Depuis leur découverte, un travail de recherche important a été développé sur la production, la structure, la microstructure, les propriétés et les applications des alliages métalliques amorphes. Cependant, la question de ce qui est entendu exactement par le terme « amorphe » n’est pas considérée dans la majorité des études publiées. Or, il n’existe pas de verres réels représentant un désordre parfait comme il n’existe pas de cristaux réels avec une structure parfaitement ordonnée. Il est difficile de donner une définition précise sans donner les limites d’échelle et la technique de détection de cette non-cristallinité. L’étude est une interrogation, pour un alliage particulier, sur le terme « amorphe » en fonction de l’échelle et de la technique. Cette étude comporte une analyse des conditions de préparation d’échantillons amorphes de mêmes compositions. Des techniques complémentaires de détection de leurs différences, en particulier à l’échelle de la structure et de la microstructure ont été utilisées. Des échantillons Pd82Si18 d’épaisseurs différentes ont été produits par solidification ultra rapide sur roue, avec différents paramètres, tels que la vitesse de rotation de la roue, la pression du gaz d’éjection, les dimensions de l’orifice d’éjection, la température de trempe et l’existence ou non d’un traitement thermique du liquide avant la trempe, etc. Les échantillons ont été ensuite analysés avec plusieurs techniques, telles que la diffraction des rayons X et des neutrons, la diffusion des neutrons aux petits angles, la microscopie électronique à transmission, la calorimétrie, les essais mécaniques, la fractographie par microscopie électronique à balayage / Since their discovery, an important research work has been developed on the production, the structure, the microstructure, the properties and the applications of amorphous metallic alloys. However, the question of what is exactly meant by the term “amorphous” is not considered in most of the reported studies. As a matter of fact, there exist no real glasses representing a perfect disorder, as there exist no real crystals with a perfectly ordered structure. It is thus difficult to give a precise definition without giving the limitations in scale and in detection of this non-crystallinity. The aim the study is an interrogation, in the case of a specific alloy, on the term “amorphous” as a function of the two directions of reference given above (the scale and the technique). This study thus contains an analysis of the conditions of synthesis of amorphous samples of similar compositions. Furthermore, complementary detection techniques of their differences at the scale of the structure and microstructure have been used. Samples of Pd82Si18 of different thickness have been produced by melt-spinning with different parameters, such as the rotation speed of the wheel, the pressure of the gas, the dimensions of the nozzle, the quenching temperature and the existence or not of a heat treatment of the melt before quench. The samples have been analysed by various techniques such as diffraction of standard X rays and of neutrons, small angle neutrons scattering, transmission electron microscopy, calorimetry, mechanical tests and fractography by scanning electron microscopy

Les phénomènes dynamiques observés lors de la circulation des trains provoquent des nuisances, notamment sonores et vibratoires, qui sont amplifiées par la présence de défauts sur la roue et sur le rail. Pour les analyser, il est nécessaire de prédire avec robustesse le comportement dynamique des composants impliqués dans l’interaction véhicule-voie et donc de simuler les efforts de contact générés pour des interfaces non idéalisées.L’objectif de cette thèse est donc de proposer un modèle semi-analytique global compatible avec l’intégration de multiples défauts géométriques sur les surfaces en contact. Afin de simuler l’interaction véhicule-voie dans le domaine temporel et garantir une applicabilité en phase de dimensionnement, une attention particulière est portée sur le compromis entre la précision des résultats et les temps de calcul associés.Le modèle ainsi proposé est composé d’un demi-bogie, dont le comportement vertical est représenté par un ensemble de masses-ressorts-amortisseurs, circulant sur une voie ballastée. Cette dernière est assimilée à une poutre bi-appuyée, supportée périodiquement à l’emplacement des traverses. Ces deux systèmes sont couplés en contact grâce à une procédure Distributed Point Reacting Spring (DPRS) sous forme discrétisée.Une validation du modèle est, d’une part, proposée en considérant des travaux antérieurs dans le cas de géométries parfaites. D’autre part, de multiples combinaisons de défauts, localisés comme le méplat ou répartis comme l’usure ondulatoire, sont introduites dans la simulation. La variabilité spatiale, particulière au cas de l’écaillage, est modélisée par des champs aléatoires. / The appearance of dynamic phenomena during the running of train on track leads to issues such as noise and vibration pollution, which can be further amplified by the presence of defects on the treads. In order to analyze them, it is necessary to predict with reliability the dynamic behavior of the vehicle-track interaction components, in particular the contact forces produced by non perfect treads.The aim of this PhD thesis is to provide a semi-analytical vehicle-track interaction model able to take into account multiple defects on the surfaces in contact. In order to conduct simulations in the time-domain and ensure applicability in the sizing phase, a special attention is given on the compromise between the accuracy of the results and the simulation times.The proposed model is therefore composed of half a bogie running on a ballasted track. This latter is modeled by a pinned-pinned beam with periodic supports located at the sleepers while the vertical behavior of the bogie is given by masses, springs and dampers. These two models are coupled in contact by a discretized Distributed Point Reacting Spring (DPRS) procedure.A validation of the model, based on previous work, is firstly proposed for perfect treads. Then, multiple combinations of defects, either localised as wheelflat or spread as corrugation, are introduced in the simulation. The spatial variability, specific to shelling, is modeled by random fields.

S’il est admis que la pollution particulaire observée sur les sites industriels est issue des étapes de production et de fabrication, il est en revanche peu fréquent de considérer le phénomène d’aérosolisation de particules provoqué par le passage du véhicule. Qu’il s’agisse de routes goudronnées ou de voies industrielles, la circulation de véhicule est à l’origine de l’envol de particules présentes naturellement à leur surface. Anecdotique dans certaines situations urbaines, cette source d’émission peut se révéler très préoccupante dans un contexte industriel. L’exposition des travailleurs aux particules dans des secteurs d’activités tels que les carrières, les chantiers BTP, les cimenteries, etc. constitue une préoccupation majeure pour les hygiénistes industriels. Sur la base d’une recherche bibliographique, les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à la caractérisation de la source d’émission principale. Ils visent une description aérodynamique détaillée du sillage d’une roue de véhicule et l’illustration, pour les différentes configurations expérimentales, de la répartition spatiale des particules aérosolisées en aval du point de contact de la roue avec le sol. Ce travail de recherche s’inscrit dans un cadre expérimental élargi à la simulation. Adossé à une étude numérique, l’ensemble de l’expérimentation s’est déroulé en laboratoire dans des conditions opératoires maîtrisées. A terme, cette investigation scientifique posera les fondements d’une réflexion sur les moyens technologiques qui pourront être déployés pour garantir une atténuation significative des émissions de poussières provoquées par la circulation de véhicules en situation industrielle / Whilst it is common knowledge that fuel combustion in a motorised vehicle generates gaseous and particulate pollution, particles emission caused by a travelling vehicle is accounted for to a much lesser extent. Whether a vehicle is moving on motorways, roads, unpaved roads or industrial soils, it projects particles that are naturally present on the ground. This case represents a significant diffuse emission source, depending principally on the speed of the vehicle, on the load and on the humidity of the road surface material. Studying the aerodynamic behaviour of air in the vicinity of wheels under real conditions is not easy from an experimental point of view and numerical models are difficult to validate. Insufficient knowledge of this issue and the complexity of this type of aerodynamic behaviour support the preferred option of studying a simple case, such as an isolated wheel The goal of this work is to provide background information on the aerosol spreading in the field close to a vehicle rotating wheel. From a state of the art on this issue, this study was to assess the airflow and particles experimental behaviour around a wheel integrating the presence of patterns on the surface of the tire. While not claim a comparative study between different pattern geometries, this work is to highlight the differences between flow around a smooth wheel and patterned wheel. This research is based on the experimentation extended to the simulation. It will be the bases for a reflection on the possibilities of devices development to reduce dust emissions caused by the movement of industrial vehicles

La thèse est consacrée au problème de modélisation d'un type de roue avec pneus comme système mécanique à degré de liberté infini et à son étude par les méthodes de la dynamique analytique. On étudiera en particulier les régimes stationnaires de roulement de la roue sur un plan avec et sans glissement. Le système mécanique comprend une partie déformable et une partie rigide. La partie rigide est la jante (disque) représentée par un corps solide ayant six degrés de liberté. La partie déformable est le pneu, qu'on peut fractionner en trois parties le bandage, par lequel la roue est en contact avec le plan, et deux surfaces latérales joignant le bandage à la jante. Dans l'état non déformé le bandage est une partie de cylindre circulaire, les surfaces latérales sont des parties de surfaces de tores. La structure des pneus modernes est telle que par chaque point du bandage passent trois familles de fils inextensibles et par chaque point des surfaces latérales du pneu passe une famille. Le pneu est rempli par un gaz sous pression, et le gaz est supposé parfait et son évolution isotherme. La force extérieure F et le moment extérieur M sont appliqués à la jante de la roue. La roue roule sur un plan avec lequel elle est en contact par une certaine partie du bandage a priori inconnue. Le roulement peut avoir lieu avec ou sans glissement dans la zone de contact. Dans ce travail on modélise ce système mécanique et on étudie ses mouvements par les méthodes de la mécanique analytique.

Le stress oxydatif joue un rôle prépondérant en tant que messager secondaire dans la régulation de nombreux processus cellulaires tels que l’apoptose, la survie et la prolifération et serait impliqué dans l’ensemble des étapes de la carcinogenèse pulmonaire. L’activité physique et la nutrition sont deux facteurs pouvant moduler le stress oxydatif et les mécanismes associés. La bétaïne et la C-Phycocyanine sont deux micronutriments reconnus pour avoir des effets antioxydants, anti-inflammatoires et antiprolifératifs. Récemment notre équipe a montré in vitro qu’un traitement en bétaïne et/ou la C-phycocyanine diminuait la viabilité des cellules A549 (carcinome pulmonaire). L’objectif général de ce travail de thèse était d’évaluer l’effet de facteurs nutritionnels (bétaïne, C-PC ou activité physique) sur la croissance tumorale de cellules A549 implantées chez le rat Nude et de déterminer les mécanismes sous-jacents. Dans un premier temps, nous avons étudié l’effet d’une supplémentation nutritionnelle (bétaïne ou C-phycocyanine) associée ou non à la pratique d’une activité physique volontaire (roue d’activité) sur l’équilibre redox et l’inflammation, chez des rats sains. Nous avons montré que la bétaïne et la C-phycocyanine augmentaient les défenses antioxydantes tandis que l’activité physique volontaire n’avait pas d’effet si elle n’était pas couplée à une supplémentation. Nous avons également mis en évidence que C-phycocyanine inhibait l’augmentation de Cox-2 musculaire induite par l’activité physique. Dans un second temps, nous avons étudié l’effet de la bétaïne et/ou la C-Phycocyanine sur la croissance des cellules A549 implantées chez des rats Nude. Nous avons montré que ces deux micronutriments associés ou non ralentissaient la croissance des tumeurs pulmonaires, au travers de mécanismes communs (activation de NF-kappaB, augmentation de la peroxydation lipidique et de l’expression de cytokine pro-inflammatoire (IL-1-beta, Cox-2 et TNF-alpha) au sein de la tumeur) et de mécanismes propres à chaque micronutriment. La C-phycocyanine a induit une diminution du ratio AKT phosphorylé / AKT total et une augmentation du ratio p38 phosphorylé / p38 total, mécanisme en faveur de l’apoptose et de l’autophagie. La bétaïne associée à la C-phycocyanine a augmenté le ratio caspase-3 / pro-caspase-3. Dans un dernier temps, nous avons évalué l’effet de l’activité physique volontaire sur la croissance tumorale des cellules A549 implantées chez des rats Nude. Nous avons mis en évidence que l’activité physique volontaire ralentissait la croissance des tumeurs pulmonaires induites, sans différence significative avec la bétaïne et/ou la C-phycocyanine. Il apparait que l’augmentation de la peroxydation lipidique, l’activation de la MAPK p38 et de NF-kappaB, et l’inhibition d’AKT, favorisant la mort cellulaire soient impliquées dans cette diminution tumorale. Un régime enrichi en bétaïne et/ou C-phycocyanine ralentit la croissance cellulaire d’adénocarcinome pulmonaire implanté chez le rat, suggérant leur intérêt dans l’action anti-carcinogène pulmonaire. L’activité physique semble jouer sur les mêmes mécanismes. Nos résultats méritent d’être confirmés par des protocoles à plus large échelle et suggèrent de possibles applications chez des patients porteurs de tumeurs pulmonaires. / Oxidative stress seems to play a crucial role as a secondary messenger in the regulation of several cellular processes such as apoptosis, survival and proliferation, and could be involved in all steps of the lung carcinogenesis (i.e. initiation, promotion and progression). Physical activity and nutrition are two factors able to modulate oxidative stress and associated mechanisms. Betaine and C-phycocyanin are two known micronutrients having antioxidant, anti-inflammatory and anti-proliferative effects. Previously, our team showed that betaine and/or C-phycocyanin treatment decreased the viability of A549 cells in vitro (pulmonary adenocarcinoma cell line). The main objective of this work was to evaluate the effect of nutritional factors (betaine, C-phycocyanin) or physical activity on growth of implanted A549 cells in Nude rats and to determine underlying mechanisms.Firstly, we studied the effect of nutritional supplementation (betaine or C-phycocyanin) combined or not with voluntary physical activity (wheel running) on redox balance and inflammation in healthy rats. We showed that betaine and C-phycocyanin increased antioxidant defenses, whereas voluntary physical activity did not have an effect when it was not associated with micronutrient supplementation. We also observed that C-phycocyanin inhibited physical activity-induced muscle Cox-2 activity increase.Secondly, we studied the effect of betaine and/or C-phycocyanin on growth of implanted A549 cells in Nude rats. We showed that these two micronutrients, whether associated or supplied separately, slowed down the lung tumour growth through similar mechanisms (NF-kappaB activation and increase of lipid peroxidation and expression of pro-inflammatory cytokines (IL-1beta, Cox-2 et TNF-alpha) in tumour). Also, some mechanisms were specific for each micronutrient or their combination. C-phycocyanin induced a decrease of phosphorylated AKT / total AKT ratio, and an increase of phosphorylated p38 / total p38 ratio, both mechanisms promoting apoptosis and autophagy. On the other hand, betaine associated with C-phycocyanin increased caspase-3 / pro-caspase-3 ratio.Finally, we studied the effect of voluntary physical activity on growth of implanted A549 cells in Nude rats. We showed that voluntary physical activity slowed down the lung tumour growth, without significant difference if animals were supplied with betaine or/and C-phycocyanin. It seems that the increase of lipid peroxidation, NF-kappaB and p38 activation, and AKT inhibition, all having a role in promotion of a cell death, are responsible for the tumour growth slowdown following the physical activity. In conclusion, diet enriched with betaine or/and C-phycocyanin slows down the growth of pulmonary adenocarcinoma cells implanted in rats, suggesting their interest in anti-cancer activity. Physical activity seems to act on similar mechanisms as these micronutrients. Our results have to be confirmed with further studies, but are already suggesting a potential application in lung cancer patients.

Depuis ces dernières années, parmi tous les composants de puissance, l’IGBT (Transistor Bipolaire à Grille Isolée) occupe une place prépondérante, On le retrouve dans une multitude d’applications et il est devenu un composant de référence de l’électronique de puissance. Dans cette thèse, nous nous intéresserons au fonctionnement de l’IGBT en conditions thermiques et électriques extrêmes. À l'aide de la simulation physique bidimensionnelle d'un modèle d'IGBT de type Punch Through à structure de grille en tranchée, on s'intéressera plus particulièrement aux limites des aires de sécurité, et plus précisément aux mécanismes qui peuvent amener à la défaillance du composant. Une étude expérimentale présentera le comportement de différentes structures d’IGBT dans différents modes de fonctionnement, on traitera plus particulièrement l’influence de la température et de la résistance de grille sur ces modes de fonctionnement. Enfin, une proposition d’amélioration d’IGBT sera développée en simulation mettant en œuvre une couche tampon SiGe. / For these last years, the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) has occupied a dominating place comparing to other power components. Used in a multitude of applications, it became the component of reference in power electronics domain. In this thesis, I will be interested in operation of the IGBT in extreme thermal and electrical conditions. Using the simulation of a bi-dimensional physical model of a Punch Through Trench IGBT, I will be interested more particularly in the limits of the SOA (Safe Operating Area), and more precisely in the mechanisms which can lead to the failure of the component. An experimental study will present the behaviour of various structures of IGBT in various electrical and thermal operating conditions, more particularly the influence of the temperature and the gate resistance. Lastly, a proposal for an improvement of IGBT will be developed in simulation by implementing a layer SiGe in the N+ buffer layer of the IGBT.

Avec l’accroissement des exigences des avionneurs, les problématiques thermique interviennent de plus en plus tôt dans les phases de conception d’un équipement roue et frein. La première phase de conception, appelée pré-étude, doit permettre de définir les grands choix technologiques pour répondre aux spécifications. Cette phase se déroulant sur une période de l’ordre du mois, la prévision du comportement thermique induit par les différentes solutions doit être de l’ordre de quelques jours. Aussi, les outils de simulation (de type CFD) ne peuvent pas être utilisé, car le temps d’implémentation (maillage) et de calcul ne sont pas adaptés. En outre, compte tenu de la faible maturité du design, aucune CAO n’est disponible. En revanche, le degré de précision et de résolution exigé sur les résultats est plus faible. Dans cette thèse nous proposons un outil de modélisation simplifiée adapté aux contraintes de cette phase de conception, à savoir, un temps d’implémentation et de calcul de l’ordre de quelques heures, et, un très fort niveau de paramétrisation. Pour cela, nous avons tout d’abord établi une représentation géométrique simplifié de l’équipement dans une grille en coordonnées R,T,Z. La simplification géométrique se traduit par une adaptation de la forme des pièces à la grille. L’obtention de cette représentation devient alors automatisable pour réduire le temps d’implémentation. Le modèle thermique utilisé est basé sur l’association d’une approche nodale par l’utilisation de formulation RC et un maillage spatiale adaptable sur chaque pièce qui se rapproche du principe d’une méthode de type volume finis. La complexité du problème thermique (liée à la géométrie, aux transferts multi-modes instationnaires, aux hautes températures et aux non-linéarités) va nous imposer, à des fins d’analyses, la mise au point d’un outil de représentation spatiale et temporelle des grandeurs thermiques. Une décomposition géométrique, associée à une décomposition temporelle du refroidissement par rapport à des temps caractéristiques, a permis d’établir une représentation intelligible des informations sous formes de cartographies. Dans une première étape, des cartographies de températures ont été établies à partir de données d’essais. Ces cartographies ont permis d’énoncer quelques hypothèses sur le sens et l’intensité des transferts, en particulier, conductifs. Dans une seconde étape, les résultats d’un modèle thermo-aéraulique complet de l’équipement, recalés sur les températures d’essais, ont offert la possibilité d’obtenir des cartographies énergétiques par l’intermédiaire des flux et des décompositions spatiale et temporelle. Ces dernières mettent en évidence les lieux et l’intensité des transferts énergétiques, ainsi que, les pièces stockant la chaleur. Cet outil de représentation a pu être utilisé sur d’autres équipements roue et frein, et sur plusieurs énergies de freinage (16 à 64MJ). / For several years, expectations of aircraft manufacturers and airlines have risen as far as reduction of aircraft weight and turn-around time are concerned. Mass reduced wheel and brake equipments tend to reach higher maximal temperature and need to be cooled down more efficiently. Therefore, equipments need to be better designed in terms of heat transfer, especially from the early design phases (i.e. right from the request for proposal). Brake cooling is insured by transient and multi-modal heat transfer, involving particularly, surface-to-surface thermal radiation, natural convection and heat conduction. Furthermore, because of the geometric complexity of the system, three-dimensional heat transfer should be considered. The first aim of this work is to develop a simplified representation of the heat transfer, inside the equipment and with the outdoor, leading to a better acknowledgment of its thermal comportment. This would eventually provide to the engineers some guidelines to a way to help the decision forecast and improve the thermal design of wheel and brake equipments. Secondly, a simplified thermal model should be developed, in order to fill the lack of dedicated tools ,in the preliminary design stage, to predict the thermal comportment. To predict thermal fields, in such a complex system, modelisation approaches, such as finite volume or finite-element methods (the use of CFD in the case of coupled convection/conduction problems) are commonly used in industry. Despite their ability to provide suitable and accurate results, that kind of numerical methods don't fit with the preliminary design stage requirements, especially in term of implementation and calculation time. On the opposite, model based on RC thermal network seems to meet the requirements of fast calculation time and implementation time thanks to fully adapted parameterization.

Depuis plus d'un siècle, l’usure ondulatoire représente un des problèmes de maintenance les plus important pour les réseaux ferroviaires. Celle-ci est à l’origine d’émissions sonores incommodantes pour le voisinage et de vibrations structurelles pouvant réduire la durée de vie des infrastructures et matériels ferroviaires. Ce phénomène périodique présent à la surface des rails est intimement lié à la dynamique du contact roue-rail qui résulte des paramètres régissant le frottement, la dynamique du train et de la voie… Afin de mieux appréhender les conditions menant à l’apparition de l’usure ondulation, un modèle numérique a été proposé pour compenser l’impossibilité d’instrumenter localement et de façon fiable un contact roue-rail dynamiquement. Tout d'abord, un outil approprié a été choisi pour modéliser la dynamique du contact roue-rail afin de reproduire numérique de l’usure ondulatoire des voies rectilignes. Le code d'éléments finis dynamique implicite Abaqus a été choisi pour instrumenter numériquement localement le contact roue-rail. Ainsi, tant l'origine que l'évolution de l’usure ondulatoire dans des phases transitoires (accélération / décélération) sont étudiées. Une étude de sensibilité a été menée pour mettre en évidence la sensibilité de l’usure ondulatoire apparaissant dans des conditions transitoires au passage d’une ou plusieurs roues ainsi que d’un défaut géométrique présent à la surface du rail. Des conditions dynamiques locales d’adhérence-glissement (stick-slip), liées à la dynamique de la roue et du rail couplés par le contact, est identifié comme origine de l’usure ondulatoire des voies rectilignes dans des conditions transitoires. Deuxièmement, les résultats obtenues avec le modèles précédent ont mis en évidence une décroissance de l’amplitude de l’usure ondulatoire reproduire numérique en fonction du nombre de roue passant sur le rail. Ce résultat semble être en contradiction avec les observations de rails réels. Ce problème est lié à la difficulté de gérer la dynamique de contact, et tout particulièrement dans le cas où il y a des impacts locaux, dans les modèles éléments finis classiques tels que ceux implémentés dans Abaqus. Pour palier ce problème, une méthode de masser redistribuée a été implémentée dans Abaqus et utilisée sur le cas précédent. Les résultats montrent un accroissement plus réaliste de l’usure ondulatoire en fonction du nombre de roues. / For more than a century, rail corrugation has been exposed as one of the most serious problems experienced in railway networks. It also comes with a series of problems for maintenance, such as rolling noises and structural vibrations that can reduce lifetime of both train and track. This periodical phenomenon on rail surface is closely linked to wheel-rail contact dynamic, which depends on friction, train dynamics… To better understand corrugation birth conditions, a numerical model is suggested to complement the experimental limitations and to instrument a wheel-rail contact both locally and dynamically. At first, an appropriate tool was chosen to create the dynamic wheel-rail contact model to reproduce straight-track corrugation, also called “short-pitch” corrugation. The implicit dynamic finite element code Abaqus was chosen to investigate the dynamic local contact conditions. Both the origin and the evolution of straight-track corrugation under transient conditions (acceleration / deceleration) are studied. The parametrical sensibility of corrugation is thus investigated both with single/multiple wheel passing(s) and with geometric defect. A stick-slip phenomenon, linked to both wheel and rail dynamics coupled through the contact, is identified as the root of straight-track corrugation under transient conditions. Secondly, results obtained with the previous model have highlighted a quick decrease of corrugation amplitude with the increase of wheel passings over the rail. This last result seems to be in contradiction with reality. This problem comes from the difficulty to reliably manage contact dynamics, and particularly with local impacts, with the use of classical finite element models such as the one implemented in Abaqus. To compensate for this lack, a mass redistribution method is implemented in Abaqus and used with the previous case. The results show a more realistic corrugation growth according to the number of wheel passings.

Le bruit de roulement est la principale source de bruit des transports ferroviaires pour des vitesses conventionnelles. Il est produit par les vibrations puis le rayonnement acoustique du matériel roulant et de la voie provoqués par le déplacement de la roue et du rail. Ce déplacement est imposé par les défauts microscopiques de surface présents sur les bandes de roulement appelés rugosité.La directive Européenne 2002/49/CE exige la réalisation la cartographies du bruit des infrastructures de transport. Le bruit dans l’environnement peut être prédit par des modèles dont les paramètres d’entrées sont notamment le comportement dynamique de la voie et la rugosité des rails. Ces données sont généralement évaluées par des systèmes de mesures statiques, ce qui limite la caractérisation de la voie à quelques dizaines ou centaines de mètres.Cette thèse a pour objectif de proposer et de valider une méthodologie de mesure de l'état acoustique de la voie sur l’ensemble du réseau. La solution proposée est un système de mesure en situation embarquée nommé LECAV pour « LECture Acoustique de la Voie », qui utilise le bruit rayonné par la voir et par la roue. Leurs gammes de fréquences de rayonnement distinctes permettent de traiter le problème inverse séparément pour la roue et pour le rail, et ceux à partir de l’impédance acoustique.Un modèle vibroacoustique basé sur la méthode des éléments finis et la formulation intégrale de Rayleigh est proposé afin d’estimer l’impédance acoustique de la roue. Pour le rail, les théories des poutres épaisses et des sources ponctuelles élémentaires sont utilisées dans le but de modéliser son impédance acoustique. / The rolling noise is the main source of noise in the railway transport sector at conventional speed. It is produced by the vibration and the acoustic radiation of the vehicle and the railway track, caused by the movement of at the wheel and the rail. These movements are imposed by microscopic irregularities on the rolling surface called roughness.The 2002/49/EC European directive imposes to build noise maps of transport infrastructure. The noise propagating in the environment can be assessed from models whose input parameters are particularly the dynamic behavior of railway tracks and the roughness of rails. These data are generally measured thanks to static systems, which narrow down to the analysis of railway tracks to a few meters.The aim of this Phd is to propose and validate a measurement methodology for the acoustic characterization of tracks for the whole railway network. It is an on-board measurement system named LECAV for "LECture Acoustique de la Voie" in French ("Acoustic reading of railway track") that uses the noise radiated from the wheel and the rail. The respective frequencies ranges of noise emission allow solving the invers problem separately for the wheel and for the rail, and this with the acoustic impedance.

Ce travail réalisé dans le cadre d'une collaboration industrielle avec la société ALSTOM Transport porte sur l'étude de la dégradation des voies ferrées urbaines. Les composantes de voie retenus pour cette étude sont le rail et la dalle de voie en béton. Concernant le rail, différents problèmes sont abordés : contact roue – rail, usure du rail, usure ondulatoire du rail, et fatigue de contact de roulement (RCF) du rail. Un outil numérique avec des interfaces graphiques, nommé CONUS, est développé pour le problème de contact roue – rail et le problème d'usure du rail. Des théories classiques (Hertz, Kalker, Archard, etc.) sont implantées dans cet outil. La méthode stationnaire est implantée dans un code de calcul par éléments finis pour étudier l'état asymptotique de l'acier du rail sous le chargement répété des trains. Ceci nous permet de prédire les régimes de RCF du rail. La mécanique de l'endommagement est utilisée pour prédire la fatigue du matériau béton. Le formalisme de Marigo couplé avec le modèle d'endommagement de Mazars permet de modéliser la dégradation progressive de la rigidité du matériau sous chargement cyclique. Une campagne d'essais de fatigue du béton en flexion a été réalisée. Elle a pour but de valider le modèle théorique et d'identifier les paramètres du matériau. Le dimensionnement d'une dalle de voie en béton a fait l'objet d'une application de cette méthode. Le modèle de réseau de poutres (lattice model) a été utilisé pour étudier la propagation des fissures dans les structures en béton. Ce modèle a été implanté dans le logiciel de calcul par éléments finis, CESAR-LCPC. Les résultats numériques (propagation de fissures) obtenus pour les structures simples sous chargement statique sont en tout point comparables avec les résultats d'essais expérimentaux. Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier la fissuration sous chargement de fatigue. Pour cela un modèle d'endommagement simple modélisant la dégradation des éléments «poutres» s'est avéré suffisant pour décrire la cinématique de propagation des fissures / This work is part of the collaboration between the laboratory Navier (UMR ENPC /IFSTTAR/ CNRS) and ALSTOM Transport company (TGS/Trackway). It focuses on the study of the degradation of urban railways. The components of track considered in this study are the rail and the concrete slab. Regarding the rail, different problems are discussed : wheel – rail contact, rail wear, rail corrugation and rolling contact fatigue (RCF). A numerical tool with graphical interfaces, called CONUS, is developed to predict the behaviour of the wheel - rail contact, the rail wear, and the rail corrugation problems. Classical theories (Hertz, Kalker, Archard, etc...) are implemented in this tool. The stationary method is implemented in a finite element software to study the asymptotic state of the rail steel under repeated loading of trains.The damage mechanics is used to predict the fatigue life of concrete. Marigo's formalism coupled with Mazars' damage model is used to predict the gradual degradation of material stiffness under cyclic loading. A campaign of fatigue tests for concrete in bending was conducted. It aims at validating the theoretical model and identifying material parameters. We applied this method in order to design the concrete slabs of urban railway. The lattice model was used to study the crack propagation in concrete structures. This model was implemented in the finite element software, CESAR-LCPC. The numerical results obtained for simple structures under static loading are consistent with the results of laboratory experiments. This model was then used to study the crack propagation under fatigue loading. For that purpose, a simple damage model of degradation of the "beams" elements describes the kinematics of crack propagation with a satisfying accuracy