Cette thèse porte sur la quantification de l’énergie dissipée ainsi que l’amortissement induit par les micro-glissements dans les interfaces constituant les assemblages mécaniques en présence du défaut géométrique. Le mémoire est composé de quatre chapitres traitant la problématique tant du point de vue analytique qu’expérimental. Un modèle rhéologique de contact basé sur les hypothèses de Greenwood et Williamson est développé afin de prendre en compte les défauts géométriques à l’interface du contact. L’énergie dissipée ainsi que l’amortissement induit par les micro-glissements entre deux surfaces rugueuses soumises à un effort normal constant et un déplacement tangentiel allant du glissement partiel jusqu’au glissement total sont déterminés. Afin de valider et discuter le modèle développé on a considéré un montage expérimental composé d’un tribomètre installé sur la machine MTS 830. Afin de révéler le phénomène de dissipation d’énergie entre deux surfaces nominalement planes soumises à un effort normal statique et une rotation alternée, un second banc d’essai est dimensionné et réalisé. Le montage est constitué de deux poutres assemblées par un boulon et excitées par un pot vibrant. Le modèle rhéologique de contact développé dans le premier partie est étudiée dans le cas où les deux surfaces en contact soumises à une charge normal statique et une rotation alternée dynamique. / This thesis focuses on the quantification of energy dissipation and damping induced by microslipping in interfaces constituent assemblies in the presence of geometric defect. The thesis contains four chapters examining this problem from both analytical and experimental viewpoints. A rheological contact model based on the assumptions of Greenwood and Williamson is developed to take into account the geometrical defects at the interface of contact. The energy dissipated and damping induced by micro-slipping between two rough surfaces subjected to a constant normal force and tangential displacement ranging from partial slip to total slip are determined. To validate and discussed the developed model we considered an experimental setup consisting of a tribometer installed on the MTS 830 machine. To reveal the phenomenon of energy dissipation between two nominally flat surfaces subjected to a static axial force and an alternating rotation, a second test bench is designed andrealized. The experimental setup consists of two beams assembled by bolt and excited by a shaker. The rheological contact model developed in the first part is studied in the case where the two contact surfaces subjected to a normal static and dynamic load alternating rotation.

Le sujet de thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche collaboratif entre l’Institut FEMTO-ST et le groupe SAFRAN/SNECMA. Une partie des travaux de cette thèse concerne les caractérisations thermo-physiques de polymères chargés pour différentes nuances et granulométries de poudres de superalliage destinés à être mis en forme par le procédé de Moulage par Injection de Poudre. Pour ces travaux de thèse de doctorat, trois nuances de polymères chargés composé de poudres de superalliages ont été investiguées. Deux nuances sont composées de poudres utilisées par Snecma en réparation (René 80®/Amdry D15® et RBD61) et un autre est composée de poudre d’Inconel 718. Différentes caractérisations ont été réalisées et ont permis d’optimiser le développement de mélanges chargés conduisant à l’élaboration de matériaux homogènes et injectables tout en possédant des taux de charge en poudres les plus élevés possible.Les résultats de ces travaux sont ensuite utilisés afin d’identifier différents termes présents dans les modèles analytiques de rhéologie usuels. Le développement de modèles de rhéologies spécifiques a été réalisé en incorporant aux lois rhéologiques usuelles différents termes dépendant de la surface spécifique, de la viscosité des liants employés au sein de la formulation. Le développement de ces modèles de viscosité de plus en plus complets permet d’améliorer les lois de comportements et de mieux décrire le comportement rhéologique de polymères chargés. Enfin, une simulation de l’étape de moulage par injection d’un composant aéronautique a été réalisée à l’aide du logiciel Moldflow© pour la nuance de René 80®/Amdry D15®. / The works presented in this paper were realized in collaboration between the mechanical department of FEMTO-ST Institute and the company SAFRAN/SNECMA. A part of the works of this thesis focused the thermo-physical characterizations of loaded polymers that is mixtures based of thermoplastic binders and metallic powders suitable be shaped by powder injection molding process.For this work, three different loaded mixtures composed of superalloy powder were investigated.Two were supplied by SAFRAN/SNECMA used to repair (Rene80®/AmdryD15® and RBD61) and another is composed of Inconel 718 powder. Characterizations were to carry out to optimize the development of loaded polymers and to obtain homogenous materials with high solid fraction. Then, the data were used to identified parameters of usual rheological laws. The development of specific rheological models were realized by including different parameters related to the specific surface area, binder viscosities used in the formulation. The development of these models increasingly exhaustive allows the improvement of behavior laws and to better describe the rheological behavior of superalloy-loaded polymers. Finally, a simulation of the injection molding stage of a aeronautical component was realized in the Moldflow© software for the Rene80®/AmdryD15® loaded polymer.

Le transport des bruts paraffiniques, et tout particulièrement leur remise en écoulement après un arrêt, dans de longues conduites sous-marines soumises à de basses températures, peut être difficile du fait de l'augmentation de leur viscosité. Le comportement rhéologique d´une huile paraffinique modèle, possédant des propriétés macroscopiques d'écoulement analogues à celles des bruts paraffiniques, est d'abord analysé en utilisant la vélocimétrie par imagerie par résonance magnétique associée à des mesures de contrainte de cisaillement au sein d'une géométrie Couette. Nous montrons que lors d'un écoulement forcé à température constante le matériau subit une déstructuration irréversible qui dépend de l'intensité du cisaillement. Ainsi la contrainte apparente critique permettant l'écoulement du matériau dépend de l'histoire thermique et d'écoulement subie par le matériau. Nous étudions ensuite le comportement rhéologique complet de deux bruts réels à partir de différents types de tests rhéométriques (fluages, redémarrage, régime permanent, changement brusque de vitesse) pour différentes histoires d'écoulement, notamment pendant la période de refroidissement. Le comportement détaillé du matériau en régime transitoire ainsi observé peut alors être modélisé. De plus les variations du seuil de contrainte en fonction de l'histoire thermique et de l'écoulement sont aussi décrites, ce qui nous donne le champ de contrainte seuil dans la conduite à l'état initial. Le modèle dans son ensemble est finalement implémenté dans un code de calcul pour simuler le redémarrage de l´écoulement d'un brut paraffinique dans une conduite réelle / Transporting waxy crude oils through long pipelines at low temperatures may be challenging, particularly its flow restart after a pipeline shut-in, due to its viscosity increase. The rheological behavior of a model waxy oil with macroscopic flow properties analogous to waxy crude oils is first analyzed using Magnetic Resonance Imaging velocimetry associated to stress measurements in a Couette geometry. While flowing at constant temperature, major irreversible structure break depending on shear intensity are observed. Thus, the critical apparent shear stress beyond which the material flows depends on the thermal and flow histories of the oil. Next, the rheological behavior of two waxy crude oils is studied using rheometrical tests (creep tests, flow restarts, abrupt changes of shear rate and steady flow) after different flow histories, notably during the cooling process. Then, those experimentally observed trends are modeled. Additionally, a comprehensive study of the yield stress in function of flow and temperature histories is presented. It provides an approach for describing the yield stress field inside the pipeline at the flow restart moment. Finally, the entire rheological model is implemented in the computational code for simulating waxy crude oils flow restart of a real scale pipeline

Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’ANR ISABEAU (Innovating for Structural Adhesive Bonding Evaluation and Analysis with Ultrasounds, associant des physico-chimistes et des acousticiens) et cherche à apporter des connaissances nouvelles sur l’évaluation par ultrasons du niveau d’adhésion d’un collage structural par ondes de Lamb. La première partie porte sur l’aspect cohésif et particulièrement sur l’influence du paramètre de réticulation de réseaux époxys sur les courbes de dispersion des ondes de Lamb. La deuxième partie est consacrée à la caractérisation de niveaux d’adhésion dans une structure bicouche Aluminium Epoxy en tenant compte aussi bien des aspects cohésifs qu’adhésifs. Des échantillons à niveau d’adhésion connus et maîtrisés sont réalisés avec l’aide de physico-chimistes, où l’époxy est partiellement ou totalement réticulé, et où l’interface substrat adhésif a subit différents traitements chimiques et/ou mécaniques. Les résultats expérimentaux sont confrontés à ceux issus du modèle rhéologique de Jones résolu par éléments finis. Enfin, la troisième partie porte sur l’étude d’un assemblage tricouche Aluminium/Epoxy/Aluminium et cherche à qualifier différents niveaux d’adhésion à l’aide du modèle de Jones par ondes guidées et également par l’étude des fréquences de coupure des modes verticaux de la structure. / This thesis is in the context of the ANR ISABEAU (Innovating for Structural Adhesive Bonding Evaluation and Analysis with Ultrasounds, with the association of physico-chemists and acousticians) and seeks to bring new knowledge of the ultrasonic evaluation of the level of adhesion of structural bonding using Lamb waves. The first part focuses on the cohesive aspect, in particular on the influence of the crosslinking parameter of the polymer on the Lamb waves dispersion curves. The second part is dedicated to the evaluation of the adhesion level of a bi-layer Aluminum Epoxy taking into account the both cohesive and adhesive aspects. Samples of controlled and known adhesion levels are manufactured with the help of physico-chemists, where the crosslinking of the epoxy is partial or total, and the interface substrate-adhesive have been treated chemically and/or mechanically. The experimental results are compared to those obtained from a predictive model based on the rheological model of Jones solved by finite elements method. Finally, the third part focuses on the study of tri-layers Aluminum/Epoxy/Aluminum, looking for the qualification of different levels of adhesion with the Jones model using guided waves as well as the cut-off frequencies of the structure.

Le transport des bruts paraffiniques, et tout particulièrement leur remise en écoulement après un arrêt, dans de longues conduites sous-marines soumises à de basses températures, peut être difficile du fait de l'augmentation de leur viscosité. Le comportement rhéologique d´une huile paraffinique modèle, possédant des propriétés macroscopiques d'écoulement analogues à celles des bruts paraffiniques, est d'abord analysé en utilisant la vélocimétrie par imagerie par résonance magnétique associée à des mesures de contrainte de cisaillement au sein d'une géométrie Couette. Nous montrons que lors d'un écoulement forcé à température constante le matériau subit une déstructuration irréversible qui dépend de l'intensité du cisaillement. Ainsi la contrainte apparente critique permettant l'écoulement du matériau dépend de l'histoire thermique et d'écoulement subie par le matériau. Nous étudions ensuite le comportement rhéologique complet de deux bruts réels à partir de différents types de tests rhéométriques (fluages, redémarrage, régime permanent, changement brusque de vitesse) pour différentes histoires d'écoulement, notamment pendant la période de refroidissement. Le comportement détaillé du matériau en régime transitoire ainsi observé peut alors être modélisé. De plus les variations du seuil de contrainte en fonction de l'histoire thermique et de l'écoulement sont aussi décrites, ce qui nous donne le champ de contrainte seuil dans la conduite à l'état initial. Le modèle dans son ensemble est finalement implémenté dans un code de calcul pour simuler le redémarrage de l´écoulement d'un brut paraffinique dans une conduite réelle / Transporting waxy crude oils through long pipelines at low temperatures may be challenging, particularly its flow restart after a pipeline shut-in, due to its viscosity increase. The rheological behavior of a model waxy oil with macroscopic flow properties analogous to waxy crude oils is first analyzed using Magnetic Resonance Imaging velocimetry associated to stress measurements in a Couette geometry. While flowing at constant temperature, major irreversible structure break depending on shear intensity are observed. Thus, the critical apparent shear stress beyond which the material flows depends on the thermal and flow histories of the oil. Next, the rheological behavior of two waxy crude oils is studied using rheometrical tests (creep tests, flow restarts, abrupt changes of shear rate and steady flow) after different flow histories, notably during the cooling process. Then, those experimentally observed trends are modeled. Additionally, a comprehensive study of the yield stress in function of flow and temperature histories is presented. It provides an approach for describing the yield stress field inside the pipeline at the flow restart moment. Finally, the entire rheological model is implemented in the computational code for simulating waxy crude oils flow restart of a real scale pipeline