La simulation numérique des procédés apparaît, de nos jours, comme un outil indispensable apportant des gains de temps et d'argent importants dans l'industrie. Le logiciel FORGE3® multicorps a été développé dans ce cadre, afin de pouvoir prendre en compte un grand nombre de corps déformables avec des lois de comportement non linéaires de type thermo-élastoviscoplastique en grandes déformations. Nous présentons dans ce mémoire les développements qui ont été réalisés pour prendre en compte et gérer plusieurs corps déformables de rhéologies différentes. Une partie de notre travail a donc consisté en l'implémentation d'un couplage mécanique entre plusieurs corps déformables dont les maillages sont incompatibles sur la zone de contact. Le couplage est basé sur une gestion du contact par la méthode de pénalisation et la technique du maître/esclave. Les équations du frottement sont intégrées aux points de Gauss en négligeant le mouvement relatif des corps. Une nouvelle écriture pseudo-symétrique des conditions de contact est proposée, sans surcontraindre le problème tout en améliorant le traitement du contact. Les méthodes utilisées pour résoudre le problème de contact mécanique entre corps déformables sont utilisées pour résoudre celui du repli de matière. Afin de diminuer le temps de calcul, la parallélisation du problème est abordée en utilisant la stratégie S.P.M.D. (Single Program Multiple Data). Les exemples d'applications proposés montrent la robustesse des développements effectués et offrent de nombreuses perspectives.

L'étude des interactions entre la déformation et les transformations de phase a été entreprise en prenant comme exemple la transition polymorphique calcite-aragonite. Celle-ci a été obtenue expérimentalement dans les deux sens grâce aux presses triaxiales à milieu de confinement solide ou gazeux, pour une pression comprise entre 0,6 GPa et 1,3 GPa et une température d'environ 400°C. L'observation par . microscopie électronique en transmission des microstructures de déformation de chacune des phases et de la morphologie des interfaces montre que la transition procède par un mécanisme de nuc1éation et croissance. L'existence de relations épi tactiques entre les deux phases suggère 9ue la croissance s'effectue par migration d'interface cohérente et non par diffusion sur de grandes distances. " Dans le système calcite-aragonite, la phase de haute " pression (Ar) est plastiquement moins déformable que la phase de basse pression (Ca). Ceci est montré par les plus fortes densités de défauts présents dans la calcite lorsque les deux phases sont déformées simultanément. La forte densité de dislocations produites dans la calcite pourrait conduire à la plasticité de tr"ansformation au cours de la transition aragonite calcite. Une étude préliminaire des microstructures de déformation plastique de l'aragonite Il)ontre que ce minéral se déforme principalement par glissement "de dislocations hoo } dans le plan (010) et par mac1age mécanique { 1 JO } * L'analyse de l'énergie élastique liée aux défauts introduits au cours de la déformation plastique, a été entreprise pour les deux phases. Les calculs montrent que l'effet de cette énergie sur la transformation de phase ne serait significatif que pour les densités de dislocations de l'ordre de IOII cm-2, densités rarement observées dans les conditions naturelles de déformation. Cependant, les sous-joints constituent des sites de haute énergie favorisant la nuc1éation d'une nouvelle phase. Les résultats expérimentaux montrent en effet une accélération de la cinétique de la transition aragonite calcite lorsque les échantillons sont préalablement déformés.

Cette thèse porte sur les effets des niveaux d'argiles et de sables sur les instabilités gravitaires affectant les falaises côtières du Crétacé en Haute-Normandie, le long du littoral de la Manche entre les Caps de la Hève et d'Antifer. L'impact de ces niveaux potentiels de décollements a requit une caractérisation mécanique des lithologies affleurantes. Le comportement de ce trait de côte a alors été analysé aux moyens de la simulation numérique en éléments finis (code ADELI) et de la modélisation expérimentale avec surpression de fluides aux pores. Il ressort que l'instabilité des falaises est caractérisée par un glissement translationnel vers la mer guidé localement par les argiles. Le taux de glissement de la falaise dépend de la position des niveaux d'argiles par rapport à la base de la falaise. Deux formations peuvent guider les déformations : les argiles du Kimméridgien situées en base de falaise et les argiles du Gault de l'Albien situées à une hauteur variable en front de falaise. Le niveau d'argiles du Gault joue un rôle de niveau de découplage mécanique. Au dessus du Gault, les déformations gravitaires affectant la craie du Cénomanien se caractérisent par un réseau de failles normales dont la propagation dans les terres varie en fonction de la position verticale du niveau d'argile en front de falaise. En dessous, la basse falaise constituée des argiles du Kimméridgien et de l'Albien ainsi que des sables Aptien est extrudée avec une amplitude accentuée par l'élévation des niveaux d'argiles. Le long du trait de côte entre les Caps de la Hève et d'Antifer, les niveaux d'argiles sont progressivement enfouis sous la plateforme littorale en progressant vers le Nord, du fait d'un pendage stratigraphique de 0,7° NE. Il en résulte une évolution différentielle du trait de côte avec des vitesses de glissement plus importantes au sud, où l'argile du Gault est haute dans la falaise, qu'au nord, où l'argile du Gault est à proximité de la plateforme littorale. Cette évolution différentielle a produit une réorientation du trait de côte vers l'est. Cette hypothèse est renforcée par les donnés bathymétriques mettant en évidence une géométrie en éventail entre le cap de la Hève et le cap d'Antifer. L'érosion de ce secteur côtier apparaît comme étant essentiellement guidée par le type lithologique et la structuration géologique de la falaise, qui conditionnent les vitesses de mouvements sous le seul effet de la gravité.

Ce travail vise à comprendre les relations qui existent entre, d'une part, les hétérogénéités lithologiques et structurales au sein d'un glissement argileux et, d'autre part, l'alimentation en eau des surfaces de glissement. Le site d'étude est le glissement d'Avignonet (Trièves, Alpes françaises), constitué d'argiles glaciolacustres würmiennes. Ce glissement, d'une surface d'environ 1.5 km², est situé à proximité immédiate de celui d'Harmalière qui a évolué en coulée boueuse en 1981. Plusieurs surfaces de glissement sont connues à des profondeurs variables (5, 10-15 et 40-50 m). Dans ces terrains saturés (en dehors de la frange superficielle), les vitesses moyennes de déplacement peuvent atteindre 0.15 m/an. Les observations géodésiques indiquent que, bien que situés dans des contextes géologique et météorologique identiques, les deux glissements ont des cinétiques différentes depuis les années 60 au moins. A l'aide d'outils géophysiques (bruit de fond, tomographies sismiques et électriques, diagraphies) couplés à des données géotechniques (forages, essais de laboratoire, analyses d'échantillons), géodésiques et météorologiques, il est possible de mettre en évidence une activité variable à différentes échelles au sein du glissement. À l'échelle régionale, le contexte morphologique conditionne la cinématique du mouvement de terrain. Les hétérogénéités lithologiques, au sein de la séquence argileuse, induisent un comportement hydrogéologique variable et, conséquemment, une cinétique différentielle en surface. Finalement, les hétérogénéités structurales, telles que les fissures dans une zone intensément déformée, servent de chemin d'infiltration préférentielle et permettent d'apporter rapidement de l'eau jusqu'à la nappe superficielle et aux surfaces de glissement à 10 m de profondeur.

La rhéologie à hauts taux de cisaillement pour deux polymères, le PEHD semi-cristallin et le PMMA amorphe a été étudiée. Des outils de rhéométrie classique, un rhéomètre plan-plan en mode dynamique, et un rhéomètre capillaire, ont été utilisés dans des conditions extrêmes (avec des filières pour la rhéométrie capillaire de diamètres allant jusqu'à 0,3 mm) mais les dépouillements de ces résultats ont été fait suivant les hypothèses conventionnelles en négligeant les instabilités et les phénomènes physiques qui interviennent lors de ces écoulements.Nous avons par la suite développé un modèle mathématique de l'écoulement dans un capillaire pour rendre compte de l'importance des différents phénomènes physiques qui peuvent avoir lieu dans des écoulements extrêmes, à savoir l'échauffement et la piezodépendance de la viscosité, la compressibilité et le glissement à la paroi. Les résultats du modèle développé ont été comparés avec les résultats expérimentaux.Nous avons aidé au développement d'une presse de microinjection originale et nous l'avons testée avec un moule de plaque instrumenté d'épaisseur allant jusqu'à 0,2 mm. Nous avons montré qu'il était possible de réaliser des pièces de qualité ce qui est avéré par des mesures de pression, vitesse et de température bien reproductibles. Nous avons exploité les données rhéologiques expérimentales dans la modélisation de la phase de remplissage avec le logiciel de calcul Rem3D. Des corrélations entre les mesures expérimentales et les calculs ont été réalisées en comparant l'évolution des pressions dans le système d'alimentation et dans l'empreinte.

Ce mémoire montre la construction de modèles de calcul, pour l'étude de la capacité portante des fondations superficielles soumises à des sollicitations sismiques. La première partie examine la règlementation française (Règles PSG9) et ses évolutions (Recommandations AFPS90), dans le-domaine de la protection parasismique. A partir des données sismologiques et géotechniques concernant le site particulier de Mexico, le second chapitre fournit les paramètres sismiques de la modélisalion. La troisième partie propose le remplacement des effets dynamiques du séisme par des efforts pseudo-statiques équivalents à l'utilisation de l'Analyse Limite, pour déterminer les chargements de rupture, en supposant un comportement rigide-plastique du sol. Les différentes approches sont rappelées ici. La quatrième partie présente les résultats obtenus par les trois méthodes suivantes: une approche statique élastique, un calcul utilisant des lignes de rupture circulaires, un calcul cinématique faisant intervenir une méthode de résolution par éléments finis. L'influence des paramètres de dimension des modèles (L,H,B) est particulièrement mise en évidence. Enfin, une cinquième partie est consacrée au calcul du déplacement permanent résultant d'une secousse sismique. Deux lypes de méthodes sont présentés, supposant toutes un comportement rigide-plastique les premières ne considèrent, comme effet du séisme, qu'une surcharge temporaire au niveau de l'ouvrage, les dernières déterminent le déplacement, à partir d'un accélérogramme artificiel et de coefficients sismiques appliqués à l'ensemble sol-fondation.

L'auteur aborde dans ce mémoire l'étude expérimentale des ouvrages renforcés par des géosynthétiques en nappes horizontales, à partir d'un modèle analogique plan de Schneebell. L'originalité de l'étude réside dans l'association des nappes avec un parement cellulaire. L'introduction générale est consacrée à la présentation des différents types de murs de soutènement cellulaires. On envisage: les massifs non renforcés à parement cellulaire gravitaire, les massifs à parement gravitaire associés à un renforcement éventuel et les massifs renforcés à parement cellulaire non gravitaire. Le chapitre 1 expose le calcul des ouvrages renforcés par des nappes géosynthétiques à l'aide de deux méthodes d'équilibre limite : la méthode "Double blocs " et la méthode des perturbations ; le chapitre II présente la modélisation bidimensionnelle de ces massifs, Dans les chapitres III, IV et V sont présentés les nombreux résultats expérimentaux obtenus à partir de l'étude paramétrique pour trois inclinaisons du parement : 60°, 80° et 90°. On montre: les effets de l'espacement entre des nappes, de la tension de rupture des nappes, de la longueur de l'armature, de l'inclinaison du parement, du type de parement, sur la stabilité du massif. Les résultats expérimentaux ont systématiquement servi de validation à la méthode de calcul originale proposée pour l'étude de stabilité de ces ouvrages. Enfin, le chapitre VI présente l'étude préliminaire pour la détermination des contraintcs dans de tels massifs renforcés, ceci afin de calculer plus précisément les efforts d'ancrages des armatures. Cette étude laisse entrevoir des prolongements intéressants.

Les méthodes de calcul en fatigue à grande durée de vie sont en cours de développement depuis des décennies et sont utilisées par les ingénieurs pour dimensionner les structures. Généralement, ces méthodes se basent sur la mise en équations de quantités mécaniques calculées à l'échelle macroscopique ou mésoscopique. Les critères de fatigue multiaxiale reposent généralement sur des hypothèses de changement d'échelle dont l'objectif est d'accéder à l'état de contraintes ou de déformations à l'échelle du grain. Dans les approches de type plan critique (Dang Van, Papadopoulos, Morel), l'amorçage d'une fissure de fatigue est considéré comme piloté par une quantité mécanique liée à une orientation matérielle particulière (plan critique). Si ces phénomènes sont bien établis dans le cas des chargements uniaxiaux, la nature des mécanismes liés à l'activation des systèmes de glissement, à la multiplicité du glissement et aux différents sites préférentiels d'amorçage de fissures sous chargements complexes reste peu connue.Afin de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement en fatigue multiaxiale, les techniques d'analyse et de caractérisation de l'activité plastique (activation des systèmes de glissements, bandes de glissement persistantes) et d'observation de l'endommagement par fatigue ont été mises en place en se basant principalement sur des observations MEB et analyses EBSD. Ces investigations ont permis de mettre en lumière les effets des chargements non proportionnels sur la multiplicité du glissement sur du cuivre pur OFHC. L'étude statistique des sites préférentiels d'amorçage de fissures montre que les grains à glissement multiple présentent une forte probabilité d'amorçage de fissures, surtout sous les chargements non proportionnels. Nous avons également mis en évidence le rôle des joints de grains et des joints de macle sur le développement de la plasticité à l'échelle de la microstructure. Les résultats expérimentaux sont confrontés à ceux du calcul éléments finis (EF) en plasticité polycristalline sur des microstructures synthétiques 3D semi-périodiques. L'application du critère de Dang Van à l'échelle mésoscopique (le grain) montre une forte variabilité de la contrainte hydrostatique et du cisaillement. Cette variabilité est plus importante pour un modèle de comportement cristallin élastique anisotrope. Le rôle de la plasticité cristalline se révèle secondaire. Ces analyses permettent de remettre en perspective les hypothèses usuelles de changement d'échelle utilisées en fatigue multiaxiale. Enfin, une méthode basée sur la statistique des valeurs extrêmes est proposée pour le dépouillement des calculs EF sur agrégats. Cette analyse a été appliquée sur la contrainte équivalente associée au critère de fatigue de Dang Van pour les calculs d'agrégats polycristallins avec différentes morphologies et orientations des grains. Les effets de la surface libre, du type de chargement et du modèle de comportement mécanique des grains ont été analysés. Les résultats offrent des perspectives intéressantes sur la modélisation de l'amorçage des fissures en fatigue multiaxiale des matériaux et des structures avec une prise en compte de la microstructure.

Cette thèse porte sur l'étude de glissements de terrain rotationnels-translationnels complexes localisés en bordure littorale du Calvados. Ces glissements se manifestent par une activité régulière, avec des déplacements saisonniers variant de quelques millimètres à quelques centimètres par an. Ils revêtent un caractère plus spectaculaire lorsque les déplacements s'accélèrent brutalement sous l'action de facteurs de déclenchement divers et combinés. La complexité de ces processus hydro-gravitaires réside dans leur fonctionnement hétérogène dans le temps, et dans leur localisation dans un environnement littoral urbanisé. Ces secteurs sont donc des zones à risque à fort enjeux socio-économiques. Pour mieux comprendre le fonctionnement de ces glissements, les travaux se focalisent sur : * (1) la caractérisation de la structure interne des glissements à l'aide de données géophysiques, géotechniques et géomorphologiques ; * (2) les spécificités hydrologiques et hydrogéologiques du versant et la caractérisation des paramètres hydrodynamiques des corps aquifères qui composent ces glissements ; * (3) la caractérisation de la cinématique de versant en surface et en profondeur à partir d'un réseau de surveillance et la mise en évidence des variabilités spatiales et temporelles des déplacements actuels ; * (4) l'identification de seuils piézométriques ou pluviométriques qui expliqueraient le déclenchement des instabilités brusques et saisonnières ; * (5) l'évaluation des conséquences et la gestion du risque suite aux différentes crises d'accélération et l'évaluation du risque actuel à partir des conséquences potentielles et des scénarios d'extension des glissements.

Nous avons utilisé deux techniques de géodésie spatiale (Global Navigation Satellite System, GNSS, et Interférométrie d'images radar satellite, InSAR) pour estimer la cinématique actuelle et les taux de glissement de la plupart des failles de l'Est et du Nord-Est de l'Iran. En Iran de l'Est, 14 mm/an de cisaillement dextre est accommodé sur les failles décrochantes dextres Est-Lut, West-Lut, Kuhbanan, Anar et Dehshir. Ces failles glissent latéralement à 5.6 ± 0.6, 4.4 ± 0.4, 3.6 ± 1.3, 2.0 ± 0.7 et 1.4 ± 0.9 mm/an, respectivement, de l'est à l'ouest. Au nord de ces failles, nos vitesses GNSS suggèrent une rotation de block rigide du bassin Sud Caspien (SCB) autour d'un pôle qui se trouve plus loin qu'on ne le pensait précédemment. Ce mouvement NW de SCB implique un glissement dextre de jusqu'à 7 mm/an sur la faille Ashkabad, et jusqu'à 4-6 mm/an de glissement senestre à travers le système des failles de Shahroud (SFS). L'analyse InSAR en séries temporelles localise 4.75 ± 0.5 mm/an de glissement senestre plus spécifiquement sur les failles d'Abr et Jajarm.