ALa terre crue est l’un des principaux matériaux de construction utilisés depuis les temps les plus reculés. C’est un matériau abondant, qui nécessite très peu d'énergie pour sa fabrication et qui ne génère pas de déchets. Construire aujourd’hui avec des matériaux à base de terre crue nécessite de ces derniers des performances mécaniques remarquables. Pour atteindre ces performances, le traitement des sols aux liants est l’une des techniques utilisées pour améliorer la résistance mécanique et la durabilité de ces matériaux. On s’intéresse dans cette thèse à l’étude de la terre crue traitée aux liants pour deux applications différentes : un remblai expérimental pour une application en travaux publics (conception innovante de digue par l’utilisation de matériaux obtenus via un traitement à la chaux) et un béton de terre dénommé « Cématerre » pour une application en bâtiment (éléments structuraux et cloisons présentant de bonnes performances hygro-thermiques). Dans les deux cas, le but est de caractériser, et éventuellement d’améliorer, la résistance mécanique, la rigidité, les caractéristiques hydriques et hydrauliques, ainsi que les propriétés hygro-thermiques. Concernant le béton de terre « Cématerre », les études préliminaires menées selon un protocole expérimental établi conformément au cahier des charges du CSTB, ont permis sa qualification, matérialisée par l’obtention d’une ATEx A. La phase suivante a consisté à améliorer sa formulation avec comme objectif l’amélioration de la résistance mécanique du matériau. Les plans d’expériences utilisés ont permis d’établir des modèles de formulations ciblant les résistances mécaniques recherchées. L’étude du comportement hygro-thermique du béton de terre est abordé en analysant les transferts couplés de chaleur et d’humidité. Pour cela un certain nombre de paramètres hygro-thermiques du matériau Cématerre ont été déterminés au laboratoire. La mesure de ces paramètres a permis la réalisation de simulations hygro-thermiques dynamiques qui ont mis en évidence l’intérêt de ce matériau par rapport au béton « classique ». Concernant le limon traité à la chaux et compacté, les résultats ont montré que le module en petites déformations E augmente avec la contrainte de confinement et l’âge du matériau et décroit légèrement avec le niveau de déformation dans le domaine des contraintes testées. Une loi de type E = ßo1m décrit la variation du module, β et m étant des paramètres fonctions de l’âge et du niveau du déviateur. Par ailleurs, les coefficients de perméabilité saturée et non saturée n’évoluent pas avec le temps de cure. Le fluage volumique ne semble pas non plus être influencé par le temps de cure, autrement dit, l’augmentation de la rigidité du matériau liée au développement des réactions pouzollaniques n’a pas empêché le matériau de fluer autant à 28 jours qu’après un an de temps de cure. / AEarthen construction is one of the most common construction technique used since the earliest times. The raw material is abundant, requires very little energy to manufacture, and does not generate waste. Building today with raw materials made from the earth requires outstanding mechanical performance from such non-fired materials. To achieve this performance, the treatment of the soil with binders is one of the techniques used to improve the strength and durability of these materials. The aim of the present PhD dissertation is to study the treated soils with binders for two different applications: an experimental compacted embankment for application in public works ( a dam innovative design, through the use of materials obtained by treatment with lime ) and earthen concrete called " Cematerre " for application in building ( walls and structural elements with good hygrothermal performance). In both cases, the goal is to characterize and possibly improve the mechanical strength, stiffness, hydric and hydraulic characteristics and the hygrothermal properties. For the earthen concrete " Cematerre ", the preliminary studies according to an experimental protocol under CSTB specifications have led to the so-called “ATEx A” official qualification. The next phase was to improve the formulation with the aim of improving the mechanical strength of the material. The design of experiments has been used to establish models formulations targeting the sought strength. The study of hygrothermal behavior of earthen concrete is addressed by analyzing the coupled transfer phenomenon of heat and moisture. Hygrothermal parameters were determined in the laboratory. The measurement of these parameters has allowed the realization of dynamic thermal simulations that have highlighted the benefit of this material when compared with standard concrete. For silt treated with lime and compacted, the results showed that the small strain modulus E increases with the confining stress and the curing time and decreases slightly with the strain level in the range of stress tested. A power law E = ßo1m describes the variation of the modulus, β and m are functions of the curing time and the strain level. Moreover, the coefficients of saturated and unsaturated permeability do not change with the curing time. The volumetric creep does not appear to be influenced by the curing time, i.e. , the increase in stiffness due to the development of pozzolanic reactions did not prevent the material from creeping as much after 28 days as after a year of curing time.

Les observations récentes ont mis en évidence la diversité des régimes de glissement des failles, et particulièrement l'existence de glissements asismiques transitoires, les séismes lents. Ce travail a pour objectif la compréhension de l'impact de ces séismes lents sur le cycle sismique. La zone étudiée correspond à la zone de subduction du sud du Mexique, au niveau de la lacune sismique de Guerrero. A partir de mesures de déplacement de surface, principalement par GPS, le glissement sur l'interface de subduction est modélisé par des dislocations dans un milieu élastique. Cette analyse nous permet de contraindre l'évolution spatio-temporelle de deux épisodes de glissements lent (2006 et 2009-2010), ainsi que le couplage de l'interface de subduction. Nos résultats montrent une certaine variabilité dans l'évolution spatio-tempororelle des deux glissements étudiés : le séisme lent de 2006 présente clairement une propagation du glissement, à une vitesse d'environ 1 km/jour ; le séisme lent de 2009-2010 présente deux sous-évènements, l'occurrence du deuxième sous-évènement étant liée au déclenchement par le séisme de Maule au Chili. Nos résultats mettent également en évidence les variations latérales dans le couplage intersismique de l'interface de subduction : le couplage dans la lacune sismique de Guerrero étant 4 fois plus faible que le couplage de part et d'autre de la lacune. Ainsi la majeure partie du glissement est accommodée par les séismes lents dans la lacune sismique de Guerrero. / Recent observations reveal the existence of different slip behaviors on fault, and among them the occurrence of transient aseismic slip events, the so-called slow slip events (SSEs). The general goal of this work is to understand the impact of slow slip events on the seismic cycle. The area of study is located in the southern Mexican subduction zone, around the Guerrero seismic gap. We use continuous GPS measurements of the ground displacements to model the slip on the subduction interface, using a dislocation model in an elastic half space. We can thus constrain the spatial and temporal evolution of two slow slip events (in 2006 and in 2009-2010), as well as the coupling ratio of the subduction interface. Our results highlight the differences in the spatio-temporal evolution of the two slow slip events : during the 2006 SSE, the slip propagated at a velocity of 1 km/day. The 2009-2010 SSE occurred in two sub-events and the second sub-event was triggered by the surface waves of the Maule earthquake (in Chili). Our results also show the lateral variations in the interseismic coupling of the subduction interface : the coupling ratio in the Guerrero gap being only 1/4 of the couling ratio on both sides of the gap. Most of the slip is thus accommodated by slow slip events in the Guerrero seismic gap.

La thèse s'appuie sur une cartographie et un échantillonnage structural et pétrographique systématique dans une zone de l'Himalaya Central du Népal, entre les transversales de la Kali Gandaki à l'Ouest (E83°30') de la Trisuli Gandaki à l'Est (E85°20'), sur une surface d'environ 9000 km2. Cette zone correspond essentiellement aux formations métamorphiques du Moyen Himalaya et du Cristallin du Haut Himalaya, séparées par un chevauchement majeur et omniprésent en Himalaya, le Grand Chevauchement Central (ou MCT). La thèse est découpée en quatre parties, traitant respectivement de la lithologie des grands ensembles structuraux, du métamorphisme puis de la déformation dans la zone du MCT, et enfin d'une synthèse sur la nature et le fonctionnement du MCT. La première partie commence par une description des formations qui composent le Cristallin du Haut Himalaya, que l'on peut ici subdiviser en trois formations, métapélites alumineuses à la base, gneiss à minéraux calciques au dessus, orthogneiss (anciens granites à env. 500 Ma) au sommet. On montre qu'il y a d'importantes variations d'épaisseur latérale (épaisseur totale augmentant de 5 à 12 km d'Ouest en Est). Les formations du Moyen Himalaya (Formations du Moyen Pays Népalais), en dessous du MCT, sont séparées en deux ensembles : ensemble inférieur, série de grès épaisse de 2000 à 4000m, se terminant par des niveaux quartzitiques, et dessinant un grand anticlinal; ensemble supérieur, comprenant de manière caractéristique des niveaux carbonatés et carbonés (schistes noirs), préservé sur les flancs Nord et Sud de l'anticlinal. Au Sud, le métamorphisme et la déformation sont peu intenses, et l'auteur propose que ces formations soient la suite stratigraphique normale (la couverture) de l'ensemble gréso-quartzitique inférieur. Des restes de fossiles sont mentionnés dans les schistes noirs, mais non datés. Au Nord, juste sous le MCT, ces formations sont métamorphiques et très déformées (elles sont reprises dans la déformation associée au MCT), mais se parallélisent néanmoins bien avec les formations méridionales. La seconde partie est consacrée à l'étude du métamorphisme dans la zone du chevauchement central, métamorphisme caractérisé par une disposition "inverse" (i.e. métamorphisme décroissant lorsque l'on descend dans la pile structurale) qui a intrigué de longue date les géologues himalayens. Un inventaire systématique des minéraux et paragénèses minérales est effectué, une attention toute particulière étant donnée au calage des minéraux de métamorphisme par rapport à la déformation. Ceci permet de définir cartographiquement différentes zones métamorphiques et les isogrades qui les séparent. L'amplitude du relief permet de déterminer la géométrie 3D de ces isogrades, qui sont en première approximation parallèles au MCT. Les conditions P-Tp associées sont définies par l'étude des paragénèses des roches alumineuses dans le système KFMASH. Les équilibres chloritoïde-grenat-disthène sont particulièrement discutés. Un trajet P-Tp à travers la zone du MCT est établi, trajet qui ne montre pas de discontinuité au passage du MCT, et un fort gradient thermique en dessous du MCT. Les données métamorphiques (thermiques, structurales, à échelle du minéral et à échelle de la carte) permettent ainsi d'établir le lien entre métamorphisme inverse et fonctionnement du MCT. Les données thermobarométriques tardi-métamorphiques sont précisées par une étude systématique des inclusions fluides (à H2O +/- CO2 et sels) contenues dans les lentilles de quartz d'exsudation syn-schisteuses. L'auteur montre que la structure barométrique dans la zone du MCT ne peut s'expliquer sans impliquer une forte érosion syn-fonctionnement du MCT. La troisième partie détaille la déformation de part et d'autre du MCT, de l'échelle de l'affleurement jusqu'à l'échelle du réseau : l'importance des structures mésoscopiques à symétrie monoclinique est soulignée, en particulier les amandes métriques à millimétriques associant plan de cisaillement et plan d'aplatissement. Une étude systématique de l'orientation préférentielle des axes C du quartz dans les niveaux de quartzites a été réalisée (en collaboration avec J.L. Bouchez) : comme à échelle de l'affleurement ou de la lame-mince, la fabrique de réseau a une symétrie monoclinique prédominante, de plus en plus forte quand on se rapproche du MCT. Cette partie décrit donc un certain nombre de structures de cisaillement, pour certaines inédites à l'époque, et les utilise pour montrer que le MCT n'est pas un simple chevauchement, mais une zone de cisaillement hétérogène d'épaisseur plurikilométrique. La quatrième partie récapitule les principaux éléments nouveaux apportés à l'histoire thermique et structurale du MCT. Toutes les nouvelles données du travail confirment la relation causale entre MCT et métamorphisme inverse, et ont des implications sur le caractère thermique chaud de la croûte indienne lors du chevauchement, et sur l'importance du rôle de l'érosion. Le modèle du "fer à repasser" (P. Le Fort) proposé à l'époque pour expliquer ce métamorphisme inverse est discuté et ses limites soulignées.

L'objet de ce travail est l'analyse expérimentale et théorique du comportement mécanique anisotrope d'un grès des Vosges, dans les domaines des déformations élasto-plastiques, de la localisation des déformations et de la rupture. Un intérêt particulier porte sur l'influence de l'orthotropie de révolution initiale du matériau sur l'orientation des bandes de cisaillement apparaissant pour des états de compressions sous pressions de confinement. Un programme expérimental a été développé pour la caractérisation mécanique du comportement de la roche sous compressions isotropes, compressions orientées sous pressions de confinement et tractions simples orientées. Des méthodes expérimentales spécifiques pour les mesures de toutes les composantes du tenseur des déformations élasto-plastiques d'une roche poreuse sous pressions de confinement ont été conçues et développées dans le souci permanent d'obtenir des données expérimentales fiables. Les essais réalisés ont permis, d'une part, d'obtenir un ensemble de résultats réalistes et cohérents sur les caractéristiques élasto-plastiques orthotropes de révolution de la roche, et d'autre part, de mettre en évidence l'orientation privilégiée des bandes de cisaillement par rapport aux structures internes orientées du matériau. Une méthode de détection du seuil de localisation des déformations a également été développée, Parallèlement, l'orientation privilégiée des bandes de cisaillement apparaissant dans des roches orthotropes de révolution soumises à des compressions triaxiales de révolution a été modélisée. Cette modélisation a été réalisée par l'introduction des structures matérielles dans l'analyse de Rice de la localisation des déformations élasto-plastiques, grâce aux formes générales invariantes des lois de comportement anisotrope.

L'étude géologique de la couverture mésozoïque qui borde le dôme paléozoïque de Chasseforêt (socle de Vanoise méridionale) est abordée sous l'aspect sédimentaire et structural grâce à une cartographie détaillée au 10000e et par l'analyse des déformations superposées. Stratigraphie - La composition stratigraphique des différentes séries reconnues traduit l'existence de trois domaines paléogéographiques distincts s'opposant par leur degré d'érosion anté-dogger, avec d'Ouest en Est : - les séries briançonnaises de type Vanoise occidentale profondément érodées jusqu'aux quartzites du Trias inférieur, - les séries briançonnaises de la vallée de l'Arc caractérisées par une forte discordance angulaire anté-bathonienne et par la préservation sous ce niveau d'érosion des termes du Trias supérieur (Norien), - les séries de type Grande Motte de l'unité de la Dent Parrachée caractérisées par l'existence d'un Lias calcaire épais intercalé dans une série, par ailleurs, typiquement briançonnaise. L'âge et la répartition des termes transgressifs du Jurassique attestent de la contiguïté paléogéographique de ces trois domaines et permettent de reconstituer une paléotopographie en blocs basculés créée au cours de la phase distensive majeure du Lias moyen. Ces éléments replacés dans le contexte général de la zone briançonnaise de Vanoise apportent de nouveaux arguments pour une origine intra-briançonnaise de la dépression liasique de la Grande Motte. Tectonique - On distingue schématiquement quatre événements tectoniques synschisteux : D1 : Charriage et substitution localisée de la couverture briançonnaise classique par l'unité de la Dent Parrachée sur le socle de Vanoise méridionale, D2 : Plissement d'ensemble de la couverture et du socle suivant un axe E-W et déversé vers le Nord, D3 : Rétrocharriage et plissement déversé vers l'ESE provoquant uri charriage d'ampleur probablement pluri-kilomètrique de l'unité du Mont Pelve sur la nappe de la Grande Motte et sur la nappe des Schistes lustrés, D4 : Surrection et chevauchement du socle paléozoïque suivant un axe N-S à NE-SW déversé vers le NW. Après l'analyse de la géométrie des structures et du caractère de la déformation 01, on propose un schéma tectonogenètique de mise en place de la nappe de la Dent Parrachée, basé sur l'héritage de paléostructures distensives liasiques, permettant de rendre compte du phénomène de "substitution de couverture" dans un contexte compressif et synmétamorphique.

La performance des mécanismes est intimement liée à la précision des surfaces qui composent les liaisons. La démarche habituelle de l’analyse de ces surfaces est basée sur des hypothèses fortes concernant leurs comportements. Ainsi, les défauts de forme et de rugosité sont négligés et les surfaces sont supposées infiniment rigides. L’objectif principal de ces travaux est de développer une méthode permettant d’étudier l’influence des défauts de forme sur les performances des assemblages. Elle repose sur une méthodologie et des outils pour l’identification des défauts qui vont optimiser ou pénaliser les exigences fonctionnelles de l’assemblage. Dans ce manuscrit, deux cas d’étude sont proposés.Dans un premier temps, un montage de type bride (centrage court, appui plan) est étudié afin de valider l’ensemble de la démarche développée. Les outils utilisés reposent essentiellement sur la décomposition et composition modale des défauts, le concept de surface écarts, la recherche de zone d’appui stable ainsi que la quantification des déformations de surfaces de contact basées sur des modèles analytiques ou numériques. L’influence des défauts de forme sur la précision de mise en position est quantifiée par un domaine écart de liaison. Une confrontation entre la démarche théorique et un dispositif expérimental permet de valider l’approche. Par la suite, une liaison sphérique est considérée constituant une prothèse totale de hanche en matériau céramique. Pour ce cas d’étude, l’objectif est d’identifier, au regard des typologies de défauts, leurs conséquences sur l’apparition d’un phénomène sonore assimilable à du grincement appelé le squeaking. La démarche reprend les mêmes étapes que celles utilisées avec l’étude de la bride. Différents dispositifs expérimentaux sont mis en place confirmant la pertinence de cette approche. Des mesures spécifiques apportent des éléments d’analyse et de compréhension sur le comportement dégradé de la liaison. Ce travail de thèse s’inscrit dans une collaboration entre 3 laboratoires : SYMME d’Annecy, I2M-IMC de Bordeaux-Talence, et la société Tural localisée à Marignier (74), laboratoire de recherche industrielle qui travaille sur des implants médicaux. / The performance of a mechanism is closely correlated with the accuracy of the surfaces that make up the mechanical joint. The most common approach used to study these surfaces is based on strong assumptions about their behavior. Form errors and roughness are neglected and the surfaces are assumed infinitely rigid. The main objective of this work is to develop an original approach to study the impact of form errors on the assemblies. It is mainly based on a methodology and associated tools to predict which defects will optimize or penalize the functional requirements of the assembly. In this manuscript, two case studies are proposed. In a first step, a plate flange (ball and cylinder joints added to a planar joint) is designed to validate the overall approach. Modal decomposition of defects, sum-surface concept, the determination of a stable contact area and quantification of contact deformation of surfaces correspond to the main theoretical tools used in this framework. The influence of form errors on the positioning accuracy is quantified by a clearance domain. Comparisons between theoretical approach and experimental setup are used to validate the models. Subsequently, a spherical joint is considered corresponding to a total hip implant with ceramic material. The objective of this study is to identify which type of form errors can impact the appearance of the squeaking phenomena. The same procedure is followed as for the first example. In parallel, several experimental devices are designed to validate the relevance of this approach. Specific measurements provide some key elements to understand the behavior of the implant subject to squeaking. This work is part of a collaboration between three laboratories : SYMME Annecy, I2M-IMC Bordeaux, and Tural company located in Marignier (74), an industrial research laboratory working on medical implants.

La déformation en trois dimensions est calculée pour des globules rouges prisonniers à l'aide de trappes optiques dans le cadre de théories analytique et numérique d'élasticité membranaire. Comme la distribution de stress radiale à la membrane est couplée à la déformation de celle-ci, nous calculons cette distribution de stress sur le globule déformé et obtenons les déformations subséquentes itérativement en utilisant une méthode d'élément fini numérique. Ce principe doit s'appliquer jusqu'à ce que l'équilibre final soit atteint entre la distribution de stress et la déformation de la membrane. L'expérience est produite avec des globules rouges soumis à une pression osmotique pour qu'ils prennent une forme sphérique et en suspension dans le médium. L'élasticité de la membrane est obtenue en comparant les résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques. Cette approche a la particularité de pouvoir être appliquée à de larges déformations et étendue à d'autres particules soumises à des trappes optiques.

Au cours des dernières années, la détérioration des structures en béton armé a pris une ampleur sans précédent, et ce, malgré le fait que leur durée de vie en service initialement prévue est loin d'être atteinte. La corrosion de l'armature d'acier est un des principaux facteurs réduisant la durée de vie des ponts en béton armé d'acier. Par ailleurs, l'armature en matériaux composites de polymères renforcés de fibres (PRF) constitue une solution à l'armature métallique afin de pallier au problème de la corrosion d'acier et à la détérioration des structures en béton armé. Aussi, les barres d'armature en matériaux composites de PRF possèdent une résistance en traction élevée (environ 2 à 6 fois la limite élastique de l'acier d'armature conventionnel), ce qui leur permet de constituer un renforcement structural attrayant pour les structures en béton. Le comportement d'éléments structuraux en béton armé de barres en PRF est différent de ceux en béton armé de barres d'acier. En effet, les barres en PRF possèdent un module d'élasticité relativement plus faible que celui de l'acier et ont des propriétés d'adhérence différentes de celles des barres d'acier. L'utilisation des barres d'armature en PRF pour armer les dalles de tabliers de ponts se concrétise de plus en plus avec l'avancement des recherches dans ce domaine. La recherche entamée dans le cadre de cette thèse s'inscrit dans un programme de travaux réalisés au sein de la Chaire de recherche CRSNG/Industrie sur les Matériaux composites novateurs en PRF pour les infrastructures au département de génie civil à l'Université de Sherbrooke. Le comportement de membrures en béton armé de PRF soumis à des sollicitations mécaniques constitue un des principaux axes de recherche. Dans le cadre de cette thèse, une série d'essais a été effectuée sur huit dalles de ponts à confinement interne à grande échelle. Les paramètres des essais comprennent: (1) l'épaisseur de la dalle, (2) le type et le taux d'armature transversale de l'assemblage inférieur, (3) la résistance en compression du béton, et (4) le taux d'armature dans les autres directions (armatures transversale et longitudinale de l'assemblage supérieur et l'armature longitudinale de l'assemblage inférieur). Lors des essais de chargement, les dalles ont été supportées par deux poutrelles métalliques espacées de 2000 mm centre à centre et soumises à une charge statique concentrée sur une aire de contact de 600 mm x 250 mm afin de simuler une charge de camion (87,5 kN-CL-625) et ce conformément au code Canadien sur le calcul des ponts routiers [CAN/CSA-S6-06]. Aussi, une analyse numérique du comportement des dalles testées sous charges est faite à l'aide d'un logiciel d'éléments finis ADINA version 8.2. Les essais ont montré que toutes les dalles testées ont rompu par poinçonnement, peu importe le paramètre étudié. Aussi, une épaisseur de dalle de 175 mm répond aux exigences du Canadien sur le calcul des ponts routiers [CAN/CSA-S6-06]. Par ailleurs, les résultats ont montré que la résistance en compression du béton est un paramètre qui influe sur la déflexion, les déformations dans les barres et l'ouverture de fissures. Enfin, les résultats des analyses numériques effectuées corroborent avec ceux obtenus expérimentalement.

Les procédés par infusion de résine consistant à infuser une résine liquide à travers un empilement de préformes fibreuses sous l’action d’une pression extérieure ap-pliquée à cet empilement. Un drainant peut être utilisé pour créer un lit de résine sur ou sous cet empilement fibreux. Ces procédés sont utilisés pour fabriquer des pièces minces utilisées dans l’aéronautique par exemple. Les caractéristiques physiques et mécaniques des pièces obtenues sont difficiles à prévoir et à contrôler. La simulation numérique peut donc aider à la maîtrise de ces procédés. Dans ce travail, un modèle numérique éléments finis est proposé pour simuler les procédés par infusion de résine. L’écoulement de la résine, considérée comme un fluide Newtonien incompressible, est décrit par les équations de Stokes dans le drainant (milieu très perméable), et par les équations de Darcy dans les préformes fibreuses (milieu faiblement perméable). Ce couplage Stokes - Darcyest réalisé par une approche monolithique, consistant à utiliser un seul maillage pour les deux milieux. La formulation mixte en vitesse - pression, est alors discrétisée par des éléments finis linéaire - linéaire, et stabilisée par une méthode multiéchelle dite "ASGS". L’interface entre Stokes et Darcy et le front de la résine sont chacun représentés par une fonction "Level-Set", et des conditions de couplage sont imposées sur l’interface qui sépare les deux milieux. Au cours du procédé, les préformes subissent de grandes déformations, que ce soit durant la phase de compaction, ou durant l’infusion de la résine. La pression de la résine fait alors gonfler les préformes. Les déformations des préformes sont traitées par une formulation Lagrangienne réactualisée établie en grandes déformations. Les préformes sèches ont un comportement élastique non linéaire, donné dans le sens transverse par l’expérience. L’effet de la résine sur les préformes humides est représenté par le modèle de Terzaghi. Lorsque les préformes se déforment, leur porosité et donc la perméabilité du milieu varient, affectant ainsi l’écoulement. La formule de Carman-Kozeny est utilisée pour relier porosité et perméabilité. Après avoir validé le couplage Stokes - Darcy par de nombreux cas tests et par la méthode des solutions manufacturées, diverses simulations 2D et 3D de procédés par infusion de résine sont présentées, incluant la déformation des préformes. Des comparaisons sont finalement faites avec succès entre simulation numérique et résultats expérimentaux dans un cas de géométrie simple. Des extensions à des cas tridimensionnels présentant des courbures et des variations d’inertie sont proposées en guise de perspectives. / Resin infusion-based processes are good candidates for manufacturing thin composite materials parts such as those used in aeronautics for instance. These processes consist in infusing a liquid resin into a stacking of fibrous preforms under the action of a mechanical pressure field applied onto this stacking where a stiff- distribution medium is also placed to create a resin feeding. Both physical and mechanical properties of the final pieces are rather difficult to predict and control. Numerical simulation are perfectly suited to master these processes. In the present work a numerical finite element modeling framework is proposed to simulate infusion processes. The flow of the assumed Newtonian resin is described in the distribution medium, a highly porous medium, through Stokes’ equations and through Darcy’s equations in the fibrous preforms, very low permeability media. This coupled Stokes-Darcy flow is modeled in a monolithic approach which consists in using a single mesh for both media. The mixed velocity- pressure formulation is then discretized by linear-linear finite elements, stabilized by a so-called ASGS multi-scale approach. Both Stokes-Darcy interface and fluid front are represented individually thanks to "Level-Set" functions, and some specific coupling conditions are prescribed on the interface separating both fluid and porous media. During the process, orthotropic preforms undergo finite strains, either during the compaction stage when resin is not yet present, or during resin infusion. Resin pressure then tends to make the preforms swell. Preforms deformations are represented through an updated Lagrangian formulation for finite deformations. Dry preforms possess a non-linear elastic behaviour in their transverse direction - across their thickness- given by existing experimental measurements. The effect of the presence of resin in the wet preforms is accounted for using a Terzaghi’s equivalent model. Also, when preforms deform their porosity will change, and so will their permeability, modifying the resin flow. A Carman-Kozeny model is then used to relate porosity and permeability. After the Stokes-Darcy coupling is validated both on numerous tests cases and using the method of manufactured solutions, various 2D and 3D simulations of injection and infusion-based processes are analyzed.The latter includ- ing preform deformations along with resin flow. Comparisons with existing experimental measurements permit to validate the approach on a simple geometry. Last, some ex- tensions to more complex 3D cases are proposed as outlooks, including curvatures and thickness variations.

Ce travail traite de la modélisation du comportement mécanique de matériaux mous, tels que les mousses liquides et les émulsions. La description de la réponse mécanique de tels milieux nécessite la prise en compte de caractéristiques complexes: élasticité aux grandes déformations, écoulement plastique se produisant au delà d'un certain seuil de contrainte. Nous proposons un nouveau modèle mécanique incluant ces caractéristiques. Une analyse mathématique du couplage entre l'équation constitutive obtenue et l'hydrodynamique est proposée. Le travail s'achève avec une étude numérique du système dans un contexte d'écoulement bidimensionnel. Les simulations reproduisent certains phénomènes observés expérimentalement, tel que la formation de bandes de cisaillement. / Abstract