A busca por uma terapia não-cirúrgica para o tratamento da fissura anal crônica resulta de que a esfincterotomia, a despeito de eficaz para a cura da fissura anal, pode levar a graus variáveis de incontinência fecal. Poucos estudos comparativos contemplando o emprego de bloqueadores de canais de cálcio podem ser identificados. Associadamente, a evidência científica acerca da eficácia do cloreto de betanecol para o tratamento da fissura anal crônica é pouco robusta na literatura mundial e nula em nosso meio. O objetivo do presente estudo foi analisar comparativamente os resultados de eficácia, segurança e recidiva associados ao emprego de duas modalidades de tratamento farmacológico tópico: o cloridrato de diltiazem e o cloreto de betanecol. Trata-se de estudo retrospectivo e uni-institucional. Entre janeiro de 2001 e abril de 2005 foram avaliados os prontuários médicos relativos a 332 pacientes com diagnóstico de fissura anal crônica. Dos 332 pacientes cujos prontuários médicos foram revisados, 30 pacientes submetidos a tratamento com diltiazem gel 2% (grupo D) e 30 submetidos a tratamento com betanecol gel 0,1% (grupo B) foram selecionados. Uma vez indicado o tratamento clínico da fissura anal crônica, este tinha duração de oito semanas para os grupos D e B. Todos os pacientes eram orientados para realizar a aplicação tópica do gel contendo o princípio ativo após higiene local e na freqüência de duas vezes ao dia. Os pacientes eram entrevistados após uma e oito semanas do início do tratamento. Sucesso do tratamento no presente estudo foi definido como a ausência de sintomas ao final do tratamento com ou sem a cicatrização da fissura anal. A recidiva foi definida no presente estudo como a presença de sintomas após ter sido diagnosticado sucesso do tratamento. Com relação ao sexo, no grupo D haviam 13 (43,3%) pacientes do sexo masculino e no grupo B, 11 (36,7%) p=0,598 . Com relação à idade, a mediana no grupo D foi de 36 (19-76) anos e no grupo B foi de 39 (20-75) anos p=0,937. No que se refere à duração dos sintomas conforme o grupo de estudo, o grupo D apresentou mediana de 11 (2 82) meses e o grupo B, de 12 (2 276) meses - p=0,958. Com relação à distribuição da casuística conforme a localização da fissura anal, no grupo D, ela estava localizada na região posterior em 22 (73,4%) pacientes; na região anterior, em seis (20%); em posição lateral, em um (3,3%) caso; e havia uma fissura anterior e outra posterior em outro (3,3%) caso. No grupo B, havia 17 (56,7%) pacientes com fissura posterior e 13 (43,3%) com fissura na localização anterior p=0,899. No que se refere à distribuição da casuística conforme a presença de sintomas e cicatrização da fissura analisadas sete dias após o início do tratamento, no grupo D foram observados seis (35,3%) pacientes com sintomas; no grupo B, esses eram 11 (68,8%) p=0,055. No que se refere à cicatrização da fissura anal após sete dias de tratamento, no grupo D foram observados três (17,6%) pacientes com fissura cicatrizada; no grupo B foram identificados quatro (25%) pacientes p=0,688. Ao final de dois meses de tratamento, nos grupos D e B, 11 (36,7%) pacientes ainda apresentavam sintomas enquanto 19 (63,3%) pacientes se encontravam sem sintomas. Com relação à cicatrização da fissura ao final do tratamento, no grupo D, 16 (53,3%) pacientes evoluíram com cicatrização e no grupo B, 15 (50%) pacientes apresentaram cicatrização p=0,796. Ao final do tratamento, ambos os grupos apresentavam 19 (63,3%) pacientes com sucesso. Com relação à necessidade de tratamento cirúrgico durante o tempo de acompanhamento do estudo, no grupo D, nove (30%) pacientes foram operados e no grupo B, 11 (36,7%) pacientes foram submetidos a tratamento cirúrgico p=0,584. Com relação à ocorrência de complicações associadas ao tratamento, três (10%) dos pacientes no grupo D apresentaram complicações. No grupo B, complicações ocorreram em somente um caso (3,3%) p=0,612. A recidiva sintomática ocorreu em 4 (21%) de 19 pacientes submetidos ao tratamento com sucesso com o emprego do diltiazem e foi a mesma (21%) para os pacientes tratados por betanecol. A mediana do intervalo de tempo (meses) até o diagnóstico da recidiva no grupo D foi de 16 (10-24) meses. No grupo B, o intervalo médio até o diagnóstico de recidiva foi de 7,5 (2-15) meses p=0,147. As conclusões do presente estudo sobre o emprego do diltiazem e do betanecol tópicos para o tratamento clínico da fissura anal foram: 1. é possível que o emprego do diltiazem no tratamento clínico da fissura anal esteja associado a resposta clínica mais precoce; 2. ao final do tratamento clínico de mesma duração, diltiazem e betanecol são igualmente eficazes; 3. diltiazem e betanecol têm perfil de utilização seguro e estão ambos associados a baixa ocorrência de complicações e efeitos colaterais; 4. a ocorrência de recidiva após sucesso do tratamento clínico parece similar; entretanto, o diltiazem pode estar associado a maior sustentação da resposta clínica de sucesso. / Surgical treatment of chronic anal fissure is effective but is associated to some risk of fecal continence impairment in the early or late postoperative period. Few clinical trials comprising calcium channel blockers are available. Moreover, solid scientific evidence regarding bethanechol use for chronic anal fissure is lacking. The present study aims to comparatively analyze safe and effectiveness of two topical pharmacological agents for treatment of chronic anal fissure: diltiazem and bethanechol. This was a retrospective study and was performed in a single institution. Between January 2001 and April 2005, the medical records of 332 patients with chronic anal fissure were reviewed. Of these patients, it was possible to evaluate outcomes of thirty patients treated with diltiazem 2% gel (group D) which were compared to thirty patients who underwent clinical management with bethanechol 0.1% gel (group B). The treatment duration was 8 weeks. All patients in both groups were asked to apply a small gel amount to the anus twice a day, and they were interviewed after seven days and at the end of the treatment (8 weeks). Treatment success was defined as symptoms absence associated or not to fissure healing. Recurrence was defined as symptom recurrence after successful treatment. There were 13 (43.3%) men in group D and 11 (36.7%) in group D p=0.598. Median age was 36 (19-76) for patients in group D, and 39 (20-75) in group B p=0.937. Regarding symptoms duration, its median value in group D was 11 (2-82) months, and 12 (2-276) in group B p=0.958. The anal fissure had the following location in group D: posterior in 22 (73.4%) patients; anterior in six (20%) patients, lateral in one (3.3%) patient, and there was an anterior and a posterior fissure in another (3.3%) case; in group B, it was located in the posterior wall in 17 (56.7%) patients, and in the anterior wall in 13 (43.3%) p=0.899. Seven days after the beginning of treatment, in group D, six (35.3%) were still symptomatic; in group B, 11 (68.8%) were symptomatic p=0.055. Regarding healing of the fissures after seven days, in group D it occurred in three (17.6%) cases, and in group B, it was observed in 4 (25%) cases p=0.688. At the completion of treatment (8 weeks), in both groups, 11 (36.7%) patients were still symptomatic. Regarding fissure healing at the end of treatment, it occurred for 16 (53.3%) patients in group D, and for 15 (50%) patients in group B - p=0.796. Success at treatment completion was the same for both grous: 19 (63.3%) patients. In group D, 9 (30%) patients were operated on while in group B, 11 (36.7%) required surgery p=0.584. In group D, 3 (10%) patients had treatment-related complications; in group B, they occurred in only one (3.3%) patient p=0.612. Symptomatic recurrence was observed in 4 (21%) out of 19 patients with successful initial treatment in group D. Recurrence was the same after successful treatment with bethanechol. Mean time interval to recurrence diagnosis in group D was 16 (10-24) months; this interval was 7.5 (2-15) in group B p=0.147. The conclusions of the present study regarding medical management of chronic anal fissure with diltiazem and bethanechol are the following: 1. there is evidence to suggest that topical diltiazem treatment is associated to an earlier clinical response; 2. after eightweek topical treatment, diltiazem and bethanechol are equally efficient; 3. both are safe and associated to a low complication rate; 4. recurrence rates after successful treatment seem to be similar although clinical success may be more lasting after diltiazem treatment.

Os objetivos deste trabalho foram avaliar e comparar por 24 meses, a retencao e as caracteristicas superficiais de dois diferentes materiais seladores, Helioseal Clear e Helioseal F ambos da Ivoclar Vivadente, AG - Schaan, Liechtenstein. Participaram desse estudo, 50 criancas de 6 a 8 anos de idade, com no minimo dois primeiros molares permanentes higidos e historia de carie, num total de 153 dentes divididos em dois grupos: GHC(Helioseal Clear) e GHF (Helioseal F). O selamento foi realizado sob isolamento relativo para todos os grupos, após profilaxia previa com jato de bicarbonato (Profident Dabi-Atlante) e agua e, condicionamento com gel de acido fosforico a 34% por 15 segundos. Apos 6, 12, 18 e 24 meses, a avaliacao clinica foi realizada por dois examinadores calibrados. Avaliou-se a retencao e a incidencia de carie nas 5 areas oclusais: OM, OC, OD, OV e OL (DEERY et al.) e; as caracterisiticas superficiais e a retencao considerando a superficie oclusal com o um todo (criterio modificado de RYGE &SNYDER).Nao houve diferenca estatisticamente significante atraves do teste exato de Fisher na taxa de sucesso (p=0,496 a 1,0) ou para a incidencia de carie (p=0,472 a 1,0) entre as areas avaliadas quando comparado o GHC com GHF durante todo o período estudado. Considerando todas as areas juntas e os grupos separados ou, os dois grupos juntos mas as areas separadas, nao houve diferenca estatisticamente significante, respectivamente, pelo teste de Fisher (p=0,170 a 0,534) e do Qui- Quadrado (p=0,058 a p=0,909), quanto ao sucesso na retencao em nenhum periodo. Quanto a analise da superficie oclusal toda quanto a retencao, esta foi maior e estatisticamente significante para o GHC aos 12m (p=0,0345) e 24m (0,0076). Em relacao as caracteristicas superficiais, o GHC so nao apresentou superioridade quanto a descoloracao superficial, durante o periodo estudado. Para as demais caracteristicas, os resultados do teste de Mann-Whitney foram altamente significantes em diferentes periodos (p= 00000 a 0,0421). A frequencia de bolhas nas superficies seladas, determinada pelo teste do Qui-quadrado, foi maior e significante (p=0,000:12 e 18 meses a p=0,002: 6 e 24 meses) no GHF. Portanto, pode-se concluir que quanto a retencao e caracteristicas superficiais, na superfície oclusal toda, o selante Helioseal Clear apresentou melhor desempenho. / The objectives of this study were evaluated and compared for 24 months, the retention and surface characteristic of two different sealing materials, and Helioseal F Clear Helioseal both of Ivoclar Vivadent, AG - Schaan, Liechtenstein. 50 children from 6 to 8 years of age with at least with two sound first permanent molars and caries of history, total of 153 teeth, were divided into 2 groups: GHC (Helioseal Clear) and GHF (Helioseal F). The sealing was done with ruber dam for all groups, after prophylaxis with air-polishing jet (Profident --Dabi Atlante) and water, and acidetching with 34 % phosphoric acid 34% for 15 seconds. After 6, 12, 18 and 24 months, clinical evaluation was evaluated by two calibrated examiners. To evaluate the retention and the incidence of occlusal caries in 5 areas: OM, OC, OD, and OV OL (DEERY et al.). And, the surface characteristics and retention considering the all occlusal surface (modified criterion RYGE & SNYDER ). There was no statistically significant by Fisher\'s exact test in the rate of success (p = 0,496 to 1.0) or the incidence of caries (p = 0,472 to 1.0) between the areas assessed when compared with the GHC GHF throughout the study period. Considering all areas and groups together or separated, the two groups together but separate areas, there was no statistically significant difference, respectively, by Fisher\'s test (p = 0170 to 0534) and Chi-Square (p = 0,058 to 0,909), about the success in holding in any period. The analysis of the entire occlusal surface on retention, it was higher and statistically significant for the GHC to 12m (p = 0.0345) and 24m (0.0076). In relation to surface characteristics, the GHC showed superiority not only on the superficial discoloration over the period studied. For other characteristics, the results of the Mann-Whitney test were highly significant in different periods (p = 00000 to 0.0421). The frequency of bubbles in the sealed surfaces, as determined by Chi-Square was higher e statistically significant difference (p = 0,000:12 and 18 months p = 0,002: 6 and 24 months) in GHF. Therefore,the retention and surface characteristic in the all occlusal surface, the Helioseal Clear sealant showed better performance

La liaison aube-disque d'un turboréacteur est soumise en opération à un chargement complexe composé d'une forte pression et d'un mouvement relatif oscillatoire, qui génère un phénomène de fretting–fatigue. L'apparition de celui-ci réduit la résistance en fatigue des structures et engendre des dégradations qui, sous différentes formes (usure, rupture), peuvent conduire à une perte de fonctionnalité. Afin d'assurer la fiabilité des turboréacteurs, il est donc utile d'améliorer l'estimation de la durée de vie sous chargement de fretting.Cette thèse est dédiée à la fois à l'étude de l'amorçage de la première fissure et de sa micropropagation dans le domaine dit "des fissures courtes", c'est-à-dire celles qui sont encore directement influencées par la microstructure locale. Pour remplir la première exigence, on développe un modèle numérique mettant en oeuvre un critère multiaxial de fatigue. Il permet de prédire la position de l'amorçage et le nombre de cycles correspondant, en prenant en compte d'éventuels traitements de surface. Dans un second temps, une étude numérique de la direction et de la cinétique de propagation des fissures est mise en place avec prise en compte de l'influence de la microstructure du matériau, à l'aide d'un modèle de plasticité cristalline qui prend en compte les différentes familles de systèmes de glissement. La vitesse de fissuration diminue à l'approche des joints de grains, ce qui est qualitativement conformes aux observations expérimentales. / The blade-disc fixings of an aircraft engine are subjected to complex loadings composed by a high pressure and oscillatory relative motions during operation. This corresponds to a loading type called fretting. The appearance of fretting phenomenon reduces the fatigue resistance of structuresand generates damage which, in various forms (wear, rupture), can lead to a loss of functionality. In order to ensure the reliability of turbo-engines, the improvement of the models for estimating life prediction is then needed.This thesis is devoted to the study of crack initiation and crack micro-propagation, in the so called "short crack domain", where they are still in interaction with the microstructure. At first, a multiaxial fatigue model is proposed. It predicts the location and the number of cycles to initiation, taken into account the possible surface treatments. Then, a numerical study of the direction and the kinetics of crack propagation is performed with consideration to the influence of the material microstructure. A crystal plasticity model is used, that takes into account all the relevant families of crystallographic slip systems. The crack plane is assumed to be one of the crystallographic plane where the plastic slip is the most intense. The crack propagation rate decreases when approaching grain boundaries, that is qualitatively consistent with the experimental observations.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre des problèmes de fissuration par fatigue, détectéesnotamment dans des structures nucléaires et se situe dans la continuité de travaux déjà réalisésau laboratoire. L’objectif de cette étude est la réalisation d’un outil numérique de prédictiondu phénomène de fermeture induite par plasticité, au cours de la propagation d’une fissure defatigue dans une éprouvette CT, dans un acier inoxydable 304L, en prenant en comptel’influence simultanée de la forme des fronts et de la longueur de fissure. Celle-ci a d’abordété considérée par le biais de modèles numérique tridimensionnels sous ABAQUS, avec desgéométries pré-imposées des fronts de fissure. Les évolutions des facteurs d’intensité effectifs(FIC) locaux le long des fronts et au cours de la propagation ont été comparées. Ensuite, unoutil numérique, utilisant le code ABAQUS et le langage de programmation PYTHON a étédéveloppé pour la prédiction automatique de la forme de la fissure en fonction des donnéesd’entrée (géométrie, charge, conditions aux limites, définition du contact au cours de lapropagation, maillage), à partir d’un entaille droite de longueur égale à 0.1mm. La variationeffective du FIC ΔK l eff local a été supposée étant la force motrice de la propagation. Lesessais de fatigue ciblés réalisés ont permis une comparaison critique avec le numérique, enterme de formes finales du front de fissure dans les différentes conditions de chargementimposées. / This PhD thesis deals with the problems of fatigue cracking, particularly detected in nuclearstructures, and is a continuation of work already carried out in the laboratory. The objective ofthis study is to provide a numerical prediction tool of the phenomenon of plasticity-inducedcrack closure, during the propagation of a fatigue crack in a CT specimen and in a 304Lstainless steel, taking into account the simultaneous influences of the crack shape and cracklength. This has been first considered through three-dimensional numerical models withABAQUS, through pre-imposed crack fronts geometries. The local stress intensity factors(FIC) evolutions along the crack fronts and over the whole propagation have been compared.Then, a numerical tool, using the ABAQUS code and the programming language PYTHONhas been developed in order to automatically predict the crack shape evolution, depending ondifferent input data (geometry, loads, boundary conditions, contact definition duringpropagation, mesh), starting from a 0.1mm straight notch. The local effective evolution of theSIF ΔK l eff has been supposed to be the driving force for the whole propagation. Fatiguetargeted tests have been carried out in order to allow a critical comparison with the numericalresults, in terms of final crack front shapes under different imposed loading conditions.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre général de l’étude de la tolérance au dommage des pièces tournantes dans les turbomachines d’hélicoptères et porte sur la résistance à la propagation de fissures courtes 2D.Pour mener à bien cette étude, l’effet de la température est d’abord étudié sur les seuils de propagation de fissures longues à R=0,1 sur deux alliages TA6V et Ti6242 de microstructure bimodale (20°C et 400°C pour le TA6V et 20°C, 200°C et 500°C pour le Ti6242). Au voisinage du seuil, le comportement effectif(après correction de la fermeture) est sensiblement identique pour les deux alliages aux températures testées. La fermeture est principalement induite par l’oxyde à haute température et par la rugosité des surfaces de rupture à température ambiante.L’évolution du seuil de propagation en fonction de la longueur de fissure a ensuite été étudiée à R=0,1. Un outil de détermination automatique du niveau de fermeture a été mis en place afin d’améliorer la mesure pour des fissures très courtes (80 μm). La fermeture mesurée pour différentes longueurs de fissure obtenues par usinage progressif du sillage plastique est comparable à celle obtenue au cours de la propagation d’une fissure courte 2D au seuil, sauf pour les hautes températures où la fermeture induite par l’oxyde se développe rapidement. Les différences de comportement entre fissure longue et fissure courte sont expliquées par une contribution réduite de la fermeture lorsque le sillage de la fissure est réduit.Un critère de non-propagation s’inspirant du formalisme initialement proposé par Kitagawa et une loi de propagation adaptée permettent de mieux prédire la résistance à la propagation des fissures physiquement courtes. / Damage tolerance analyses of rotating parts, containing 2D-short crack, in turbomachines of helicopters is the main focus of this thesis.Fatigue crack propagation tests were performed at R=0.1 on two bimodal Titanium alloys at different temperatures (20°C and 400°C for TA6V and 20°C, 200°C and 500°C for Ti6242). Near-threshold effective behaviors (after crack closure correction) were approximately the same for the two alloys attested temperatures. Crack closure was principally due to oxide layer at high temperatures and to fracture surface roughness at ambient temperature.Then the variations of the crack propagation threshold with crack length was studied at R=0.1 and different temperatures. A numerical tool was developed to automatically detect crack closure level more precisely for, as short as, 80μm cracks. Crack closure levels measured at different crack lengths obtained from progressive machining of the plastic wake were quite similar to the ones obtained during propagation of 2D-short cracks near the threshold, except at high temperatures where oxide-induced crack closure developed rapidly. Differences in behavior of long cracks and short cracks were explained by a reduction of crack closure level when crack wake was not fully developed.A non-propagation criterion based on formalism initially proposed by Kitagawa and a modified-Paris propagation law allow to give a better description of physically 2D-short crack propagation resistance.

La fissure d'engrenages peut être considérée comme un défaut des plus compliqués à diagnostiquer car sa signature vibratoire n'est pas vraiment connue. En plus, l'intégration des fissures dans les modèles numériques n'est pas une tâche simple. D'autre part, le diagnostic des engrenages peut être fait dans le domaine temporel à travers des descripteurs statistiques ou dans le domaine fréquentiel grâce à l'analyse spectrale ou l'analyse cepstrale. Lors de l'apparition d'un défaut de fissure, des phénomènes non linéaires et non-stationnaires se manifestent ce qui rend les outils classiques de traitement du signal moins fiables. Dans ce manuscrit, nous répondons à toutes ces problématiques en développant un modèle d'engrenages à 6 DDL qui porte une fissure qui respire. Le modèle nous permet d'étudier la signature de la fissure et son effet sur les vibrations résultantes indépendamment de l'effet des autres composantes du système. Les résultats ont montré que la fissure conduit à une chute de la rigidité d'engrènement. En plus, la respiration de la fissure cause une fatigue dans le matériau ce qui engendre un terme aléatoire dans le signal vibratoire. La combinaison du terme aléatoire avec la composante périodique due à la rotation des arbres conduit à l'apparition de la cyclostationnarité d'ordre 2. Une étude comparative de sensibilité et de robustesse entre la transformée de Fourier rapide, la cyclostationnarité d'ordre 2 et les estimateurs de la phase instantanée (la transformée de Hilbert, estimation of signal parameters via rotational invariance techniques avec une fenêtre glissante, weighted least squares estimation et le scalogramme de phase) est effectuée pour la détection précoce des fissures. En plus, des essais expérimentaux ont été effectués sur un banc d'essais d'engrenages avec différentes dimensions de fissures. Les résultats théoriques et expérimentaux ont montré que l'analyse cyclostationnaire est la méthode la plus sensible et la plus robuste pour la détection précoce des fissures par rapport aux méthodes proposées. De plus, l'analyse de la phase instantanée donne également des résultats intéressants dans le cas des défauts de fissures. Nous avons montré que le scalogramme de phase est, a priori, plus performant que les autres approches / The gear crack is considered as the most complicated failure to diagnose because its vibration signature is not really known. In addition, the integration of crack defect in numerical models is not a simple task. On the other hand, gears diagnosis can be done in the time domain through statistical descriptors or in the frequency domain using spectral analysis or cepstral analysis. During the appearance of a crack defect, nonlinear and nonstationary phenomena occur which makes the classical tools of signal processing unreliable. In this manuscript, we respond to these challenges by developing a gear model of 6 DOF that has a crack that breathes. This allows us to study the signature of the defect in the resulting vibrations with a flexible way away from external vibrations. The results showed that the crack leads to a fall in the mesh stiffness. In addition, the opening and closing of the crack causes a fatigue in the material which generates a random term in the vibration signal. The combination of the random term with periodic component due to the rotation of the shafts leading to the appearance of second-order cyclostationary. A comparative study of sensitivity and robustness between the fast Fourier transform, second-order cyclostationary and estimators of instantaneous phase (the Hilbert transform, Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques with a sliding window, Weighted Least Squares Estimation and phase scalogramme) is performed for the early detection of cracks. In addition, experimental tests were carried out on a test-bench with different sizes of crack. The theoretical and experimental results showed that the cyclostationary analysis is the most sensitive and most robust method for the early detection of cracks in comparison with the other evaluated methods. Furthermore, the analysis of the instantaneous phase also gives good results in the case of crack defects. We have shown that the phase scalogramme is a priori more efficient than other approaches

L’objectif de ce travail est de modéliser la propagation des ondes cohérentes antiplanes dans une distribution aléatoire et uniforme de fissures fermées ou ouvertes, parallèles ou aléatoirement orientées. Elles contiennent un fluide visqueux où leurs lèvres sont libres de contraintes. Les mécanismes de diffusion multiple entre fissures sont pris en compte. Une première étude porte sur la réponse d’une couche endommagée à faces parallèles, sollicitée à incidence normale. Les champs de déplacement cohérent siégeant dans les trois régions de l’espace sont déterminés. Par suite, la masse volumique et la rigidité effectives de la couche, vue homogène par l’onde cohérente, sont définies. Les cas d’une distribution de fissures à concentration variable et d’une onde de surface (de type Love) en présence d’une couche endommagée sur un substrat sain sont alors traités. Une dernière application concerne les populations de fissures visqueuses à tailles variables présentes dans la croûte terrestre. / Abstract

Le groupe Dassault Aviation conçoit et construit chaque année un large choix de modèles d’avions, à la fois à usage privé comme à usage militaire. Nous nous intéressons ici à certaines pièces structurelles de l'avion, se présentant sous la forme de panneaux renforcés de raidisseurs usinés directement dans la masse de tôles épaisses en alliage Al2024T351. Dans le cadre du processus de mise en forme, ces éléments doivent être formées à froid afin de leur donner une courbure définitive. Ce procédé a pour conséquence de pré-déformer sévèrement certaines régions de la structure. De plus, ces zones sont susceptibles de constituer des sites d’amorçage et de propagation de fissures de fatigue.Cette étude vise à analyser les interactions entre les phénomènes plastiques induits par le formage à froid et la propagation d'une fissure de fatigue lors du chargement en fatigue de la structure. Cette thèse se déroule selon la démarche suivante:Un essai de formage à froid instrumenté a été réalisé sur deux éprouvettes technologiques auto-raidies. A partir, d'une base expérimentale d'essais de traction un modèle de comportement plastique anisotrope de la tôle a été proposé permettant l'élaboration d'une simulation du formage des deux structures ainsi que l'analyse fine de l'état résiduel du matériau suite au procédé. Après connaissance de l'état plastique résiduel, un protocole d'essais de compression et de traction sur éprouvettes grandes dimensions a été mené (des lopins de diamètre 54 mm et des éprouvettes de traction plate de section 75x55 mm) dont le but est de produire un volume homogène de matériau pré-déformé en compression et en traction (jusqu'à +/-10 %).A partir des volumes de matériaux d'origine et pré-déformés, une large campagne d'essais de fatigue a été réalisée sur éprouvettes oligocycliques et éprouvettes de propagation (Compact Tension) permettant en autres la caractérisation des effets de la pré-déformation sur les propriétés en fatigue. Un modèle de propagation de Forman modifié a pu être identifié à partir des courbes de vitesse.Enfin, les structures auto-raidies formées ont été soumises à un chargement cyclique et le comportement à l'amorçage et en propagation a pu être observé expérimentalement. Une simulation du chargement en fatigue de la structure après formage a été proposée. Le module Z-crack du code éléments finis Z-set associé au modèle de propagation à permis de simuler la propagation d'une fissure de fatigue au sein de la structure.Une conclusion sur la contributions des contraintes, de l'angle de formage et de la plasticité sur le trajet et la vitesse de propagation a pu être apportée numériquement et confrontée aux résultats des essais. / The Dassault Aviation Group designs and builds a wide range of aircraft models each year, for both private and military use. Some structural parts of the aircraft, in the form of reinforced stiffener panels machined directly into the bulk of Al2024T351 thick plates are studied. As part of the shaping process, these elements must be cold formed to give their final curvature. This process severely plastified some regions of the structure. In addition, these zones are likely to constitute sites of initiation and propagation of fatigue cracks.This study aims to analyze the interactions between the plastic phenomena induced by cold forming and the propagation of a fatigue crack during fatigue service loading. This thesis is conducted according to the following approach:An instrumented cold forming test has been performed on two self-stiffening technological specimens. From an experimental base of tensile tests, a model of anisotropic plastic behavior of the plate was proposed allowing the development of a cold forming structure simulation and an analysis of the residual state of the material following the process. Using all the results about residual plastic state, a compression and traction test on large test pieces has been performed (54 mm diameter slugs and flat tensile test pieces of 75x55 mm section) whose purpose is to produce a homogeneous volume of pre-deformed material in compression and traction (+/-10 % of plasticity) .A large campaign of fatigue tests has been realized on oligocyclic specimens and specimens of propagation (Compact Tension) extracted from the volumes of original and pre-deformed material allowing the characterization of the effects of the pre-deformation on the fatigue properties. A modified Forman propagation model has been identified from the velocity curves.Finally, self-stiffened structures formed have been subjected to a cyclic loading and the fatigue initiation and propagation behavior has been observed experimentally. A simulation of the fatigue loading of the structure after forming has been proposed. The Z-crack module of the Z-set finite element code associated with the propagation model allowed to simulate the propagation of a fatigue crack within the structure.

La modélisation numérique de la multi-fissuration et son influence sur les ouvrages du Génie Civil reste un sujet ouvert et nécessite le développement de nouveaux outils numériques de plus en plus performants. L’approche retenue dans cette thèse est basée sur l’utilisation des concepts des équations intégrales de Galerkin accélérées par la méthode multipôle rapide. Les méthodes intégrales sont bien connues pour leur souplesse à définir des géométries complexes en 3D. Elles restent également très performantes en mécanique de la rupture, lors de la détermination des champs singuliers au voisinage des fissures. La Méthode Multipôle Rapide, quant à elle, permet via une judicieuse reformulation des fonctions fondamentales propres aux formulations intégrales, de réduire considérablement le coût des calculs. La mise en œuvre de la FM-SGBEM a permis de pallier les difficultés rencontrées lors de la phase de résolution et ce lorsqu’on traite de domaines de grandes tailles par équations intégrales de Galerkin pures. Les présents travaux, viennent en partie optimiser et renforcer cette phase dans les environnements numériques existants. D’autre part, des adaptations et des développements théoriques des formulations FM-SGBEM pour prendre en compte le caractère hétérogène des domaines en Génie Civil qui en découlent, ont fait l’objet d’une large partie des travaux développés dans cette thèse. La modélisation du phénomène de propagation de fissures par fatigue a également été étudiée avec succès. Enfin, une application sur une structure de chaussée souple a permis de valider les modèles ainsi développés en propagation de fissures par fatigue dans des structures hétérogènes. De réelles perspectives d’optimisations et de développements de cet outil numérique restent envisagées. / The modeling of cracks and its influence on the understanding of the behaviors of the civil engineering structures is an open topic since many decades. To take into consideration complex configurations, it is necessary to construct more robust and more efficient algorithms. In this work, the approach Galerkin of the boundary integral equations (Symmetric Galerkin Boundary Element Method) coupled with the Fast Multipole Method (FMM) has been adopted. The boundary analysis are well-known for the flexibility to treat sophisticated geometries (unbounded/semi-unbounded) whilst reducing the problem dimension or for the good accuracy when dealing with the singularities. By coupling with the FMM, all the bottle-necks of the traditional BEM due to the fully-populated matrices or the slow evaluations of the integrals have been reduced, thus making the FM-SGBEM an attractive alternative for problems in fracture mechanics. In this work, the existing single-region formulations have been extended to multi-region configurations along with several types of solicitations. Many efforts have also been spent to improve the efficiency of the numerical algorithms. Fatigue crack propagations have been implemented and some practical simulations have been considered. The obtained results have validated the numerical program and have also opened many perspectives of further developments for the code.

Les divers composants d'un réacteur d'avion sont soumis à des chargements de fatigue mécaniques et thermiques fortement variables. Afin de prédire au mieux leurs durées de vie, il est alors nécessaire de prendre en compte l'ensemble de ces variations. Pour ce faire, un modèle représentant de façon incrémentale l'évolution de la plasticité en pointe de fissure a été développé. Celui-ci permet de prédire la vitesse de propagation d'une fissure tout en prenant en compte les effets d'histoire provenant de la plasticité produite lors de surcharges ou de sous-charges. Dans cette étude, ce modèle condensé de plasticité a été exprimé plus simplement à partir du facteur d'intensité des contraintes et l'identification automatisée de ses divers paramètres a été redéveloppée. Dans ce but, un essai de fissuration stable a été conçu pour déterminer simplement le seuil de non-propagation du matériau. Par ailleurs, les éventuelles fissures se propageant dans un composant sont en général amorcées en surface à partir de chocs ou de rayures. Ces fissures passent la majeure partie de leur vie dans un régime de propagation de fissure courte, différant de celui d'une fissure longue. En effet, à facteur d'intensité des contraintes équivalent, une fissure courte se propagera plus rapidement qu'une fissure longue. La prise en compte de ce comportement dans la prédiction de durée de vie est donc primordiale. En outre, il a été observé qu'une fissure longue subissant une contrainte T négative se propage de façon analogue à une fissure courte. Il a donc été choisi de développer un nouveau modèle adapté aux fissures courtes en prenant en compte l'influence de la contrainte T sur la vitesse de propagation. Enfin, à partir des essais de fissuration stable, un protocole a été développé pour réaliser des éprouvettes comportant fissure courte. Une campagne d'essais multiaxiaux pour différentes valeurs de contrainte T a été menée en régime permanent et transitoire afin d'étudier les similitudes entre effet de fissure courte et influence de la contrainte T. / The various components of an aircraft engine undergo strong changes in mechanical and thermal fatigue loadings. All these variations must be taken into account in order to anticipate the components' total fatigue life to the best. An incremental model showing the changes in plasticity at the crack tip has therefore been developed. It allows us to foresee the crack growth rate with history effects by modelling the plastic behaviour produced when overloads or underloads occur. In this study, the plasticity condensed model has been represented in an easier way, using the stress intensity factor and the automated identification of its parameters has been redeveloped. A stable crack growth test has been designed to determine easily the fatigue crack growth threshold of the material. Cracks usually grow from scratches or impacts on the surface of the component. These cracks spend much of their fatigue life growing with a short crack behaviour, differing from the long crack one. As a matter of fact, a short crack grows faster than a long crack for a same stress intensity factor. This behaviour must therefore be taken into account while modelling the crack growth to accurately predict the total fatigue life of the component. It appeared furthermore that a long crack undergoing a negative T-stress grows the same way as a short crack. It has consequently been chosen to develop a short crack growth model using the influence of T-stress on the crack growth rate. Finally, using the stable crack growth specimens, an experimental protocol has been designed to produce new specimens containing a short crack. A multiaxial tests campaign was carried out for various values of T-stress in permanent and transitional regimes in order to compare short crack and T-stress effects.