de tests phénotypiques dans la levure Saccharomyces cerevisiae. Les propriétés enzymatiques de HMA8 ont ensuite été déterminées in vitro après expression dans la bactérie Lactoccocus lactis, par des expériences de phosphorylation par l'ATP. Cette analyse a permis de démontrer que HMA8 présentait une plus forte affinité apparente pour le cuivre mais une activité catalytique plus lente que HMA6. L'analyse de modèles tridimensionnels de HMA6 et HMA8 a montré que ces différences pourraient être expliquées par des différences de charges au niveau de la cavité où le métal est libéré et/ou par la nature des partenaires interagissant avec ces ATPases. Ces différences pourraient expliquer les fonctions distinctes de ces deux transporteurs dans le chloroplaste : HMA6 régulerait la concentration en cuivre dans le stroma en interagissant avec différentes protéines cibles (notamment des chaperonnes à cuivre), alors que HMA8 aurait un rôle plus précis pour la distribution du cuivre à la plastocyanine.Pour mieux comprendre le mécanisme de libération du cuivre par HMA6 et HMA8, nous avons effectué une étude fonctionnelle de mutants de la région reliant les deux premières hélices transmembranaires (TMA et TMB). Dans cette étude, nous avons ciblé les cystéines et histidines qui de par leurs propriétés chimiques sont les résidus les plus à même d'interagir avec le métal. Les mutants d'intérêts ont été sélectionnés par criblage phénotypique dans la levure puis exprimés dans la bactérie L. lactis. La caractérisation biochimique in vitro de leurs propriétés enzymatiques a été réalisée par des tests de phosphorylation par l'ATP et le Pi. Cette étude nous a permis d'identifier deux résidus, une cystéine et une histidine, impliqués la libération du cuivre et de proposer un modèle de cheminement du métal dans la partie extracytoplasmique du site de transport de HMA6 / Copper is an essential transition metal for living organisms. In the plant Arabidopsis thaliana, half the copper content is localized in the chloroplast. This organelle specific of plant cells, consists of an envelope delimiting the stroma, an aqueous compartment within which there is a complex membrane system, the thylakoids. In chloroplasts of Arabidopsis, copper is the cofactor of two essential proteins: the superoxide dismutase Cu / Zn, involved in defense against reactive oxygen species in the stroma and plastocyanin, a protein of the thylakoid lumen involved in the chain transfer photosynthetic electron. Reverse genetics studies have demonstrated that copper transport in plastocyanin involved two membrane proteins belonging to the family of ATPases-PIB-1: HMA6, located in the envelope and HMA8, localized in the thylakoid membranes. A functional in vitro study showed that HMA6 was a monovalent high affinity copper transporter showing the general characteristics of P-ATPases. To compare the enzymatic properties of these two ATPases and better understand their respective role in copper homeostasis in the chloroplast, we in vitro determined the enzymatic properties of HMA8.The strategy employed for the characterization of HMA8 was similar to that used for the characterization of HMA6. Initially, the ion selectivity of HMA8 was evaluated using phenotypic tests in the yeast Saccharomyces cerevisiae. The enzymatic properties of HMA8 were then determined in vitro after expression in the bacterium Lactoccocus lactis, by phosphorylation experiments by ATP. This analysis demonstrated that HMA8 had a stronger apparent affinity for copper but a slower catalytic activity than HMA6. The analysis of three-dimensional models of HMA6 and HMA8 showed that these differences could be explained by differences in the electrostatic potential at the cavity where the metal is released and/or by the nature of the partners interacting with these ATPases. These differences might explain the distinct functions of the two carriers in the chloroplast: HMA6 would regulate the copper concentration in the stroma by interacting with various target proteins (including copper chaperone), while HMA8 would have a more specific role for the distribution of copper plastocyanin.To better understand the mechanism of copper release by HMA6 and HMA8, we conducted a functional study of mutants of the region connecting the first two transmembrane helices (TMA and TMB). In this study, we specifically targeted cysteines and histidines because of their chemical properties that make them very strong metal ligands. The mutants of interest were selected by phenotypic screening in yeast and then expressed in the bacterium L. lactis. The in vitro biochemical characterization of their enzymatic properties was carried out by phosphorylation tests by ATP and Pi. This study allowed us to identify two residues, one cysteine and one histidine, involved the release of copper and to propose a metal path model in extracytoplasmic part of the transport site of HMA6

Les disjoncteurs à haute tension, présents dans le réseau électrique, permettent d'assurer en toute sécurité la distribution de l'électricité. Lorsqu'un défaut est détecté, ou lors d'une intervention de maintenance, l'ouverture des contacts électriques au sein du disjoncteur entraine l'apparition d'un arc électrique à ses bornes. La protection et la coupure ne seront effectives que lorsque l'arc électrique aura été coupé. De nombreux paramètres, géométriques et physiques entrent en jeu dans la capacité de coupure d'un disjoncteur. L'objectif de ces travaux de thèse consistait à analyser l'impact du plasma sur les différents matériaux constituant le disjoncteur. Une démarche purement théorique est abordée à travers l'utilisation du logiciel commercial ANSYS Fluent. Ces travaux sont menés en collaboration avec la société Siemens qui fournit les données expérimentales indispensables à la discussion et à la validation du modèle. Dans ce travail nous considérons dans un premier temps l'ablation des tuyères en téflon. Ce phénomène est pris en compte dans notre étude, au travers d'un modèle d'ablation basé sur la théorie de T. Christen. L'ablation des parois joue un rôle fondamental sur la montée en pression dans les volumes de chauffage, et a une incidence directe sur la réalisation de la coupure. Ainsi le rôle et la quantification des vapeurs de C2F4 sont discutés et détaillés. La deuxième interaction plasma/matériau qu'il convenait d'étudier est celle avec l'électrode mobile constituée d'un mélange tungstène cuivre. Cette interaction est rarement étudiée au niveau des travaux de la littérature. La mise en place nécessite le développement de modèles de sous couches, en proche voisinage de l'électrode, basés sur des balances d'énergie et de flux qui permettent de déterminer par des approches hors équilibre la température des électrodes et le taux de production de vapeurs. Sur une configuration réelle de disjoncteur les caractéristiques temporelles des grandeurs physiques (température, vitesses, pression) et électriques (courant, tension) sont présentées et discutées dans la phase fort courant. Nous concluons sur la nécessité de considérer l'ablation du C2F4 pour une bonne description de la montée en pression dans les volumes de chauffage car ils conditionnent le soufflage au moment du passage par le zéro du courant, et sur la nécessité de prendre en compte les vapeurs de cuivre car celles-ci sont présentes au passage par zéro du courant et conditionnent alors le pouvoir de coupure du disjoncteur. / High-voltage circuit breakers, present in the power grid, ensure in safety the electricity distribution. When an error is detected, or for a maintenance operation, the opening of the electrical contacts within the circuit breaker causes the appearance of an electric arc at its terminals. Protection and cut-off will only be effective if the electrical arc cut off. Many parameters, geometric and physical, are involved in the breaking capacity of a circuit breaker. The aim of this work is to analyze the impact of plasma on the various materials making up the circuit breaker. A purely theoretical approach is tackled through the use of the commercial software ANSYS Fluent. This work is carried out in collaboration with Siemens, which provides the experimental data necessary for the discussion and validation of the model. In this work, we first consider the ablation of teflon nozzles. This phenomenon is taken into account in our study, using an ablation model based on the theory of T. Christen. The ablation of the walls plays a fundamental role on the rise in pressure in the heating volumes, and has a direct effect on the cut-off realization. Thus, the role and quantification of C2F4 vapors are discussed and detailed. The second plasma / material interaction that should be studied is that with the mobile electrode made of a tungsten copper mixture. This interaction is rarely studied in the literature. The implementation requires the development of sub-layers models in the vicinity of the electrode, based on energy and flux balances, which make it possible to determine by non-equilibrium approaches the temperature of the electrodes and the rate of vapor production. On a real circuit breaker configuration, the temporal characteristics of the physical (temperature, velocities, pressure) and electrical (current, voltage) quantities are presented and discussed in the high current phase. We conclude on the need to consider the ablation of C2F4 for a good description of the rise in pressure in the heating volumes because they condition the blowing at the moment of current-zero and on the need to take into account the copper vapors because these are present at the zero crossing of the current and then condition the breaking capacity of the circuit breaker.

L’Analyse Linéaire de Stabilité a été largement utilisée afin de décrire l’évolution du mode dominant des instabilités pour différentes configurations. Toutefois, plusieurs observations expérimentales et numériques ont démontré l’existence de distributions de longueurs inter-strictions, prémices aux distributions de tailles de fragments. Une extension de cette utilisation classique de l’Analyse Linéaire de Stabilité dédiée à l’extension d’un barreau en traction a été proposée afin de rendre compte de la contribution de l’ensemble des modes de perturbation sur le profil final des strictions. Cette approche, correspondant physiquement au cas des anneaux fins en expansion, est à même de déterminer une distribution de longueurs inter-strictions. En se basant sur les mêmes outils mathématiques que ceux ayant permis d’étendre l’analyse linéaire de stabilité, une nouvelle approche numérique a été suivie afin de déterminer le temps d’apparition et le nombre de strictions en fonction de la vitesse de chargement, de l’amplitude et de la taille de cellules de perturbations. Une comparaison, en termes de distribution de longueurs inter-strictions, a été par la suite obtenue entre résultats analytiques et numériques. De bonnes corrélations ont été observées. Le développement d’un montage expérimental d’expansion d’anneaux par forces électromagnétiques a été entamé au cours de ce travail de thèse. Lors de sa finalisation, il devrait permettre une validation expérimentale des approches développées dans les domaines numériques et analytiques / Linear Stability Analysis has been widely used in order to describe the evolution of the dominant necking pattern in different configurations. However, experimental and numerical observations have demonstrated that a distribution of internecking lengths is obtained instead of a unique dominant pattern. In this work, an extension of the classical Linear Stability Analysis applied to the dynamic extension of a round bar case has been developed to take into account the contribution of all perturbation modes on the final necking pattern. This approach, corresponding physically to the case of thin ring expansion, is able to determine a distribution on internecking distances. Based on the same mathematical tools that was developed for the extension of the linear stability analysis, a new numerical approach has been followed to determine the number and the onset time of necking with respect to loading velocity, amplitude and cell size of the perturbations. A comparison, in terms of distributions of inter-necking distance, has been carried out between analytical and numerical results. Good correlations have been observed. An electromagnetic ring expansion experimental device has been proposed during this work. Whith some additional development, it should enable to validate experimentally the working assumptions developed in the numerical and analytical studies

Ce travail a pour but d'enquêter sur les modalités d'exploitation des ressources minérales pendant la Préhistoire récente, dans le bassin de la Méditerranée occidentale. L'étude débute par l'observation des instruments lithiques - outils macrolithiques - produits par les groupes humains préhistoriques, qui les ont utilisés dans les phases d'extraction. Ces outils sont analysés par la méthode morphologique et techno-fonctionnelle, par observation microscopiques, à grossissement faible et élevé. Toutes les étapes de cette activité sont abordées, permettant de traiter de la complexité qui tourne autour de l'extraction des minéraux. Les étapes de la chaîne opératoire sont analysées, depuis l'identification des sources d'approvisionnement - des hydroxydes de fer et de cuivre - à la production d'outils ; la recherche de matières premières lithiques, les techniques d'extraction, jusqu'aux premiers stades de transformation des minéraux. Le problème de l'exploitation du cuivre et des oxydes et hydroxydes de fer durant la Préhistoire, est un problème actuellement très discuté parce que cette activité a eu un effet important sur l'organisation des groupes préhistoriques. Une question posée est importante : comment les collectivités ont répondu à la question croissante de matières premières minérales ? Pouvaient-elles être utilisées par un seul groupe ? Obligeaient-elles à une série d'échanges et de relations sociales complexes ? Étaient-elles exploitées à des fins économiques ou liées au prestige social ? Nous ne négligeons pas pour autant certaines hypothèses en ce qui concerne les mines de cuivre et la première métallurgie qui se développe à la fin du Néolithique. / The purpose of this project is to investigate the modalities of exploitation of mineral resources during the recent Prehistory in the Western Mediterranean area. The study starts to the observation of lithic instruments - macrolithic tools - produced by prehistoric human groups, and used in the extraction and processing phases. Studied through the morphological and techno-functional method, with low and high power microscope approach. I investigated all the stages of this activity and the complexity around mineral extraction. The steps of the "chaîne opératoire", from the identification of the sources of supply - of iron ore and copper - to the production of tools ; the search for lithic raw materials, extraction techniques, up to the early stages of mineral processing. The problem of the exploitation of copper and iron ore in prehistory is a theme currently discussed, because this activity has had a major effect on the organization of the production of prehistoric groups. I ask how communities have responded to the growing request of mineral raw materials, which could be used by a single group, or produce a series of complex social relationships for economic or social prestige purposes. I don’t neglect certain hypotheses regard to the copper mines and the first metallurgy that develops into the late Neolithic.