Thèse de doctorat : Sciences de l'ingénieur : génie mécanique : Metz : 2008. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. p. 37-42, 86, 128-129.

Le projet de maîtrise présenté consiste en l'étude comparative de la performance en laboratoire de matériaux granulaires (MG) stabilisés. Les travaux ont été réalisés en laboratoire à l'aide d'essais de cisaillement direct et indirect par compression non confiné sur un MG-20B. Les paramètres variés lors de l'étude sont la concentration, la teneur en eau, la proportion et le pourcentage de particules fines. Les matériaux stabilisant expérimentés proviennent de trois familles de produits : agents d'agglomération de particules (ciment type-GU), agents de cohésion chimiques (CaCb et saumure naturelle) et autres agents (polymères). Les essais ont permis de définir une matrice de produits stabilisants qui sera utilisée pour les essais à l'aide du Simulateur climatique et mécanique. Elle comprend les deux types de produits soit les produits abat-poussières (CaCh, saumure naturelle et polymère) et les produits stabilisants (ciment, polymère). Cette matrice servira lors des prochains essais en laboratoire et sur le terrain.

Dans ce travail, l'effet de la taille des cellules sur les propriétés de compression des mousses de caoutchouc de silicone avec des cellules sphériques a été étudié expérimentalement. Les mousses ont été fabriquées en utilisant une résine de silicone et des billes de polystyrène expansé (EPS) par une nouvelle technique. Les billes ont été mélangées avec la résine réactive et le mélange a été laissé à température ambiante jusqu'à ce que la résine soit durcie. Ensuite, le matériau solidifié a été chauffé pour rétracter les billes et former la structure cellulaire. Trois mousses différentes avec des tailles de cellules différentes, allant d'environ 1 mm à environ 2 mm, ont été fabriquées et testées sous compression quasi-statique. Pour chaque échantillon, le module de compression par rapport au poids et la résistance à la compression par rapport au poids ont été obtenus. Enfin, ces valeurs ont été comparées entre elles pour déterminer l'effet de la taille des cellules sur les propriétés de compression. Les résultats montrent que l'augmentation de la taille des cellules augmente la rigidité. Par exemple, l'augmentation de la taille des cellules de 1 mm à 1,5 mm à densité constante (480 kg/m³) augmente le module de compression de 17%, tandis que la contrainte de compression à 50% de déformation augmente de14%. De tous les résultats obtenus, on peut conclure que parmi les mousses de caoutchouc à cellules fermées ayant la même composition de matrice et des densités similaires, mais des tailles d'alvéoles différentes, celle ayant la plus petite taille d'alvéole donne les propriétés de compression les plus faibles par rapport au poids, tandis que celle ayant la plus grande taille d'alvéole donne le rapport le plus élevé lorsqu'elles sont lentement comprimées. / In this work, the effect of cell size on the compressive properties of silicone rubber foams with spherical cells was experimentally studied. The foams were made using a silicone resin and expanded polystyrene beads (EPS) through a novel technique. The beads were mixed with the reactive resin and the mixture was left at room temperature until the resin was cured. Then, the solidified material was heated up to shrink down the beads to form the cellular structure. Three different foams with different cell sizes, ranging from about 1 mm to about 2 mm,were made and tested under quasi-static compression. For each sample, the compressive modulus to weight ratio and compressive strength to weight ratio were obtained. Finally, these values were compared between them to determine the effect of cell size on the compressive properties. The results show that increasing the cell size increases the stiffness. For example, increasing the cell size from 1 mm to 1.5 mm at constant density (480 kg/m³) increases the compressive modulus by 17%, while the compressive stress at 50% strain increasesby 14%. From all the results obtained, it can be concluded that among the closed cell rubber foams having the same matrix composition and similar densities,but different cell sizes, the one having the smallest cell size gives the lowest compressive properties to weight ratio, while the one with the largest cell size gives the highest ratio when they are slowly compressed.

Afin d'améliorer la prédiction des lésions par les modèles virtuels de l'être humain, cette thèse propose d'étudier le comportement mécanique de l'os trabéculaire, en prenant en compte les hétérogénéités architecturales liées aux variabilités inter et intra-individuelles. Après acquisition par micro-tomographie (µCT) d'échantillons d'os trabéculaire, des essais mécaniques de compression en quasi-statique et en grandes déformations ont été menés. L'influence des variabilités inter et intra-individuelles a été étudiée afin de minimiser les dispersions usuellement rencontrées sur les réponses mécaniques. Des relations entre les principales propriétés mécaniques ont ainsi été identifiées à l'échelle mésoscopique. Une étude numérique, réalisée à partir des données tomographiques, a ensuite été menée afin de déterminer les principales propriétés architecturales des échantillons. Des relations significatives ont ainsi pu être déterminées. Des modèles Éléments Finis ont également été développés afin de contrôler rigoureusement les variabilités inter et intra-individuelles. Les résultats numériques et expérimentaux ainsi obtenus ont été confrontés, afin de caractéri-ser les effets architecturaux sur la réponse en compression de l'os trabéculaire. La cinématique de déformation a été étudiée afin d'améliorer notre compréhension du comportement de l'os trabéculaire. Un Volume Elémentaire Représentatif (VER) a également été identifié, validant l'étude expérimentale précédemment menée. Finalement, une relation originale a été mise en évidence, justifiant des varia-tions de modules apparents inter et intra-individuelles.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3761. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 140-145.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3647. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 128-135.

Reproduction de : Habilitation à diriger des recherches : Génie civil : Lille 1 : 2004. / Synthèse des travaux. N° d'ordre (Lille 1) : 431. Curriculum vitae. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 106-110. Liste des publications et des communications.

Le travail de recherche de ce mémoire, porte sur la mesure expérimentale d'empreintes résiduelles lorsque deux fils d'aluminium sont mis en contact par une force normale. Le but de la recherche, présenté en introduction, est d'établir la relation expérimentale entre la force normale de contact et la trace plastique résultante du contact entre deux cylindres croisés. Au second chapitre, l'aperçu théorique est un résumé de la mécanique de contact appliquée aux cylindres où on présente les équations relatives à des surfaces lisses et à des surfaces rugueuses. Le but est de mettre en évidence les paramètres influençant le contact. Dans le troisième chapitre, on présente les caractéristiques de l'équipement technique employé lors du travail expérimental ainsi que les équations définissant le principe de fonctionnement de la technique des jauges de déformation utilisée pour étalonner les deux montages expérimentaux. Ces derniers sont décrits dans le chapitre quatre ainsi que leurs processus d'étalonnage. Le chapitre cinq présente les résultats expérimentaux de l'aire de la trace plastique en fonction de la force normale, pour des angles d'intersection des fils de 30°,60° et 90°. L'analyse des résultats expérimentaux, dans le chapitre six, montre qu'il existe une correspondance entre les dimensions et la forme de l'aire des traces plastiques sur la surface des fils d'aluminium et la force normale appliquée au point de contact des fils croisés. L'aire de la trace plastique varie linéairement en fonction de la force normale appliquée pour les trois angles d'intersection testés, soient 30°,60° et 90°. La pente de ces droites expérimentales est pratiquement la même et l'influence de l'angle d'intersection ne semble pas avoir un effet significatif. La dispersion des résultats expérimentaux par rapport aux droites expérimentales déduites par régression linéaire est très réduite. La conclusion de ce mémoire résume la contribution du travail de recherche et énumère certains travaux futurs qui pourraient être envisagés.

La compressibilité à court terne et à long terme d’assemblages de particules de roche granitique a été étudiée lors d’essais de compression uniaxiale à l’intérieur d’une nouvelle cellule oedométrique de grand diamètre. Il a été démontré que la compressibilité à court terme est plus importante pour des assemblages de particules d’étalement granulométrique plus étalé, de faible masse volumique et pour des assemblages préalablement saturés ou humidifiés. De plus, la taille des particules de l’assemblage testé ne semble pas influencer de façon significative la compressibilité à court terme. Il a également été démontré que le ratio entre l’indice de fluage et l’indice de compressibilité, Cε, t/Cε, σ, est de 0,02 ± 0,01 pour les échantillons secs et de 0,03 ± 0,01 pour les échantillons humides. L’analyse des distributions granulométriques des échantillons testés a confirmé la relation entre le broyage et la compressibilité. / Short term and long term compressibility of assemblages of rock particles was studied through one-dimensional compression tests in a large oedometer cell. It was found that short term compressibility tends to be more important for samples with a wide grain size distribution curve, a low density and when the sample was wetted prior to the oedometer test. Additional tests on samples of different rock size reveals that the grain size effect on compressibility is negligible for the samples tested. Furthermore, the compressibility was successfully related to the breakage factor, Bg, highlighting the importance of breakage in such tests. As for long term compressibility, it appears that the ratio between the time-dependent index and the compressibility index, Cε, t/Cε, σ, tends to be a constant of about 0.02 for dry samples and 0.035 for saturated samples.

Les ciments d'aluminates de calcium (CACs) constituent un type de liant bien particulier. Présentant un durcissement rapide, ils sont aussi très résistants face aux sulfates et aux hautes températures. Ces intéressantes propriétés leur confèrent un avantage dans des domaines d'application bien précis comme les réparations rapides, les dallages industriels et l'industrie réfractaire. Ces excellentes caractéristiques mécaniques et chimiques sont associées à un mécanisme d'hydratation très particulier. En effet, les produits formés suite au contact entre l'eau et un ciment CAC sont fonction de la température atteinte pendant le durcissement et peuvent être de plusieurs formes : CAH₁₀, C₂AH₈, et C₃AH₆. Certains de ces hydrates sont dits métastables, c'est à dire qu'ils sont destinés à changer de forme selon l'évolution des conditions thermiques et hydriques du matériau. Ce phénomène, appelé la "conversion", est responsable d'une diminution des résistances mécaniques du béton durci. Quelques effondrements de structure survenus en Angleterre dans les années 1970 ont été attribués à cette conversion, laissant des aprioris négatifs sur les ciments alumineux. Maintenant que ce phénomène est mieux compris, il est plus facile de planifier et concevoir des ouvrages tout en tenant compte de cette conversion, et ainsi mieux prédire les caractéristiques d'un béton de CACs. La procédure actuelle visant à déterminer leur résistance en compression minimale nécessite l'immersion immédiate du béton frais, dans des éprouvettes scellées, à 38 °C pour une durée de 5 jours. Contraignante sur un chantier, cette procédure apparaît comme une limite à l'utilisation plus régulière des ciments alumineux en génie civil. L'objectif principal de ce projet est donc d'élaborer une nouvelle procédure d'évaluation de la résistance en compression d'un CACs, plus facile à réaliser en chantier. L'approche souhaitée est d'envoyer les éprouvettes au laboratoire, après les premières 24 heures de durcissement, qui se déroulent dans les conditions environnementales inconnues du chantier ; afin de leur faire subir une cure qui permettrait de connaître la résistance minimum garantie du béton de CACs mis en place. Un objectif secondaire de cette étude est ainsi d'établir l'influence des conditions initiales de cure (0-24 heures) sur la conversion de phase. Dans un second temps, le but à atteindre est de caractériser le comportement en compression dans le temps d'un nouveau liant, le ciment "LBC". L'impact du changement de certains paramètres de base (ratio E/C, type de granulats, températures des matériaux et adjuvantation) est aussi étudié. L'étude de différentes températures de cure démontre que plus elles sont élevées, plus la conversion survient rapidement. Pour le Ciment Fondu, elle se produit en 120 jours à 23 °C, en 14 jours à 38 °C et enfin en 1 à 2 jours de cure dans un environnement à 50 °C. Peu importe le traitement thermique et l'état d'hydratation initial (premières 24 heures), la résistance à long terme après conversion est similaire. Pour le liant LBC, les chutes de résistances associées à la conversion sont moins importantes que pour le Ciment Fondu, et les gains de résistances à long terme sont observés dans le cas des cures où les éprouvettes sont immergées dans l'eau.