La performance d'un skieur de fond n'est pas uniquement déterminée par sa forme physique et sa technique, elle est profondément influencée par les conditions météorologiques dans lesquelles il compétitionne. En effet, la pratique du ski de fond repose sur l'interaction délicate de divers facteurs, parmi lesquels l'interaction entre les skis cirés et la neige joue un rôle essentiel. Bien qu'une équipe de ski de fond ne puisse pas contrôler les conditions météorologiques, elle peut essayer d'améliorer les performances de ses skis en jouant avec les propriétés de ceux-ci, notamment en modifiant leur comportement en friction. De ce fait, un système servant à mesurer le coefficient de friction d'un ski sur la neige est un outil idéal pour quantifier les performances des différentes cires sous différentes conditions, introduisant ainsi une nouvelle perspective plus objective de l'évaluation de l'équipement des skieurs. La friction est un phénomène fondamental en physique qui se produit lorsque deux surfaces sont en contact et résistent au mouvement relatif l'une par rapport à l'autre. Ce mémoire développe sur différents fondements théoriques de la friction d'une perspective physique et moléculaire, suivi de l'analyse de différents facteurs tribologique en lien avec un ski. Par la suite, ce mémoire présente la démarche de conception d'un outil de mesure permettant de déterminer expérimentalement le coefficient de friction d'un ski de fond. Ce système est en mesure de représenter fidèlement le comportement du ski lors de la pratique de ce sport. Les résultats montrent une diminution du coefficient de friction statique avec l'augmentation de la force normale et une augmentation du coefficient de friction avec l'augmentation de la vitesse du mouvement d'adhérence. Il a également été observé une interaction entre le type de cire et la masse utilisée. Des recommandations sont ensuite effectuées en ce qui concerne une deuxième version de l'outil de mesure développé. Celles-ci comprennent des considérations de conception, d'assemblage et d'expérimentation. Néanmoins, le système conçu, fabriqué et testé a permis de démontrer la faisabilité d'un appareil de mesure du coefficient de friction en contexte de courses de ski de fond, et d'en prouver le concept. / The performance of a cross-country skier is not solely determined by their physical fitness and technique; it is profoundly influenced by the weather conditions in which they compete. Cross-country skiing relies on the interaction of various factors, among which the interaction between waxed skis and snow plays a crucial role. While a cross-country ski team cannot control the weather conditions, they can seek to enhance the performance of their skis by changing their properties, particularly by modifying the friction behavior of the skis. Therefore, a system designed to measure the friction coefficient of a ski on snow is an ideal tool to quantify the performance of different waxes under various conditions. This introduces a new, unbiased perspective to the evaluation of skier equipment. Friction is a fundamental physical phenomenon that occurs when two surfaces are in contact and resist relative movement. This thesis will delve into different theoretical foundations of friction from both a physical and molecular perspective, followed by an analysis of various tribological factors related to skiing. Additionally, this thesis presents the design process of the measurement tool which experimentally determines the friction coefficient of a cross-country ski. This system accurately represents the ski behavior during their performance of the sport. Once the machine is designed and manufactured, an experimentation plan is developed and executed. The results show a decrease in static friction coefficient with normal force and it increases with speed. An interaction between the type of wax and the mass used was also observed. Recommendations are then provided regarding a second version of the developed tribometer, including design, assembly, and experimentation considerations. Nevertheless, the designed, manufactured, and tested tribometer has demonstrated feasibility and proven the concept of a friction coefficient measurement device in the context of cross-country ski races.

La conception et l’exploitation du stockage des déchets radioactifs en milieu géologique nécessitent absolument que le comportement à long terme de la roche hôte soit caractérisé. Cette caractérisation doit tenir compte de l’hétérogénéité multi-échelle de la roche, qui affecte de façon significative ses propriétés et son comportement sous diverses sollicitations. Parmi les mécanismes de déformation observés expérimentalement la microfissuration joue un rôle important. Nous proposons dans cette thèse une approche micromécanique 3D pour l’endommagement anisotrope de l’argilite du Callovo-oxfordien sous sollicitations mécaniques. L’accent est mis sur l’endommagement différé par propagation subcritique des microfissures. La microstructure complexe du matériau hétérogène est repartie sur plusieurs échelles d’espace. Le comportement macroscopique est construit pour notre approche par homogénéisation non linéaire avec plusieurs étapes de changement d’échelle. Premièrement l’étude de l’endommagement différé est réalisée pour les états des microfissures ouvertes et des microfissures fermées lisses dans la matrice argileuse. Puis nous réalisons une étude complète du comportement mécanique à court terme et à long terme pour le cas des microfissures susceptibles de se propager avec frottement par glissement sur les lèvres des microfissures fermées. Les critères et les lois d’évolutions, pour l’endommagement et pour les déformations anélastiques, sont déterminés dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. Après analyse de leurs capacités prédictives, les modèles développés sont validés par comparaisons avec les données expérimentales. / To guarantee the performance and safety of a deep underground reposal for nuclear wastes, the long-term behavior of the rock host must be characterized. Generally the heterogeneity of the rock highly affects his properties. Therefore the long-term analysis of the rock behavior under different coupled loading conditions must be made for a heterogeneous material. From the experimental observations, microcracks growth plays an important role on the rock deformation. The objective of this thesis is to study, in the field of micromechanics, the induced anisotropic damage behavior of the Callovo-oxfordian claystone. We put for this study an emphasis on the delayed induced damage by subcritical crack growth. To take in to account the complex microstructure of the heterogeneous rock, the macroscopic nonlinear mechanic behavior is derived by nonlinear homogenization with multiple steps of separated scales. Firstly a model is built for the delayed anisotropic damage for the case of open microcrack and frictionless microcrack. Then a full study is performed for the instantaneous damage and delayed damage in the case of close microcracks with sliding friction. We take advantage of the frame of thermodynamics of irreversible process, for the writing of criterion and evolution law of the damage variables and the inelastic strain. Following the capacity analysis of all our built-model, a first validation is made by comparison with experimental data.

Les assemblages boulonnés doivent être conçus en tant qu’assemblages de type antiglissement s’ils sont soumis à des charges variables, à des vibrations ou à un phénomène de fatigue. Ces situations sont fréquentes dans la construction des ponts en acier. Le fini de surfaces de contact des pièces en acier à assembler contrôle le niveau de résistance au glissement des assemblages. Les normes de conception, telle que le code canadien sur le calcul des ponts routiers CAN/CSA S6-06 (CSA 2006) ainsi que American Institute of Steel Construction (AISC 2010), spécifient les conditions de surfaces de contact avec des coefficients de frottement associés à utiliser pour la conception. Actuellement, ces normes ne spécifient pas la résistance au glissement pour des surfaces de contact qui sont métallisées ou pour une combinaison de surface métallisée et une autre galvanisée (appelées métallisées-galvanisées dans ce qui suit), alors que les éléments de la charpente d’acier sont couramment métallisés ou galvanisés pour assurer leur durabilité. Les fabricants de ponts sont donc obligés de masquer les surfaces de contact des assemblages avant d’appliquer les revêtements de protection sur les éléments structuraux, ce qui augmente considérablement les coûts et le temps de fabrication. Dans cette recherche, les résistances au glissement des assemblages de type antiglissement ayant des surfaces complètement métallisées ainsi que des surfaces métallisées-galvanisées, ont été caractérisées en vue des dispositions de la norme canadienne en vigueur. Les coefficients de frottement moyens sont obtenus en effectuant des tests en compression et en tension. Ces tests ont révélé une grande augmentation de la résistance au glissement des surfaces de contact métallisées, comparativement aux surfaces décapées sans revêtement. Pour ce qui est des surfaces de contact métallisées-galvanisées, les coefficients de frottement obtenus ont été plus élevés que ceux fournis par la norme pour les surfaces de contact galvanisées et, dans la majorité des cas, aussi élevés que ceux pour les surfaces décapées sans revêtement. Mots clés: assemblages boulonnés antiglissement, galvanisation à chaud, métallisation, normes de conception de la charpente d’acier, ponts en acier, résistance au glissement. / The slip resistance is a critical factor influencing high strength bolted joint behaviour in steel structures under repeated loading. The surface condition of the connected steel components, also known as the faying surface, controls the level of the slip resistance. Design standards, such as the Canadian Highway Bridge Design Code CAN/CSA S6-06 (CSA 2006) and the American Institute of Steel Construction (AISC 2010) specifications, specify desired conditions for faying surfaces and associated slip coefficients for design purposes. Currently, these standards do not address faying surface conditions that are completely metallized or that have one connected face metallized and the other face galvanized (hereafter referred to as galvanized-metallized faying surfaces), although steel bridge components are widely metallized or galvanized to provide long-term protection against wear and corrosion. This compels steel bridge fabricators to mask off all faying surfaces before metallizing, a practice that is labour-intensive, costly and time-consuming. In this study, the resistance of slip-critical joints in steel bridges with metallized and galvanized-metallized faying surfaces are characterized in the light of the CAN/CSA-S6-06 standard. The mean slip coefficient is determined from a compression and tension test regimes. These tests revealed much greater slip resistance for metallized faying surfaces than the typical uncoated blast-cleaned surface. For the metallized-galvanized surfaces, the mean slip coefficients were found to be much greater than that for galvanized surfaces and, in the majority of cases, also greater than the uncoated blast-cleaned surface. Keywords: steel bridge construction, galvanization, metallization, slip-critical bolted joints, slip resistance, design standards.