Ce travail porte sur l’étude de la rupture et de l’endommagement d’un assemblage boulonné constitué de tôles minces en alliage d’aluminium 6082 T6, d’épaisseur e=2 mm, en simple recouvrement. Plusieurs configurations d’assemblages (nombre et disposition des fixations) sont étudiées dans le cas de sollicitations monotones, en analysant les effets de bord. L’influence du couple de serrage et du jeu fonctionnel sera pris en compte pour l’étude du comportement global de la liaison. Une approche expérimentale a été mise en oeuvre pour analyser la chronologie des mécanismes d’endommagement en utilisant simultanément la technique d’émission acoustique (EA) et la mesure des champs par corrélation d’images digitales (CID). La technique EA a permis de suivre les évolutions des activités acoustiques avec une technique de localisation planaire en permettant de mieux cerner l’amorçage et la propagation des fissures. La technique CID confirme les scénarios d’endommagement en évaluant le champ des déformations en tout point au voisinage de la fixation. La simulation numérique par éléments finis a été utilisée afin de prédire le comportement global de ces assemblages. Les calculs sont réalisés en 3D en utilisant des éléments solides et des éléments coques et sont entrepris aussi bien en élastoplasticité sans endommagement qu’avec endommagement. La prédiction de l’endommagement a été correctement réalisée en utilisant deux modélisations : une modélisation découplée selon le modèle de Latham et Cockroft et une modélisation couplée basée sur le modèle de Gurson modifié. / This study focuses on the study of fracture and damage of a bolted assembly made up of thin sheets of aluminum alloy 6082 T6, thickness e= 2 millimeters, in single recovery. Several configurations of assemblies (number and arrangement of fasteners) are studied in monotonous solicitations, analyzing the effects of board. The influence of torque and clearance will be considered for the study of the behavior of the link. An experimental approach was implemented to analyze the sequence of damage mechanisms simultaneously using the technique of acoustic emission (AE) and measurement of fields by digital image correlation (DIC). EA Technology has tracked the evolution of acoustic activities by planar localization to better identify the initiation and propagation of cracks. The DIC technique confirms the damage scenarios evaluating, the deformation field at any point near the fastener. The finite element technique was used to predict the overall behavior of these assemblies. The calculations are performed in a 3D computer code using solid elements, shell elements and and are undertaken both in élastoplasticité without and with damage. The prediction of damage has been done using two models : modeling decoupled depending on the model of Latham and Cockroft and coupled modeling based on the model of Gurson modified.

Les méthodes de roulage à froid de barres sont largement utilisées dans les industries de transformation pour obtenir des pièces à profil complexe. Dans cette étude, des rainures circulaires ont été formées par roulage radial en utilisant deux roues. Un dispositif expérimental monté sur un tour a été conçu à cet effet. La pièce est entrainée en rotation par le tour et la pénétration des roues est assurée par un système de vérins. Le système permet de mesurer en temps réel les paramètres du procédé, en particulier l’avance des roues et la force de roulage radiale. Le comportement des 4 aciers sélectionnés a été caractérisé en traction, torsion et compression. Nous avons retenu les résultats des essais de compression, qui permettent d’obtenir des déformations équivalentes jusqu’à [epsilon] = 0,9. L’écrouissage a été caractérisé par une loi de Johnson-Cook modifiée, qui permet de rendre compte des effets thermiques et de sensibilité à la vitesse de déformation aux 2 vitesses de déformations utilisées. Les essais de roulage ont été analysés pour une large gamme de pression et de vitesses de rotation. De plus, des mesures de micro-dureté ont été réalisées dans une section axiale, ainsi que des mesures de rugosité à la surface des dents. Des simulations numériques du procédé ont été réalisées. Un maillage permettant de rendre compte des très forts gradients de déformation a été mis au point, tout en gardant des temps de calcul raisonnables. Les comparaisons avec les résultats expérimentaux montrent un bon accord sur la force de roulage radiale. De plus, nous avons pu mettre en correspondance les valeurs de micro-dureté mesurées avec les niveaux de contrainte équivalente calculés / The methods of cold rolling of rods are widely used in manufacturing industries to obtain pieces with complex profiles. In this study, profiles with circular grooves have been formed by in-feed methods using two rolls. To this end, an experimental system mounted on a lathe was constructed. The work-piece is rotated by the lathe and the penetration of the rolls is ensured by jacks. The system allows us to record the process parameters, in particular the displacement of the rolls and the radial rolling force. The material behavior of the 4 selected steels has been characterized in tension, torsion and compression. The results obtained in compression are most pertinent. They allow us to obtain effective strain up to [epsilon] = 0,9. Strain-hardening has been characterized by a modified Johnson-Cook law, which takes account of thermal effects and strain-rate sensitivity effects at the strain-rates utilized. The rolling tests have been analyzed using a wide range of jack pressures and rotation rates. In addition, micro-hardness measurements have been made in an axial section, as well as roughness measurements on the surface of the teeth. Numerical simulations of the process have been carried out. The mesh has been defined in order to account for the very strong strain gradients, while keeping a reasonable computation time. The comparisons with experimental results show a good agreement concerning the radial rolling force. The correspondence between measured micro-hardness values and calculated effective stress levels also has been established

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Un barrage est une structure qui est construite sur une rivière pour contrôler l'eau. L'un des types de barrages est un barrage en remblai. Les deux principaux types de barrages en remblai sont les barrages en terre et les barrages en enrochement, selon les matériaux utilisés dans la construction du barrage. La rupture de barrage est l'un des problèmes les plus importants de la structure des barrages. De nombreux facteurs sont à l'origine de la rupture d'un barrage. Le débordement est l'une des principales causes de rupture de barrage. Le développement de la brèche dans le barrage peut causer des dommages irréparables. La rupture de remblai a récemment attiré plus d'attention en raison de l'importance de ce problème. Cette recherche a étudié la rupture d'un barrage en remblai en raison d'un débordement. Cinq essais expérimentaux réalisés en dispositif à flume au laboratoire de l'Université Laval. Un modèle a été construit avec du till romaine 3 (T₁), un modèle a été construit avec du sable pur (T₂) et trois modèles ont été construits avec des mélanges sable-argile (T₃, T₄ et T₅). Le développement de l'érosion pour différents matériaux observé lors des essais de rupture de remblai et l'analyse des résultats sont décrits dans cette recherche. / A dam is a structure that is built across a river to control water. One of the types of dams is an embankment dam. The two principal types of embankment dams are earth dams and rock-fill dams, depending on the materials used in construction of the dam. Dam failure is one of the most important problems in dam structure. There are many factors that causes of dam failure. Overtopping is one of the main causes of dam failure. Development of the breach in the dam can cause irreparable damage. Embankment breaching has recently drawn more attention due to importance of this issue. This research studied breaching of embankment dam due to overtopping. Five experimental tests carried out in flume device in laboratory of Laval University. One model was constructed of till of romaine 3 (T₁), one model was constructed of pure sand (T₂) and three models were built of sand-clay mixtures (T₃, T₄ and T₅). The erosion development for different materials observed during embankment breaching tests and the analysis of the results are described in this research.

L’exploitation minière d’un gisement contenant des minerais sulfurés peut mener à la production d’effluents acides. En effet, les stériles sulfures exposés aux éléments atmosphériques (air, eau) s’oxydent pour produire de l’acide sulfurique. Ce phénomène se nomme drainage minier acide (DMA). Outre le pH acide, ces effluents sont caractérisés par de fortes teneurs en métaux lourds et peuvent parcourir de grandes distances par la nappe phréatique. Le présent projet de recherche étudie l’utilisation d’une barrière perméable réactive (BPR) pour le traitement du DMA. Cette technique consiste à remplacer une partie du sol ceinturant le site problématique par un matériel ayant des propriétés détoxifiantes. Le matériel réactif évalué est un dérivé de boues rouges d’aluminerie, le BauxsolTM, développé par la compagnie Virotec International inc. La simulation des BPR est réalisée en utilisant cinq colonnes de Plexiglas contenant les mélanges réactifs à tester. L’effluent acide est pompé, selon différents débits, par le bas de la colonne et dix ports d’échantillonnages permettent d’étudier l’évolution des réactions. Les résultats démontrent que cette technique est efficace pour augmenter le pH et enlever les métaux de l’effluent. Ces derniers sont majoritairement adsorbés par les boulettes de BauxsolTM. En plus d’être intéressante économiquement, cette méthode s’inscrit dans un contexte de développement durable en revalorisant un déchet industriel. / Mining of sulphide ores can lead to the formation of acidic effluents. With the contact of air and water, the sulfide phase can be oxidized to produce sulfuric acid. This process is called acid mine drainage (AMD). These effluents are characterized by high concentrations of sulphate and metals, and a pH under 4. This project studies the use of permeable reactive barriers (PRB) to treat AMD. In a PRB, a reactive material is placed in the ground subsurface by excavating the aquifer material. The reactive material studied in these experiments was a pelletized form of alkaline residues from the aluminium extractive industry. The pellets, called BauxsolTM, were provided by Virotec International Inc. Results show that a PRB using BauxsolTM can treat acid mine effluents by removing heavy metals and increasing the pH. Metals are mainly trapped inside the pellets and the carbonates, that give the alkaline properties to BauxsolTM, are in a form that is slowly leachate. Therefore, a PRB using BauxsolTM present a feasible option using an industrial waste to treat another waste.

L'étude de la stabilité aérodynamique des structures est un domaine très complexe et nécessite généralement des essais à échelle réduite en soufflerie. Ces essais doivent permettre de reproduire le comportement de la structure soumise à des instabilités aérodynamiques telles que le détachement tourbillonnaire et le flottement. Les essais sectionnels permettent de reproduire de manière fiable le comportement d'une section représentative d'une structure. Ces essais sont généralement économiques et peuvent être réalisés dans un court laps de temps, c'est pourquoi ils constituent généralement la première étape d'une série d'essais sur une structure. Historiquement, ils permettent de reproduire le comportement d'une section selon, au maximum, deux degrés de liberté (DDL). La rotation autour de l'axe longitudinal de la structure et la translation perpendiculaire à l'écoulement sont généralement modélisées alors que la translation parallèle à l'écoulement est négligée. Toutefois, il est bien connu que certains phénomènes aérodynamiques, tels que le galop, impliquent des déplacements selon les deux translations. Il est aussi fréquent que le mode de torsion d'une structure soit couplé avec un déplacement transversal ; c'est souvent le cas pour un pont élancé par exemple. Il serait donc intéressant d'étudier l'effet de l'ajout d'un troisième DDL sur la stabilité aérodynamique d'une structure. Le présent travail décrit la conception et la validation d'un montage pour essais sectionnels en soufflerie qui permet le mouvement du modèle selon trois DDL. Plusieurs améliorations, telles que l'ajout d'amortissement magnétique découplé pour chaque DDL et l'utilisation de vérins actifs permettant l'introduction d'un mouvement forcé, ont aussi été apportées au montage original à deux DDL. Les résultats de la validation montrent que l'ajout du DDL horizontal, sous certaines conditions, a une influence sur le comportement de la section, notamment lors de l'apparition du flottement.

Cette étude porte sur la Fragilisation par Hydrogène (FPH), sous voie gazeuse haute pression et à température ambiante, d'un acier à Haute Limite d'Elasticité (HLE) de grade API X80, utilisé pour la construction de pipelines, ainsi que sur la compréhension des mécanismes physiques de fragilisation associés. Ce travail s'inscrit dans un contexte de développement d'une nouvelle politique énergétique, basée sur l'utilisation d'énergies renouvelables, et dans laquelle l'utilisation de l'hydrogène, en tant que vecteur énergétique, s'inscrit pleinement. Dans cette optique, l'utilisation de pipelines en acier HLE semble être, pour le transport de l'hydrogène à grande échelle et à moindre coût, une des solutions à envisager. Celle-ci nécessite cependant de quantifier, et de comprendre, l'impact de l'hydrogène sur ces aciers. En premier lieu, ce travail s'est axé sur l'étude bibliographique des phénomènes d'adsorption, d'absorption, de diffusion, de transport et de piégeage de l'hydrogène dans les aciers. Il est s'accompagné d'un travail expérimental et numérique permettant l'implantation, dans le code de calcul par éléments finis CAST3M, d'un modèle de diffusion de l'hydrogène couplé aux champs mécaniques. En second lieu, l'influence de l'hydrogène sur les caractéristiques mécaniques de l'acier X80, de microstructure ferrito-perlitique, a été étudiée aux moyens d'essais de traction sous 300 bar d'hydrogène et à température ambiante. Une fois mise en évidence, la sensibilité de l'acier X80 à la FPH a été analysée plus en détail via la réalisation d'essais de traction à différentes vitesses de déformation, sous diverses pressions d'hydrogène, et sur des éprouvettes axisymétriques entaillées. Ces travaux ont montré que l'ampleur de la FPH varie effectivement avec les conditions expérimentales. De plus, corrélés aux résultats issus des simulations de ces essais, ils ont également mis en lumière que, dans nos conditions expérimentales et pour cet acier, la FPH est induite par trois populations distinctes d'hydrogène : l'hydrogène piégé aux interfaces ferrite/perlite, l'hydrogène adsorbé en surface, et enfin l'hydrogène réticulaire et piégé dans le volume du matériau. En dernier lieu, la réalisation d'essais de traction et de rupture de disques, durant lesquels des changements d'atmosphères ont été réalisés, ont montré une forte réversibilité de la FPH, associée à son apparition quasi immédiate dès l'introduction d'hydrogène dans l'atmosphère. Corrélés aux simulations de ces essais, ces résultats ont mis en exergue le rôle de l'hydrogène adsorbé dans les mécanismes de fragilisation de l'acier X80. Ces travaux ont également mis en évidence que l'hydrogène fortement piégé ne participe pas à la fragilisation de l'acier. Au contraire, l'hydrogène réticulaire et faiblement piégé (WB ≤ 16 kJ/mol), présent à proximité de la surface, semble amplifier l'effet fragilisant de l'hydrogène adsorbé. Au final, trois mécanismes de fragilisation, associés chacun à une des populations d'hydrogène incriminées dans la FPH de l'acier X80, sont présentés et discutés. Il ressort principalement de cette étude que l'hydrogène adsorbé, par son influence sur l'organisation des atomes du matériau en surface, a un rôle de tout premier plan dans la FPH sous voie gazeuse haute pression et à température ambiante de l'acier X80 / Manquant

Thèse de doctorat : sciences. Matériaux : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2005. / 254 réf.

Thèse de doctorat : sciences. Matériaux : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. 254 réf.