Nous avons étudié l'adhésion d'une interface entre deux polymères semi-cristallins : un polyéthylène basse densité linéaire fonctionnalisé par un greffage d'anhydride maléique (PE*) et un copolymère éthylène / alcool vinylique (EVOH). L'objectif de l'étude était d'identifier les mécanismes d'adhésion et leur mode de vieillissement dans des solvants organiques<br />L'énergie de séparation de l'interface PE* / EVOH a été évaluée par un test de pelage en faisant varier l'angle de pelage. A partir d'une analyse mécanique de ce test, nous avons montré que l'énergie dissipée dans les mécanismes locaux proches de l'interface représentait environ 50% en moyenne de l'énergie totale de pelage, le reste étant dépensé dans la déformation en flexion du bras de pelage. DE plus, cette énergie d'adhésion, environ 4 kJ.m-2, est largement indépendante de la géométrie de pelage.<br />Les effets de la vitesse de séparation et de la température d'essai peuvent se combiner pour donner, en appliquant un principe de superposition temps-température, une courbe maîtresse de l'énergie de pelage. Dans certaines conditions de rupture, une transition caractérisée par un saut d'énergie d'un facteur 2, a été observé, à laquelle est associée l'apparition de zones de déformations plastiques diffuses.<br />Une étude microscopique a mis en évidence en amont de la fissure un processus de transformation de la structure semi-cristalline lamellaire du PE* en structure fibrillaire qui initie la formation d'une large zone de déformation plastique, ou craquelure. En tête de fissure, les fibrilles rompent à leur base à faible distance de l'EVOH. L'énergie associée à la formation de la craquelure a été estimée à l'aide d'un modèle de Dugdale à environ 2 kJ.m-2. D'autres processus de déformation ne faisant pas intervenir de cavitation peuvent néanmoins contribuer significativement à l'énergie d'adhésion.<br />Un vieillissement dans les hydrocarbures induit une plastification réversible du PE* mais ne modifie pas l'énergie locale d'adhésion. Nous en avons conclu que la taille de la zone plastique diminuait, probablement à cause d'une diminution de la contrainte de rupture des fibrilles. Un vieillissement dans l'éthanol engendre des effets plus prononcés sur l'énergie d'adhésion, selon des mécanismes que nous n'avons pu identifier.

Dans les zones densément urbanisées, outre l'amplification des ondes sismiques dans les formations sédimentaires (" effets de site "), les bâtiments peuvent également transmettre de l'énergie au sol. Ainsi, l'aléa sismique en milieu urbain serait conjointement influencé par les conditions de site et la configuration urbaine, l'ensemble définissant l'" interaction site-ville " (ISV). Dans ce travail, l'amplification des ondes sismiques dans les bassins sédimentaires est modélisée numériquement en particulier pour le site test européen de Volvi (Grèce). Un modèle site-ville simplifié (remplissage supposé unidimensionnel) permet ensuite d'étudier finement le mouvement sismique en milieu urbain. Finalement, en considérant un bassin sédimentaire réel (centre de Nice) et différents modèles de ville, la réponse d'un système site-ville plus réaliste est caractérisée en tenant compte des effets de bassin. Les configurations de bassin et de ville favorables à l'ISV sont alors discutées.

Ce travail porte sur la fissuration des réparations minces en béton soumises à un chargement hygrothermique et a pour objectif l'étude du processus et des mécanismes de propagation des fissures, notamment à l'interface. La méthodologie repose sur deux approches principales. La première consiste en une étude expérimentale du comportement in situ des réparations en béton soumises à des cycles de mouillage-séchage. La seconde est une étude par modélisation numérique de la fissuration due au séchage dans les réparations minces en béton. Les résultats montrent que le séchage seul et la fissuration qui en découle ne sont pas préjudiciables à l'adhérence et que le comportement des éléments réparés est monolithique. En effet, les fissures qui atteignent l'interface sont freinées ou se propagent dans le support, mais elles ne provoquent pas le décollement de la couche de réparation. Globalement, les résultats obtenus démontrent que les réparations minces adhérentes en béton se comportent très bien au séchage et que, dans des conditions de mise en oeuvre adéquates et avec des matériaux de qualité, elles constituent donc une alternative de réhabilitation tout à fait viable dans plusieurs situations.

Les besoins de matériaux structuraux capables d'opérer au delà des températures limites d'utilisation des alliages métalliques avancés, sont à la base de nombreux travaux de recherche sur les composites à matrice céramique (CMC), renforcés par des fibres céramiques. Les perspectives d'applications sont variées pour ces matériaux : industries aérospatiales et aéronautiques (chambres de combustion, turbines, compresseurs), production d'énergie (turbines terrestres, échangeurs de chaleur, filtres à gaz, brûleurs). Toutes nécessitent une très bonne résistance aux sollicitations mécaniques à haute température, à la fois sous atmosphère oxydante et corrosive. C'est pourquoi, beaucoup d'espoirs sont mis dans les CMC car ils doivent pouvoir combiner résistances thermomécanique et thermochimique. Toutes ces pièces sont de formes complexes et nécessitent des procédés de fabrication adaptés, compatibles avec l'élaboration des CMC.<br />Cette thèse est une contribution au développement et à l'étude de filaments céramiques biphasés à base alumine-zircone résistant au fluage et à la dégradation chimique et microstructurale. Les matériaux étudiés sont des filaments biphasés expérimentaux (diamètre~quelques mm) à structure fibrillaire (CMC in situ) obtenus par co-extrusion de sol-gels ou de pâtes à base de poudre (Universités anglaises de Birmingham et Warwick) et une fibre nanocristalline (Nextel> 650, 3M) à fin diamètre (11µm) de structure homogène. Elles ont été respectivement mises au point et sélectionnées pour leurs composition et leurs microstructures très prometteuses en terme de résistance au fluage. Cette étude est concentrée sur la caractérisation mécanique à haute température de ces matériaux et surtout sur la compréhension des mécanismes de déformation et de rupture en relation avec l'évolution microsructurale. La fibre commerciale Nextel 650 est une fibre d'alumine-a (taille de grains > 0.1µm) dans laquelle des grains de seconde phase zircone sont dispersés de manière homogène en intra (5-10nm) comme en inter-granulaire (20-30nm). Bien qu'il n'y ait pas d'anisotropie morphologique des grains, il existe une forte anisotropie cristallographique. Après traitement thermique sans charge à des températures supérieures à 1200°C, on note une forte croissance des grains préférentiellement parallèle à l'axe de la fibre,phénomène de croissance obtenu aussi sous charge à des températures inférieures. Il y a une chute sensible des propriétés mécaniques en tension à haute température dès 1000°C. La concentration d'impuretés en surface de la fibre se révèle critique pour ces essais conduisant à des croissances anormales des grains d'alumine-a responsables d'une fragilisation mécanique de la fibre. Le comportement en fluage a été déterminé entre 1000 et 1300°C permettant de dégager une valeur de 2.5 pour l'exposant de contrainte et une valeur de l'énergie d'activation de 850kJ/mol. L'évolution de la microstructure vers une microstructure à grains allongés est un atout favorable pour la tenue en fluage. Une comparaison avec d'autres fibres de compositions proches (FP, Nextel 610 pour les fibres d'alumine-a, PRD-166 pour les fibres alumine-zircone et Nextel 720 pour les fibres alumine-mullite), montre que la Nextel 650 présente des propriétés intéressantes pour être utilisée dans des CMC en vue d'applications à haute<br />température jusqu'à 1200°C environ. L'étude des filaments co-extrudés alumine-zircone à structure fibrillaire a tout d'abord nécessité celle de filaments de composition chacune des phases obtenus à partir de pâtes (poudre+thermoplastique ou sol-gels). La composition de chacune des phases a été optimisée de manière à adapter la rhéologie des deux pâtes afin d'obtenir après co-extrusion et frittage, un matériau présentant le moins de défauts possibles (porosités, fissures.). La microstructure des différents filaments (biphasés ou non) a été observée afin de dégager les conséquences de la multi-extrusion sur la microstructure (alignement des phases, taille et orientation des grains). Une attention particulière a été portée à l'étude des interfaces entre les fibrilles de différentes phases du matériau co-extrudé. Il a été mis en évidence des relations d'orientation cristallographiques entre les grains juxtaposés de chacune des phases. Ces interfaces fortes sont responsables de la non bifurcation des fissures. Par des tests de flexion 4-points, on met en évidence à 1300°C, une chute des propriétés mécaniques que le matériau soit biphasé ou non. En fluage à 1300°C, les filaments co-extrudés présentent des taux de fluage supérieurs à ceux des mono-filaments d'alumine-a. On met en évidence lors du fluage, le rôle prédominant de l'alumine-a ainsi que le rôle des interfaces fortes. Les mécanismes intervenant en fluage pour chacune des phases constituant le matériau co-extrudé sont ceux qui contrôlent le fluage de chacun des types de fibrilles dans le matériau co-extrudé. La compréhension des liens existant entre propriétés mécaniques et microstructure permet d'apporter des éléments de réponses en ce qui concerne le choix entre une structure fibrillaire et une distribution homogène de seconde phase, sur le rôle des nucléants et des ajouts de frittage ainsi que sur le choix de la structure de la zircone. Ceci permet alors de proposer pour le système alumine-zircone une microstructure idéale pour les applications à haute température.

This study deals with Boundary-Domain Element Methods (BDEM) applied to small-strain elastoplasticity. The governing equations are obtained by using the Somigliana displacement identity with initial strains and unlike in Finite Element Methods (FEM), the main unknown of the resulting formulation is the strain or the stress field in the potentially plastic region. In order to solve the problem, two numerical procedures (Collocation and Galerkin methods) are implemented. It is worth noting that the regularity requirements of the unknown fields are not identical in both approaches. An implicit scheme is adopted for constitutive time integration, which leads to the well-known Return Mapping Algorithm ; moreover the Consistent Tangent Operator (CTO) is inserted in the iterative Newton-Raphson method. An unified presentation of the regularisation techniques at regular points of the boundary is given. These concepts are extended to singular boundary points by introducing the "reconstituted displacement gradient". As a result, a new integral representation of the strain field, even valid for singular boundary points, is proposed and implemented in a Collocation method. This evaluation of the boundary strain gives rise to a new Traction Boundary Integral Equation (TBIE), which can be written at boundary nodes. It is also shown that the governing equations, which take into account the Somigliana identity, result from the stationarity conditions of a fully regularised functional. This result gives an energetic meaning to the BDEM formulation. The numerical implementation of the resulting Galerkin scheme is described and a simple quadrature rule is presented to evaluate the singular double integrals. This procedure however needs to be optimised in future work. Some numerical results validate the proposed formulations and algorithms.

L'objectif de ce mémoire de thèse consiste à étudier et caractériser les propriétés de couche mince piézoélectrique de nitrure d'aluminium (AlN) utilisées comme une couche d'actionnement de micropoutres multimorphes actionnées piézoélectriquement et à évaluer leurs performances micromécaniques. Ce travail a été effectué en utilisant une méthodologie hybride basée sur l'interaction entre le modèle physique et mathématique des objets étudiés. Ces recherches ont été faites dans le cadre d'une thèse de doctorat effectuée en cotutelle entre l'Université de Franche-Comté et l'Université Technologique de Varsovie. Les deux laboratoires qui ont porté ce projet sont le Département d'Optique P.M. Duffieux de l'Institut FEMTO-ST et l'Institut de Micromécanique et Photonique. Une méthodologie hybride opto-numérique a été proposée pour étudier des microstructures. Cette méthodologie permet la caractérisation complèxe de ces échantillons en identifiant les divergences entre leur modèle physique et mathématique. Cette approche hybride, combinant les données expérimentales obtenues par l'interféromètrie optique et les techniques de nanoindentation avec les résultats de traitements numériques et les équations analytiques, a été appliquée pour étudier les micropoutres silicium où un film mince piézoélectrique d'AlN a été déposé entre les deux électrodes métalliques. Grâce à ces interractions, les propriétés de films AlN ainsi que les comportements micromécaniques de transducteurs piézoélectriques et leur fiabilité ont été déterminés. Nous avons bati un modèle physique de ces dispositifs multimorphes en utilisant la plateforme de métrologie basée sur l'interféromètre de Twyman-Green, offrant les avantages de mesure non-destructive et la haute résolution de techniques optiques. Ainsi, nous avons obtenu des données caractérisant les comportements statiques et dynamiques de micropoutres AlN, ainsi que les différentes propriétés physiques des éléments étudiés. Enfin, quelques mesures de fiabilité de nos microobjets ont permis l'évaluation de l'impact de certains paramètres géométriques et fonctionnels sur les comportements des échantillons et leur durée de vie. Le modèle mathématique proposé s'appuie à la fois sur l'utilisation d'équations analytiques et le calcul par la Méthode des Éléments Finis faisant appel au logiciel ANSYS. Ces calculs ont tenu compte de l'aspect multicouche des éléments étudiés. Ce travail de modélisation a permis d'identifier les paramètres critiques de ces microactionneurs piézoélectriques à la fois du point de vue dimensionel que matériau et de mieux comprendre leurs mécanismes de vieillisement. Par ailleurs, une étude de fiabilité a aussi été réalisée, en incluant des tests accélérés du vieillissement et de la fatigue, ainsi que une étude de la stabilité opérationnelle. Les résultats obtenus nous ont permis de mieux cerner quels sont les paramètres critiques de dommagement le plus probables de ces microobjets et estimer leur temps de vie. Enfin, l'approche opto-numérique proposée a permis d'identifier les étapes de fabrication critiques des micropoutres d'AlN afin d'optimiser leur fabrication. La méthodologie hybride proposée au cours de la thèse de doctorat a étendu la capacité métrologique des techniques d'interférométrie laser. Elle permet de développer les méthodes pour la caractérisation des microstructures, la détermination de leur fiabilité et l'assistance de leur technologie dans la réalisation des dispositifs fiables des paramètres requis. L'application de cette méthodologie a permis de bien comprendre les propriétés de films d'AlN aussi bien que les performances des micropoutres piézoélectriques. Cela peut effectuer en une augmentation de nombre des applications possibles de ces microstructures d'AlN, en améliorant leur qualité et contrôle.

Le taillage d'engrenages par fraise-mère est le procédé le plus utilisé pour la génération de dentures, notamment dans l'industrie automobile. Les exigences de productivité obligent les fabricants à augmenter considérablement les vitesses de coupe utilisées, ainsi qu'à supprimer la lubrification à l'huile entière traditionnellement employée. Une nouvelle génération de fraises-mères a été développée sur la base de l'utilisation de substrats en acier rapide fritté fortement allié, associés à de nouvelles familles de revêtements, ainsi qu'à des méthodes optimisées de tribofinition des fraises-mères. Issu de la famille des dépôts PVD, le revêtement dur et réfractaire (Ti,Al)N, en association avec le revêtement auto-lubrifiant MoS2 a montré leurs performances techniques et économiques dans ce type d'opération. Une revue des méthodes de caractérisation des revêtements a également permis de resituer l'intérêt de chacune d'elles aux différents stades de développement d'une nouvelle couche. Une étude, mettant en œuvre diverses méthodes complémentaires d'investigations, a permis de caractériser l'influence thermique et tribologique des revêtements sur les modes de formation des copeaux.

Le travail de thµese porte sur l'application de la methode non-lineaire d' homogeneisation dite du second- ordre de Ponte Casta~neda (2002) pour estimer le comportement effectif des materiaux poreux viscoplastique. A titre de rappel, cette methode est basee sur la construction des principes variationnels appropries en utilisant un composite lineaire de comparaison pour produire des evaluations correspondantes µa des milieux poreux non-lineaires. Ainsi, l'objectif principal de ce travail est de proposer un modµele constitutif general qui tient compte de l' evolution de la microstructure, et par consequent, de l'anisotropie induite par l'application de deformations nies au materiau poreux. Le modele est construit pour reproduire exactement le comportement d'un assemblage de sphere composites dans la limite des chargements hydrostatiques, et concide donc avec la limite hydrostatique du critere de Gurson (1977) pour des materiaux poreux plastiques avec des microstructures isotropes. En consequence, ce nouveau modµele ameliore les estimations d'homogeneisation existantes, lesquelles sont satisfaisantes pour de faibles triaxialites mais excessivement raides pour des triaxialites et des non-linearites elevees. En outre, les estimations obtenues par le modµele dependent de la troisieme invariable du tenseur macroscopique des contraintes, lequel porte un effet non negligeable sur la reponse eective du materiau pour de moyennes et hautes triaxialites. De plus, les resultats cites ci-dessus ont ete generalises µa des microstructures anisotropes complexes (par exemple : des microstructures avec des formes et des orientations arbitraires des pores) et a des chargements tridimensionnels, conduisant a la reponse anisotrope globale du materiau poreux. Le modele est ensuite etendu pour tenir compte de l'evolution de la microstructure lorsque le materiau est soumis µa des deformations nies. Enn, la validation du modµele propose a ete realisee par le biais de calculs par elements ¯nis sur des mi-crostructures axisymetriques periodiques, et donnent des resultats pertinents pour l'ensemble des triaxialites et des non-linearites envisagees.

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Les industries actuelles doivent mettre en place des méthodes d'analyse des risques garantissant que leurs installations suivent les normes en vigueurs et ce d'autant plus lorsque les procédures de production sont critiques (agroalimentaire par exemple).<br />Après avoir étudié la plupart des méthodes utilisées en industrie, nous avons remarqué que celles ci sont complexes, lourdes d'utilisation, sources d'oubli et d'erreur, de ré exploitation difficile, peuvent conduire à des pertes de savoir-faire. Pour pallier ces manques, nous avons proposé une méthode d'analyse qui rendue systématique permettrait la génération automatique de scénarios de danger. La méthode ScénaRisK est issue d'une combinaison base de connaissance/description procédé. Elle répond dans un premier temps à une démarche qualitative dont le but est d'assister les entreprises à la mise en place des normes actuelles par une étude basée sur des attributs qualitatifs facilement identifiables.