Les travaux de recherche, menés depuis une quinzaine d'années, portent sur les développements de modèles mécaniques et numériques permettant de décrire le comportement local et global de pièces complexes constituées d'élastomères. Parmi les développements accomplis durant ces dernières années, citons les plus significatifs: -Modélisation numérique du comportement hyperélastique incompressible et réalisation d'une bibliothèque d'éléments finis. - Mise en oeuvre et validation d'une technique de réduction de modèles à travers la mise à profit des symétries géométriques pour la résolution des problèmes linéaires ou non-linéaires (Eléments finis pseudo-axisymétriques, Eléménts de réduction 3D/2D...) - Modélisation du couplage thermo-viscoélastique en grandes transformations des structures élastomères. - Elaboration de modèles hyper-visco-plastiques, microphysiquement motivés, dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. - Développement d'algorithmes d'identification de paramètres des modèles et établissement d'une méthodologie de caractérisation pour les comportements à différentes températures et sous sollicitations dynamiques multifréquences.

Le comportement en fatigue multiaxiale des polymères semi-cristallins non-renforcés est un sujet relativement peu abordé, en particulier du point de vue de la fatigue à grand nombre de cycles et de la formulation de critères d'endurance. Cette étude sur le polyéthylène haute densité avait deux objectifs : (i) caractériser la tenue en fatigue multiaxiale et formuler un critère d'endurance et (ii) comprendre les facteurs d'influence du comportement cyclé pour tenter d'identifier le(s) grandeur(s) critique(s) ou cumul(s) de grandeur(s) qui amènent à la fin de vie de l'éprouvette. Des essais de fatigue multiaxiaux (traction, torsion, compression) ont été réalisés sur des éprouvettes tubulaires minces en PEHD, avec une fréquence constante, une forme d'onde triangulaire et différents rapports de charge R (0, -1 et -\infty). L'auto-échauffement de l'éprouvette a été réduit au minimum par la conception d'une enceinte thermique et les résultats ont été interprétés dans un cadre d'hypothèse isotherme pour la construction du critère. Un critère de fin de vie a été défini préalablement puisque la fin de vie de l'éprouvette intervient par une localisation macroscopique de la déformation. Il est basé sur la détection du début de l'adoucissement observé sur la cinétique de la déformation maximale. Ce critère est applicable à l'ensemble des conditions de sollicitation explorées, c'est-à-dire pour les trois trajets de chargement et les deux rapports de charge. Sur la base de ce critère de fin de vie, des courbes S-N ont pu être construites et un critère de fatigue a été proposé pour décrire le comportement en fatigue multiaxiale. Ce critère est construit en combinant les valeurs moyennes et maximales du deuxième invariant de la partie déviatorique du tenseur des contraintes. Il a été confronté à d'autres critères usuels, en contraintes principales notamment. Le critère proposé semble garder sa pertinence en l'appliquant sur un autre thermoplastique (Polypropylène), mais sa validité doit être confortée pour d'autres situations de chargement (essais combinés, rapports de charge plus élevés, autre gamme de fréquence, autres formes d'ondes...). Quelques aspects généraux ont été finalement discutés quant à la façon de caractériser la tenue en fatigue de ces matériaux : choix de la fréquence, analyse en vitesse de chargement, opportunité des méthodes accélérées d'auto-échauffement. Dans ce domaine de sollicitations, le second objectif était d'analyser les contributions viscoélastique, viscoplastique, d'endommagement sur l'évolution de la réponse cyclique conduisant à la fin de vie. Pour cela, les évolutions de température, de déformations, de forme des boucles d'hystérésis ont d'abord été examinées dans un cadre large (sollicitations multiaxiales, gamme de fréquences et de rapports de charge, conditions d'échanges thermiques). La dépendance en vitesse et les recouvrances menées après différents nombres de cycles indiquent qu'une part importante de la déformation générée au cours du cyclage est recouvrable, et font apparaître une contribution croissante mais mineure de la plasticité et/ou de l'endommagement au cours du cyclage. En conséquence, deux effets liés à la viscoélasticité ont été étudiés : le rôle du fluage sous l'effet de la contrainte moyenne et l'influence de l'histoire du chargement. Dans les conditions choisies, le cyclage a un effet accélérateur sur la déformation par rapport au fluage sous la même contrainte moyenne, mais l'histoire du chargement ne semble pas modifier notablement les mécanismes et en particulier la part de déformation plastique.

La couverture paléogène du Pelvoux (zone externe des Alpes occidentales françaises) a été étudiée du col du Lautaret au Champsaur oriental. Une analyse séquentielle, une étude des micro faciès et des microfaunes ont été réalisées sur 49 coupes complètes levées dans cette région après qu'une cartographie détaillée en ait été dressée. Une analyse structurale fine et une étude géochimique ont complété l'examen de quelques secteurs . .\ :. La trilogie nummulitique (dépôts successifs de sédiments de nature calcaire puis marneuse et enfin gréseuse) est transgressive sur le socle cristallin du Pelvoux ou sur des lambeaux de Mésozoïque conservés malgré les érosions antérieures. La découverte d'une microfaune bartonienne dans le SE du massif (où le plus souvent la base du Paléogène est priabonienne) et les reconstitutions paléogéographiques que nous avons effectuées, permettent de cerner le diachronisme de la transgression qui chemine du S vers le N et d'E .Un détritisme omniprésent se manifeste dans la série,provoqué par deux facteurs : 1- une alimentation en débris fins provenant, d'une part, des affleurements de Cristallin constituant à l'époque un Pelvoux embryonnaire, et d'autre part, des nappes internes qui se mettent en place dans la partie orientale du bassin marin tertiaire. 2- une alimentation en détritiques grossiers,d'origine très locale et liée à l'existence de fractures à jeu synsédimentaire Nl70-l8O. L'héritage structural triasique, liasique, néocrétacé et/ou paléocène, joue un rôle fondamental dans la paléogéographie éocène de cette région, comme d'ailleurs lors de la structuration postnummulitique du Pelvoux. Il consiste plus particulièrement en une fracturation probablement issue du rifting téthysien (N30- 40 et NI70- I8O) et, à l'E, par la reprise en chevauchement avant le Nummulitique, de grands accidents subméridiens tel celui du rocher de l'Vret. La situation géographique de ce dernier au front du poinçon que représente le Pelvoux, a permis son écaillage postérieurement au dépôt des sédiments tertiaires. Au SE, on observe la reprise dextre de fractures N50- 60, le faisceau des Grésourières qui s'engagent dans l'accident d'Ailefroide (N30-40) dont le jeu décrochant permet le chevauchement du Sirac vers l'WSW sur le synclinal de Morges . Ces déformations s'accompagent d'un train de plis dans les Grès du Champsaur, d'une schistosité de flux et d'un étirement des Marnes nummulitiques qui constituent un niveau au décollement privilégié dans la série tertiaire, et enfin de dissolutions importantes dans les calcaires nummulitiques. Tous ces phénomènes sont essentiellement liés à la progression des nappes internes versl'extérieur de l'orogène . Ils sont beaucoup plus discrets au N où l'on note seulement le jeu sénestre du faisceaude failles du Lautaret N110, symétrique de celui de Grésourières, au sud du poinçon du Pelvoux.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre général de l'étude de la dégradation par fatigue des structures nucléaires. Dans un premier temps, des essais de propagation d'une fissure longue par fatigue ont été menés sur des éprouvettes CT et SENT, dans l'acier inoxydable austénitique 304L, pour différentes conditions d'essai. Les influences d'une pré-déformation initiale ainsi que l'histoire du chargement sur le niveau de fermeture ont ainsi été mises en évidence et quantifiées. La comparaison d'essais sous air et sous vide a également permis de confirmer les effets d'environnement. Un second volet expérimental a porté sur la propagation d'une fissure courte pour différentes amplitudes constantes du facteur d'intensité de contraintes, avec un rapport de charge R = 0,1, sous air. La fermeture a été mesurée pour différentes longueurs de fissure obtenues par usinage progressif du sillage plastique puis par propagation d'une fissure courte 2D. Une méthode de détermination automatique du niveau de fermeture a été mise en place, permettant une détection précise pour des longueurs de fissure minimales de 0,1mm. L'influence prépondérante de la longueur de la fissure sur la fermeture a ensuite été identifiée. Des calculs tridimensionnels par éléments finis ont ensuite été réalisés sur le code ABAQUS, avec prise en compte du sillage plastique et de la fermeture par plasticité. Les essais numériques ont permis de retrouver, en les expliquant, les différents résultats expérimentaux précédemment obtenus.

Les modèles rhéologiques généralisés aux grandes déformations sont classiquement employés pour caractériser le comportement dissipatif des élastomères. En effet, l'utilisation de modèles unitaires (ie mono-branches) hyper-viscoélastiques tels que Zener ou Poynting-Thomson permet une bonne représentativité d'un temps caractéristique de relaxation. dès lors, il semble qu'un modèle de Maxwell généralisé (ie multi-branches) permettra de couvrir un large spectre de temps caractéristiques de relaxation mais le problème réside alors dans l'identification du nombre important de paramètres. Nous proposons donc une approche statistique qui généralisera les assemblages mono-branches à une infinité de branches. L'apport de cette méthode réside, en une couverture d'un large spectre de fréquences à savoir les avntages d'un modèle multi-branche, sans pour autant augmenter le nombre de paramètre du modèle. On propose alors la fabrication d'un modèle hyper-visco-élastique auquel on associe une branche élastoplastique pour permettre une meilleure représentation dun phénomène d'assouplissement suivant l'amplitude dynamique de sollicitation. On élabore alors une stratégie d'identification des paramètres du modèle statistique hyper-visco-plastique que l'on applique à notre matériau à température ambiante. On réalise ensuite une confrontation du modèle ainsi identifié avec des essais cycliques harmoniques d'ordre inférieur ou égal à trois. l'utilisation dee ce modèle offrant des résultats satisfaisants, on réalise une campagne d'identification du modèle à différentes températures.

La région du Haut Vénéon, objet de cette étude, est située dans la partie septentrionale du massif du Pelvoux, qui est l'un des massifs cristallins externes des Alpes occidentales. Les principaux événements métamorphiques et magmatiques sont les suivants, par ordre chronologique croissant : - Métamorphisme blastomylonitique antéhercynien se traduisant notamment par la cataclase de* minéraux relictuels (plagioclase antiperthitique, hornblende brune, grenat "pyrope", sillimanite prismatique, disthène) et la blastèse de quartz sous forme de séries de plaquettes soulignant la schistosité blastomylonitique. Les conditions approchées de ce métamorphisme sont estimées par A. PECHER, 1970 P s = 6, 5 à 8, 5 kb ; PH20 = 2 à 4 kb ; T = 600 à 650° C. - Epanchements régionaux de laves basiques (futures amphibolites). - Métamorphisme "principal", régional, à biotite-grenat-sillimanite fibreuse-cordiérite, auquel est associée une mobilisation régionale. Les conditions de ce métamorphisme " hercynien " de faciès amphibolite supérieur sont ainsi déterminées: T = 660° C ± 30°C; PH20 = 3,7 à 6,1 kb avec Ps >=PH20 -Filons rhyolitiques et granites intrusifs hercyniens (datés dans tout le massif par géochronologie), suivis de leurs cortèges aplo-pegmatitiques et de lamprophyres. - Dépôts houillers, triasiques et liasiques. - Métamorphisme post-liasique lié à la schistosité affectant le socle où ils donnent en particulier les "gneiss ocellaires" et les "granites écrasés", et la couverture sédimentaire principalement liasique. Les recristallisations de quartz, de plagioclase en cristaux hexagonaux granulés, de biotite à pléochroïsme de brun délavé à brun sombre, de chlorite, de séricite, d'épidote témoignent d'un métamorphisme de faciès schistes verts supérieur. - Métamorphisme post-oligocène à prehnite - pumpellyite - Filons de quartz -épidote - Métamorphisme à laumonite-analcime Du point de vue tectonique des déformations continues et discontinues se surimposent à ces événements métamorphiques et magmatiques .Leur axe de raccourcissement maximal est tantôt d'orientation est - ouest, tantôt d'orientation nord- sud. Nous noterons notamment les plis ouverts anté-mobilisat d'amplitude régionale, d'axe nord - sud. Ils sont tordus à l"alpin" par une grande virgation d'amplitude régionale (N 20 à N 150). Celle-ci se décompose dans certains secteurs en des suites de petites virgations, d'amplitude kilométrique,à concavité tournée alternativement vers l'Ouest ou vers l'Est. Elles sont liées à de grands décrochements : dextres orientés N 40 et senestres orientés N 130. Toutes ces virgations affectent notamment la schistosité "alpine" qui a affecté le sédimentaire (surtout le Lias) pincé dans le socle et le cristallin (principalement "gneiss ocellaires" et "granites écrasés"). Deux grands domaines structuraux sont individualisés. Ils sont schématiquement séparés par l'importante faille de décrochement en relais "N 40" Arias - Mariande - Plat de la Selle (cL carte structurale en conclusion). Le sec teur septentrional est tectoniquement très perturbé. C'est une grande zone de faiblesse du socle. Elle a "joué" à plusieurs reprises : schistosité anté-mobilisat des blastomylonites et schistosité "alpine" des " gneiss ocellaires " et des 'granites écrasés'. Ces schistosités sont affectées par le système de décrochements "N 40" et "N 130", et par la famille de failles senestres d'orientation nord-sud. Le secteur méridional est "calme". Les plis anté mobilisat et la concentration du mobilisat à la base des amphibolites sont notamment aisément identifiables.

Ce travail a consisté à restaurer deux chaînes d'avant-pays arquées imbriquées situées dans la partie frontale des Alpes franco-suisses: les Chaînes Subalpines Septentrionales (CSS) et le Jura à leur front. Le Jura a été rétrodéformé à l'aide d'un logiciel de restauration en 3D UNFOLD et les CSS sur la base de coupes sériées. La restauration 3D du Jura indique champ de déplacement vers le front de l'arc. Nous montrons que le décollement du Jura doit s'enraciner dans des chevauchements crustaux supposés ou dans le décollement des CSS. Les données sur la chronologie des déformations ne permettant pas de distinguer les deux hypothèses, nous utilisons les résultats de la restauration des CSS pour proposer un nouveau modèle pour la propagation des déformations dans les Alpes Externes franco-suisses entre l'Oligocène et le Pliocène.

Les modèles de membranes en grandes déformations sont utilisés dans diverses applications mécaniques telles que la biomécanique ou la mise en forme de corps creux plastiques. Le présent travail s'intéresse à la modélisation du gonflement de ces structures. Notre attention s'est tout d'abord portée sur la construction de lois de comportements prenant en compte l'anisotropie induite par la présence de fibres dans un matériaux hyperélastique. Cette approche conduit à une formulation isotrope transverse du comportement en terme d'invariants tensoriels. Une loi de comportement de ce type a été introduite dans un outil de simulation du procédé de thermoformage. D'autre part, nous avons développé un code de calcul élément fini spécifiquement dédié au soufflage des membranes en grandes déformations statiques. Une stratégie orientée objet exploitant pleinement les spécificité du Fortran 90 a été mise en place. Les éléments classiques de membrane y ont tout d'abord été implanté et validés. L'utilisation de ces éléments conduit à des problèmes de discrétisation dans les zones où la courbure de la géométrie déformée devient importante. Pour remédier à ces difficultés, un nouvel élément assurant lla continuité des tangentes à la membrane a été développé. Celui-ci améliore sensiblement les résultats. De plus l'apparition d'instabilités dans certains problèmes de soufflage a motivé la mise en œuvre d'un algorithme de détection des points singuliers et d'exploration des branches d'équilibre secondaires. Pour divers exemples, les branches d'équilibre axisymétriques sont retrouvées et des bifurcations non-axisymétriques sont mises en évidence. Finalement, un montage expérimental de soufflage de membranes cylindriques élastomères a été réalisé pour reproduire les états de déformation biaxiaux. Les premiers résultats sont encourageants. Le couplage de ces expériences et des méthodes numériques développées permettront dans un avenir proche la caractérisation des matériaux en grandes transformations élastiques.

Les minéralisations du massif du Chatelard (Savoie), représentent une importante accumulation de fluorine, isolée dans le contexte alpin. L'étude stratigraphique et structurale de l'ensemble socle (granitique) / tégument triasico-liasique a permis de voir que la minéralisation se met en place dans les premiers niveaux carbonates du Trias et dans des accidents NE SW dans le socle et la couverture triasico-liasique. L'étude du minerai a montré le polyphasage des dépôts. La minéralisation primaire est en reliques au sein de brèches à ciment de fluorine et quartz, elle-même reprise par une phase de plissements contemporains des charriages de la couverture vers l'ouest. Le gisement de fluorine du massif du Grand Chatelard est une minéralisation de socle-couverture mise en place après le depôt des premieres assises calcaires du Lias, au cours de la distension tethysienne. Lors des phases de déformations tertiaires, le minerai est remobilisé dans les mêmes pièges structuraux qui jouent en décrochements.

Inventaire des phases distinctes de la déformation par approche géométrique des structures. L'étude de la déformation finie et de la relation éventuelle entre les phases de déformation apparemment distinctes par l'étude de la déformation progressive ont été menée simultanement. Approche expérimentale de la déformation dans les nappes résultent d'un glissement et d'un étalement gravitaires combinés. Exemple de la Nappe de Parpaillon