Une nouvelle technique qui localise et identifie les éléments fluorescents dans un échantillon a été développé. Cette modalité d'imagerie pratique utilise une source de rayons X poly-chromatique pour irradier l'échantillon et favoriser l'émission de fluorescence. De nombreux facteurs qui affectent l'ensemble du système comme l'atténuation, l'auto-absorption de l'échantillon, la probabilité de fluorescence et la diffusion Compton ont été pris en compte. Ensuite, un système de détection efficace a été établi pour acquérir les données de fluorescence optimales et discriminer entre les éléments en fonction de leur fluorescence caractéristiques. Ce dispositif, couplé avec une technique de reconstruction d'image approprié conduit à une image détaillée à deux dimensions. Par rapport aux techniques classiques de reconstruction d'image, la méthode de reconstruction développée est une technique statistique qui a une convergence appropriée vers une image avec une résolution acceptable. En outre, c'est une technique simplifiée qui permet l'imagerie de nombreuses applications différentes. / A new technique that localizes and identifies fluorescing elements in a sample wasdeveloped. This practical imaging modality employs a polychromatic X-ray source toirradiate the sample and prompts the fluorescence emission. Many factors affecting thewhole system like attenuation, sample self-absorption, probability of fluorescence andCompton scattering were taken into account. Then, an effective detection system wasestablished to acquire the optimum fluorescence data and discriminate betweenelements depending on their characteristic fluorescence. This set-up, coupled with anappropriate image reconstruction technique leads to a detailed two-dimensional image.Compared to the conventional image reconstruction techniques, the developedreconstruction method is a statistical technique and has an appropriate convergencetoward an image with acceptable resolution. Moreover, it is a simplified technique thatallows the imaging of many different applications.

Capturer le CO2 est devenu un domaine de recherche important en raison principalement des forts effets de serre dont il est jugé responsable. La formation d'hydrate de gaz comme technique de séparation montre un potentiel considérable, d'une part pour sa faisabilité physique et d'autre part pour une consommation énergétique réduite. En bref, les hydrates de gaz (clathrates) sont des composés ″cages″ non-stoechiométriques, cristallins comme la glace et formés par une combinaison de molécules d'eau et de molécules hôtes convenables, à basses températures et pressions élevées. Puisque la pression exigée pour la formation d'hydrate de gaz est généralement forte, il est judicieux d'ajouter du bromure tétra-n-butylique d'ammonium (TBAB) comme promoteur de formation d'hydrate de gaz. En effet, le TBAB permet généralement de réduire la pression exigée et/ou d'augmenter la température de formation aussi que de modifier la sélectivité des cages d'hydrates au profit des molécules de CO2. TBAB participe à la formation des cages par liaisons ″hydrogène″. De tels hydrates sont nommés "semi-clathrate hydrates". Évidemment, des données d'équilibres de phase fiables et précises, des modèles thermodynamiques acceptables, et d'autres études thermodynamiques sont requises pour concevoir des procédés de séparation efficaces utilisant la technologie mentionnée ci-dessus. Dans ce but, des équilibres de phase de clathrate/semi-clathrate hydrates de de divers mélanges avec des gaz contenant CO2 (CO2 + CH4/N2/H2) ont été mesurés, ici, en présence d'eau pure et de solutions aqueuses de TBAB. La partie théorique de la thèse présente un modèle thermodynamique développé avec succès sur la base de la théorie des solutions solides de van der Waals et Platteeuw (vdW-P) associée aux équations modifiées de la détermination des constantes de Langmuir des promoteurs d'hydrates pour la représentation/prédiction des équilibres en présence de ″semi-clathrate hydrates″ de CO2, CH4, et N2. Plusieurs tests de cohérence thermodynamique basés soit sur l'équation de Gibbs-Duhem, soit sur une approche statistique ont été appliqués aux données d'équilibre de phase des systèmes de ″clathrate hydrates″ simples/mélanges afin de statuer sur leur qualité. / CO2 capture has become an important area of research mainly due to its drastic green-house effects. Gas hydrate formation as a separation technique shows tremendous potential, both from a physical feasibility as well as an envisaged lower energy utilization criterion. Briefly, gas (clathrate) hydrates are non-stoichiometric, ice-like crystalline compounds formed through a combination of water and suitably sized guest molecule(s) under low-temperatures and elevated pressures. As the pressure required for gas hydrate formation is generally high, therefore, aqueous solution of tetra-n-butyl ammonium bromide (TBAB) is added to the system as a gas hydrate promoter. TBAB generally reduces the required hydrate formation pressure and/or increases the formation temperature as well as modifies the selectivity of hydrate cages to capture CO2 molecules. TBAB also takes part in the hydrogen-bonded cages. Such hydrates are called "semi-clathrate" hydrates. Evidently, reliable and accurate phase equilibrium data, acceptable thermodynamic models, and other thermodynamic studies should be provided to design efficient separation processes using the aforementioned technology. For this purpose, phase equilibria of clathrate/semi-clathrate hydrates of various gas mixtures containing CO2 (CO2 + CH4/N2/H2) in the presence of pure water and aqueous solutions of TBAB have been measured in this thesis. In the theoretical section of the thesis, a thermodynamic model on the basis of the van der Waals and Platteeuw (vdW-P) solid solution theory along with the modified equations for determination of the Langmuir constants of the hydrate formers has been successfully developed to represent/predict equilibrium conditions of semi-clathrate hydrates of CO2, CH4, and N2. Later, several thermodynamic consistency tests on the basis of Gibbs-Duhem equation as well as a statistical approach have been applied on the phase equilibrium data of the systems of mixed/simple clathrate hydrates to conclude about their quality.

Dans l'industrie métallurgique, le refroidissement est une étape fondamentale qui permet de donner certaines qualités aux matériaux (résistance mécanique, souplesse). L'impact d'un spray est une méthode de refroidissement connue mais mal comprise, limitant aujourd'hui ses champs d'applications. Cette thèse vise à mettre en place un outil numérique apte à l'étude et à l'optimisation futur du refroidissement par spray. La littérature met en évidence la multitude des mécanismes du refroidissement, et le peu d'informations sur les liens entre ces mécanismes et les caractéristiques du spray (diamètre, vitesse et répartition spatiale des gouttes). Pour simuler le refroidissement, on propose de séparer l'étape d'écoulement du spray de celle du calcul du refroidissement de la plaque. Une corrélation sur la densité de flux de chaleur issue de la littérature permet de lier les deux étapes. Une analyse poussée du spray est réalisée grâce à plusieurs outils expérimentaux: Analyseur à Phase Doppler, caméra rapide, mesure de débit surfacique. Les éléments clefs pour caractériser puis initialiser le spray dans la simulation sont ainsi mis en évidences. La méthode d'initialisation, la configuration numérique (Euler-Lagrange, modèle RANS k-ω), ainsi que le domaine de calcul sont validés avec l'écoulement d'un spray libre. La méthode est ensuite utilisée pour simuler l'écoulement du spray en présence d'une plaque. Finalement, le refroidissement d'une plaque est simulé. On obtient la densité de flux de chaleur extraite de la plaque en fonction des caractéristiques du spray. Cette thèse soulève des questions sur des points de simulation couramment utilisés mais menant à des erreurs dans le calcul du refroidissement / In the metallurgy industry, the cooling is a fundamental stage which allows to bring certain qualities to materials (mechanical resistance, flexibility). The impact of a spray is one known process but it is not well understood, limiting its today's scopes. This thesis aims at developing a simulation procedure, in order to obtain a useful numerical tool for the study and the future optimization of the spray cooling. Literature highlights the multitude of the mechanisms of spray cooling, but also the few existing information linking these mechanisms and the characteristics of the spray (diameter, speed and space distribution of droplets). In order to simulate the spray cooling, one proposes to split this process in two stages, the spray flow and the calculation of the cooling. Based on the literature, a correlation on the density of flow of heat removed from the plat is used to link the two stages. A full spray characterization is realized thanks to several experimental tools: Phase Doppler Analyser, speed-camera, measure of surface liquid flow density. Key elements required to characterize and also to initialize the spray in the simulation, are highlighted as well. The method of initialization, the numerical configuration (Eulerian-Lagrangian simulation, RANS k-ω turbulence model), as well as the domain of calculation are validated with the simulation of a free-fall spray. The method is then used to calculate characteristics of the spray in the presence of a surface. Finally, the cooling of plate is simulated, bringing results on the heat flow density removed from the plate in accordance with characteristics of the spray. Main results concern the highlighting of major points of simulation communally used but leading to error in the cooling simulation

Cette thèse de doctorat se consacre à l’analyse de périodiques créés au cours du XXe siècle par des cinéastes et des plasticiens à l’œuvre dans le champ des avant-gardes et du cinéma expérimental. Les revues forment des objets plastiques et spéculatifs, complexes et composites de par les relations qui se nouent entre le texte et l’image, les montages qui se créent et le défi que constitue la transposition des images filmiques. En quoi ces revues d’artistes témoignent-elles d’une recherche expérimentale ? Comment les revues d’artistes participent-elles à une histoire critique et plastique des formes cinématographiques ? L’étude tente de comprendre les manières originales dont les cinéastes et les plasticiens se saisissent des revues afin d’élaborer, défendre, documenter, objectiver et analyser certains paradigmes cinématographiques. À quels titres les revues deviennent elles-mêmes des propositions expérimentales, des laboratoires de recherche sur les liens entre l’image et le texte ? Nous observerons comment, grâce à leurs propositions techniques, graphiques et visuelles propres, les revues exposent certains enjeux matériels, poétiques, plastiques et théoriques propres à l’image cinématographique, comment elles questionnent le regard. Les revues offrent des plateformes de diffusion et de dissémination esthétiques, servent à ouvrir des réseaux de circulation pour les idées, singulières ou collectives, des rédacteurs en chef. Comment accompagnent-elles leurs efforts dans la construction d’un milieu cinématographique alternatif ? Les revues Dada I de Tristan Tzara et Hans Arp (1916), Dada Sinn der Welt de John Heartfield et George Grosz (1921), Le Promenoir de Jean Epstein, Pierre Deval et Jean Lacroix (1921-1922), G. für elementare Geschaltung de Hans Richter (1923-1926), Close Up du groupe Pool composé de Kenneth Macpherson, Bryher et H.D. (1927-1933), Film Culture de Jonas Mekas (1955-1996) et Cantrill’s Filmnotes d’Arthur et Corinne Cantrill (1971-2000) forment le corpus de cette thèse qui vise à contribuer à une histoire plastique des publications expérimentales. / This PhD thesis focuses on analyzing periodicals created during the XXth Century by both visual artists and filmmakers operating in the realm of avantgardes and experimental cinema. The journals become plastic, conceptual, complex, and composite objects because of the interplay between text and image as well as the reproduction of images and realization of photomontages. How these artists’ journals show signs of an experimental approach ? How do artists’ journals contribute to the critical and plastic history of film ? The dissertation aims to understand the unique ways the visual artists and filmmakers make use of the journals to create, defend, document, visualize and analyze some cinematic paradigms. To what extent the journals become in turn experimental works about the relationships between text and image ? We will study how magazines exhibit various plastic, aesthetical, theoretical, and poetical dimensions at stake in the cinematic image, relying on specific technical, graphic and visual undertakings, and how they call into question the perception. Journals become instrumentalized in ensuring the movement of the editors’ ideas, either collective or indivuals. How do journals support the editors’ efforts in building an alternative cinema domain ? Dada I edited by Tristan Tzara and Hans Arp (1916), Dada Sinn der Welt by John Heartfield and George Grosz (1921), Le Promenoir by Jean Epstein, Pierre Deval and Jean Lacroix (1921-1922), G. für elementare Geschaltung by Hans Richter (1923-1926), Close Up by Kenneth Macpherson, Bryher and H.D. (1927-1933), Film Culture by Jonas Mekas (1955-1996) and Cantrill’s Filmnotes by Arthur et Corinne Cantrill (1971-2000) form the corpus of this PhD thesis, which aims to contribute to a plastic history of experimental publications.

Nous souhaitons penser l’improvisation théâtrale « libre » dans une continuité de nature avec le théâtre à deux temps. L’improvisation théâtrale s’est en effet déterminée au cours des quarante dernières années comme un champ à part, avec son histoire et ses règles propres. En nous consacrant à l’improvisation « libre », nous considérons une improvisation qui ne fait pas intervenir a priori de structure d’ensemble, de règles formelles ou stylistiques, qui laisse aux improvisateurs la responsabilité de les déterminer eux-mêmes. Si ce type d’improvisation est courant en musique ou en danse, il reste rare ou ponctuel au théâtre. C’est à travers la notion d’acteur-créateur, telle que l’ont définie Alain Knapp et le Théâtre-Création, que nous la retrouvons. Ce groupe (Lausanne, 1968–1975) a été l’un des premiers en Europe à produire des spectacles improvisés sur des thèmes proposés parle public. Alain Knapp, en héritier de Brecht, nous aide à penser un acteur-créateur qui se distingue de l’improvisateur contemporain par son autonomie créatrice, et par l’attention qu’il porte à l’inscription de ses actes artistiques dans un contexte et une histoire. Revenant à aujourd’hui, nous réinvestissons cette notion d’acteur-créateur à travers celle de performativité. Un ensemble d’expériences et un laboratoire de recherche-action centré sur les perspectives (viewpoints) nous permettent de développer une conception pratique de l’improvisation comme étude d’un contexte par un répertoire. Enfin, ayant explicité quelle liberté est à l’oeuvre dans l’improvisation « libre »et comment la reconnaître, nous décrivons le continuum qui relie cette dernière à la représentation verrouillée. / We want to think of free-improvisation in theater in a continuity with traditional theatre. Theatrical improvisation has indeed grown over the last forty years as a separate field, with its ownrules and history. By dedicating ourselves to free-improvisation, we concentrate on an improvisation that does not involve a preconceived overall structure, or formal or stylistic rules, which leaves improvisers with the responsibility to decide them on the spot. Whereas common in music and dance, free-improvisation is rare or occasional in theatre. It is approached through the notion of actor-creator, as it was defined by Alain Knapp and the Théâtre-Création. This group (Lausanne,1968-1975 ) was one of the first in Europe to perform improvised plays on themes proposed by the audience. Drawing a lot from Brecht, Alain Knapp’s actor-creator has a creative autonomy and pay great detail to the way his artistic acts are inscribed in a given background and history.This distinguishes him from contemporary improvisers. Back to the present, we renew the notion of actor-creator through performativity. A set of experiments and a laboratory focused on Mary Overlie’s Viewpoints allow us to develop a practical approach to improvisation as a study of a context through a repertoire. Finally, having explained which idea of liberty is at work in free-improvisationand how to recognize it, we describe a continuum that connects it to set performances.

Une connaissance plus approfondie du comportement des roches argileuses, et plus particulièrement de leur tenue, s'avère aujourd'hui indispensable dans le cadre de plusieurs thèmes de recherche d'importance croissante : comme couverture des réservoirs pétroliers pour la production d’hydrocarbures et la séquestration de CO2, ou en tant que roche hôte pour le stockage des déchets nucléaires en couches géologiques profondes. Ces roches sont particulièrement difficiles à caractériser expérimentalement du fait de leur très faible perméabilité et de leur sensibilité à l'eau. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la compréhension des couplages hydromécaniques intervenant dans ces matériaux. Tout d’abord, une contribution à la caractérisation de l’évolution de la structure des roches argileuses soumises à un chargement mécanique est apportée. A cet effet, un essai de compression uniaxiale sur l’argilite de Tournemire associant des observations au MEB et une méthode de corrélation d’images numériques est proposé. Par la suite, des simulations numériques des essais œdométriques ont été réalisées pour appréhender l'influence des propriétés poromécaniques, en particulier de la faible perméabilité sur le comportement de l'échantillon. L’étude des équations de diffusion et les simulations numériques effectuées nous permettent de proposer une méthode de détermination de la perméabilité intrinsèque de ces matériaux. Dans la dernière partie, une étude du comportement d’une roche couverture d’un réservoir pétrolier à grande échelle est réalisée sur un cas synthétique 3D. L’objectif de ce chapitre est d’étudier les variations du champ de contrainte au sein de la couverture au cours de la production du réservoir / Knowledge of shale poromechanical behavior is essential for various environmental issues such as CO2 deep geological storage, high level radioactive waste storage, oil field abandonment… Furthermore, due to their good confinement properties, there are considered as potential host rocks for high level radioactive waste storage. However, their experimental characterization is very complex because of their very low permeability and their saturating fluid sensitivity. The main objective of this study is to improve knowledge of hydromechanical coupling of such a material. To study the structure of argillites under stress, SEM in-situ uniaxial compression test is performed on parallelepiped sample; compression orientation is perpendicular to bedding planes direction. Correlation techniques are used to estimate strain distributions. Second part underlines the key points of shale experimental characterization using the framework of Biot’s mechanics of fluid saturated porous solids. Shales are well known as a more or less transverse isotropy material. The complete methodology to conduct œdometric tests on such sensitive and weakly permeable material is described. Measurements realized on Tournemire argillite are proposed and a comparison with the poroelastic parameters of Meuse / Haute-Marne is given. Furthermore, to investigate hydromechanical coupling, a transverse isotropic poroelastic model is used to estimate the influence of anisotropy on diffusion characteristic time. The experimental data are used in numerical simulations to estimate the intrinsic permeability of the samples. In the last part, the caprock behavior of a petroleum field is studied at large scale with a 3D synthetic model (finite element analysis). The purpose of this last chapter is to study changes in stress field during the oil production

Depuis une quinzaine d’années, les matériaux poreux de type Metal Organic Frameworks (MOFs) offrent de nouvelles perspectives dans le cadre du stockage d’hydrogène par adsorption. Ces matériaux possèdent une structure et un réseau de pores particulièrement bien adaptés à l’adsorption des gaz. Ainsi, le téréphtalate de Chrome (III) (MIL-101(Cr)), composé chimiquement très stable, possède une grande capacité de stockage de l’hydrogène, du dioxyde de carbone et du méthane. Afin de renforcer sa capacité de stockage d’hydrogène, un dopage au charbon actif (AC) du matériau a été envisagé. Les synthèses des matériaux dopés et non-dopés ont été réalisées et, pour cela, différents agents minéralisants (acide fluorhydrique, acide acétique et acétate de sodium) ont été testés. Les matériaux synthétisés furent caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), par microscopie électronique à balayage (MEB), par analyses thermogravimétriques (ATG) et par adsorption d’azote à 77K. Les capacités de stockage d’hydrogène de ces matériaux à 77 K et 100 bar ont été évaluées par mesures des isothermes d’adsorption d’hydrogène, réalisées par méthodes volumétrique et gravimétrique. Les résultats obtenus par ces deux méthodes sont en parfait accord et le matériau composite affiche une capacité d’adsorption de 13.5 wt%, qui est supérieure à celle du matériau non dopé (8.2 wt% dans les même conditions expérimentales). Les cinétiques d’adsorption ont été mesurées à 77 K par méthode volumétrique. Les résultats obtenus ont été comparés au modèle de la force motrice linéaire, Linear Driving Force (LDF). Un modèle de diffusion dépendant de la température a été développé afin de tenir compte des variations de températures qui se produisent durant le processus d’adsorption. / Since the last 15 years, the porous solids such as Metal-Organic Frameworks (MOFs) have opened new perspectives for the development of adsorbents for hydrogen storage. The structure and the pore networks of these materials are especially adapted to the adsorption of gases. The chromium (III) terephthalate-based MIL-101(Cr) is a very stable material which exhibits good adsorption uptakes for hydrogen (H2), carbon dioxide (CO2) and methane (CH4).In this study, syntheses were carried out by different ways and several mineralizing agents such as hydrofluoric acid (HF), acetic acid (CH3COOH) and sodium acetate (CH3COONa) have been tested. Moreover, Activated Carbon (AC) has been introduced in the framework to create an AC incorporated composite material with an enhanced specific surface area. Conventional techniques such as powder X-ray diffraction (PXRD), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA) and nitrogen (N2) adsorption isotherms at 77 K were used for materials characterizations.In the aim to evaluate hydrogen storage capacities of these materials, hydrogen adsorption isotherms were measured at 77 K via both volumetric and gravimetric methods, and the obtained results are in good agreement. A hydrogen uptake value of 13.5 wt% has been measured at 77 K and 100 bar for the composite material which shows a great improvement of hydrogen capacity compared to the pristine MIL-101(Cr) (8.2 wt%).Finally, hydrogen adsorption kinetics has been measured at 77 K using volumetric method. The obtained results were compared to the Linear Driving Force (LDF) and a temperature dependent diffusion model was also considered to take into account the temperature variations which occur during the adsorption process.

Cette thèse s’inscrit dans le programme de recherche beyond the sea® visant à développer la traction de navire de commerce par des kites géants. Le but est d’utiliser l’énergie du vent, et ainsi de réduire la consommation de carburant des navires et réduire les émissions polluantes. Un tel projet demande de nombreux développements et actions scientifiques, en particulier pour prédire le comportement des cerfs-volants géants et des navires associés. Pour cela des modèles sont développés, mais ces modèles doivent être confrontés à des mesures pour en estimer la validité. Cette thèse a donc pour objectif de mesurer les interactions entre le kite et le navire, à une échelle limitée par rapports aux navires visés par le programme global. Des mesures ont donc été réalisées sur un navire de pêche de 13 m, puis sur un bateau expérimental de 6 m spécialement conçu à cet effet. De plus, des mesures ont aussi été menées à terre pour évaluer uniquement les performances du kite. Chacune de ces campagnes expérimentales mettait en oeuvre un dispositif de mesure complexe, ainsi qu’un système automatique de contrôle du vol du kite. En plus de fournir des données de qualité à destination de la science, les outils développés au cours de cette étude peuvent être utilisés directement par les partenaires industriels du projet beyond the sea®. / This study is part of the research program beyond the sea® aiming to develop kites as auxiliary propulsion devices for ships. The goal is to use the energy of the wind to save fuel and reduce harmful emissions. Such a project needs numerous developments and scientific actions, particularly to model the behavior of giant kites and associated ships. However these models must be compared to measurements to assess their validity. This study is then focus on the measurements of the interaction between kites and ships, at a limited scale in comparison to the real scope of the project. Thus measurement campaigns were carried out on a 13-meter long trawler, and on a 6-meter long experimental platform specifically designed. Another experimental campaign was also carried out onshore to assess the aerodynamic specs of the kite. Each of these three campaigns was based on a complex experimental set-up, including an automatic kite control system. In addition to provide a valuable data set for further scientific analyses, this study provided also tools which can be used by the industrial partners of the beyond the sea project®.

Les résines époxy renforcées par des nodules thermoplastiques sont largement utilisées dans les matériaux composites à matrice organique de l’industrie aéronautique. Dans le cas particulier des stratifiés, les résines époxy déterminent la résistance du milieu inter-laminaire au délaminage. Ce processus de décohésion macroscopique apparaît classiquement lors d’un impact dynamique et compromet fortement l’intégrité des structures composites légères. Pourtant, les modèles cohésifs actuels ne sont pas prévus pour la simulation du délaminage sous sollicitation rapide. Notamment, l’influence présumée de la dynamique sur la rupture du milieu inter-laminaire riche en résine époxy n’est pas prise en compte. Par conséquent, cette recherche consiste à caractériser l’initiation et la propagation de fissure dans une résine époxy sous chargement dynamique. Dans cet objectif, des éprouvettes entaillées sont fabriquées à partir de la résine époxy Hexply RM21 spécifique du domaine aéronautique. Un protocole expérimental est développé et validé afin d’estimer les ténacités d’initiation et de propagation d’une éprouvette chargée en flexion 3-points par un vérin hydraulique. Les essais réalisés démontrent que la ténacité dynamique augmente fortement avec la vitesse de propagation de fissure, à l’inverse de la ténacité d’initiation qui diminue avec la vitesse d’impact. Ces évolutions sont cohérentes avec les micrographies réalisées post-mortem qui présentent une augmentation des mécanismes de rupture. Finalement, une loi cohésive est définie et identifiée pour prendre en compte l’influence de la dynamique sur l’initiation et la propagation d’une fissure dans la résine époxy étudiée. / Epoxy resins toughened with embedded thermoplastic particles are classically used in the aeronautical composites manufacturing. As matrix into laminated composites, epoxy resins determine the delamination resistance of the interlaminar field. The delamination process is a large decohesion that often occurs during impact loadings and it critically compromises the integrity of the light weight composite structures. However, most of the cohesive zone models are not intended to simulate delamination under high rate loadings. In particular, these models do not consider the expected effects of loading rate on fracture behaviour of the resin-rich interlaminar field. Therefore, this research aims at characterizing crack initiation and propagation in epoxy resins under dynamic loadings. For that purpose, we manufacture notched specimens made of pure Hexply RM21 epoxy resin which is mainly used in aeronautics. An experimental procedure is developed and validated in order to estimate initiation and propagation fracture toughness on a 3-points bending test associated to a servo-hydraulic testing machine. Experimental results demonstrate that the dynamic fracture toughness highly increases with the crack propagation speed while the initiation toughness decreases with the impact velocity. These evolutions are consistent with post-mortem micrographic observations that show intensifying fracture mechanisms. Finally, a cohesive law is defined and identified to take into account the dynamic dependency of crack initiation and propagation in the considered epoxy resin.

Ces travaux visent à améliorer la biofidélité des modèles virtuels de l’être Humain. Les statistiques montrent que la tête humaine est fréquemment sujette à des traumatismes cérébraux, des lésions et autres blessures. Une attention particulière sera donc donnée à la modélisation de la tête. Afin de mieux prédire les mécanismes lésionnels de la tête, la biofidélite des modèles doit être améliorée, pour cela les effets du fluide situé à l’intérieur de la tête doivent être pris en compte. Cependant, la modélisation des interactions entre un fluide corporel visqueux et un matériau mou comme le cerveau reste un verrou scientifique. Il est proposé d’étudier en détail la modélisation des interactions fluide-structure entre un fluide et un corps mou. Premièrement, une étude bibliographique détaillée sur les méthodes numériques de modélisation des interactions fluides-structure a permis d’évaluer chacune d’elles et de juger de celle qui est la mieux adaptée pour la résolution de la problématique. Deuxièmement, lors de travaux de thèse précédents, une expérience a été réalisée montrant l’influence du liquide cérébrospinal sur la cinématique du cerveau lors d’un chargement dynamique. Cette expérience est utilisée dans un premier temps pour caractériser numériquement le gel silicone Sylgard 527 utilisé comme substitut de cerveau. Dans un second temps des méthodes de couplage partitionné disponible dans le code commercial LS-Dyna ICFD sont utilisées pour modéliser l’expérience. Bien que les modèles de gel précédemment caractérisés ont été utilisés, la version avec fluide n’a pas pu être modélisée avec succès. Troisièmement, un code de couplage partitionné est donc développé. Il consiste en un middleware écrit en C++ couplant deux codes éprouvés, OpenFOAM et LS-Dyna pour la modélisation du fluide et du solide respectivement. De plus, parce que très peu d’essais expérimentaux utilisables pour la validation de code d’interaction fluide-structure sont disponibles dans la littérature, une expérience permettant cela a été réalisée dans une soufflerie. La comparaison des prédictions numériques avec les résultats expérimentaux est prometteuse et donne des résultats globaux satisfaisants. Les points qui ne peuvent pas être validés nécessitent de plus amples investigations et permettront d’améliorer les techniques de modélisations et le développement du code. / The purpose of this work is to improve the biofidelity of the human body models. The work is focused on the human head as it is one of the most injured part. In order to improve the traumatic brain injury onset and mechanism, the biofidelity of the head models has to be increased, thus, the fluids embedded inside the head has to be taken into account. Nevertheless, the modelling of the interactions occurring between the viscous corporal fluids and the soft matter as the brain remains a challenge. This study intends to investigate the fluid-structure interactions between a soft structure and a fluid. Firstly, in order to found the most relevant methods to solve the problem, a deep literature survey has pointed-out all the numerical methods available nowadays. Secondly, in a previous PhD work an experimental test has been carried-out to demonstrate the influence of the cerebrospinal fluid on the brain kinematics under dynamical load case. On one hand, the Silicon Sylgard 527 gel used as brain substitut has been characterized . Subsequently the partitioned coupling methods available in LS-Dyna ICFD have been assessed to model the experiment. Although, the previous characterized gel model has been used, the experiment has been unsuccessfully completed. Accordingly, it has been decided to develop an in-house coupling code. Thirdly, a partitioned coupling code has been developed. It is a middleware in C++ between two well establishing solvers OpenFOAM and LS-Dyna respectively for the fluid and the solid. Because there is very few experimental tests for the coupling code validation, it has been carried-out in this work a fluid-structure interaction experiment involving a soft plate in a wind channel. This appealing experiment allows the scientific community to validate easily their coupling algorithms. Subsequently, the developed coupling code is used to model the wind channel. The results depict a good overall agreement between the experiment and the simulation. Nonetheless, in order to get validated results further investigation are required mainly about the flow modelling.