Le Cold spray est une technique de réalisation de dépôts épais par projection à haute vitesse de particules. Pour cette technologie, la température du gaz vecteur reste inférieure au point de fusion de poudres projetées. Dans ce cas, les mécanismes d’adhésion sont liés aux hautes déformations plastiques que subissent les particules lors de leur impact avec le substrat. Parmi la grande variété de poudres disponibles, trois compositions ont été retenues pour ce travail. Elles autorisent l’élaboration (i) d’alliage d’aluminium, (ii) d’acier inoxydable et (iii) de magnésium. L’ajout de particules de SiC (en fonction de leur quantité ou taille) aux poudres d’aluminium a également permis de modifier les propriétés mécaniques (telle que la dureté) des couches produites. En formant des couches denses et très peu poreuses, les revêtements cold spray présentent tous les atouts des revêtements anti-corrosion. Ce travail de thèse s’est attaché à comprendre les relations existantes entre les paramètres de projection de poudres (température et pression du gaz vecteur, concentration et tailles des particules de SiC) et la qualité du revêtement obtenu, de définir les interfaces substrat / revêtement en fonction de leur composition chimique et leurs influences sur les propriétés de protection vis-à-vis de la corrosion du substrat. D’un point de vu microstructural, les résultats obtenus montrent que l’augmentation de température du gaz améliore la densité des revêtements. En diminuant le nombre de défauts mais également en optimisant la qualité de l’interface substrat/revêtement, la résistance à la corrosion se trouve également améliorée. Sur la base des différences de potentiel entre le revêtement et le substrat, il est possible de classer la nature des couches selon (i) les revêtements sacrificiels et (ii) les revêtements cathodiques. Quel que soit leur nature, les revêtements obtenus par cold spray présentent tous de bonnes propriétés barrières. Toute fois le mode de dégradation des revêtements sacrificielles a pu être assimilé à de la corrosion intergranulaire en lien avec la morphologie du dépôt mais également la distribution et la taille de particule SiC (cas particulier du revêtement d’aluminium). Si les essais de corrosion longue durée ne permettent pas d’amorcer la corrosion du substrat après dissolution du revêtement (pour les couches sacrifielles), des essais de corrosion galvanique autorisent une discrimination rapide de l’efficacité de la couche barrière. Ces tests électrochimiques sont également l’occasion de discuter des effets de la rupture d’un revêtement sur les cinétiques de corrosion des matériaux qu’ils protègent. L’ensemble des caractérisations métallurgiques ainsi que les tests électrochimiques menés sur les différents assemblages substrat/revêtements indiquent que la technique de cold spray est une méthode de choix pour la protection des matériaux de structures vis-à-vis de la corrosion. / Cold spray is a relatively new coating technology in which coatings are produced by powders projected at high velocity. A significant feature of cold spray is that bonding is generated through severe plastic deformation at temperatures well below melting point of feedstock powders. In the present study, kinds of metallic coatings were produced by cold spray, including aluminum alloy coating, pure magnesium coating, magnesium alloy coating, stainless steel coating and SiC reinforced composite coatings. According to the manner in which the coating protects its substrate against corrosion, these cold sprayed coatings can be divided into two types, i.e. sacrificial anodic coating and noble barrier coating. The objective of this thesis is to verify the feasibility of producing both sacrificial anodic coating and noble barrier coating with high corrosion performance by cold spray, and meanwhile demonstrate the usefulness of electrochemical measurements for the characterization of corrosion protection properties of cold sprayed coatings. Besides material system, process parameters which influence corrosion performance of cold sprayed coatings were studied. Two factors, i.e. process gas temperature and process gas pressure were chosen. Results showed that higher process gas temperature leads to denser aluminum coating. Likely, higher process gas pressure improves denseness and corrosion resistance of stainless steel 316L coating. SiC reinforced aluminum based composite coatings were deposited on aluminum, stainless steel and magnesium substrate. Compared with aluminum coating, the addition of hard ceramic particle affects microstructure of coatings, and improves corrosion resistance by increasing denseness. Ceramic particle fraction and size affect coating microstructure in different ways and also influence corrosion behavior. In view of corrosion process, results indicate that corrosion protection of cold sprayed coating could be divided into two steps. In the first step, substrate is completely shielded by dense coating, no corrosion reaction occurs on substrate. In the second step, two types of coatings show totally different behavior. In the case of sacrificial anodic coating, substrate is under cathodic protection in galvanic couple; hence no corrosion (or weakened corrosion) happens on substrate. In contrast, when the coating is noble than substrate, the protection effect would be immediately interrupted once corrosive electrolyte penetrates through coating to interface. The overall results indicate that cold spray is a highly reliable alternative for production of coatings in anti-corrosion applications. Electrochemical measurements are useful tools for quality evaluation of corrosion behavior of cold sprayed coatings.

Ces travaux de thèse portent sur la détermination des propriétés mécaniques à différentes échelles ainsi que les mécanismes d'endommagement des nitrures de silicium denses ou avec différents taux de porosités. Ces céramiques techniques présentent des propriétés mécaniques forte intéressantes : une faible densité, une dureté élevée, une bonne résistance à la corrosion et un faible coefficient de dilatation thermique. Elles sont notamment utilisées dans la fabrication des billes de roulement pour des applications dans les industries automobiles et aéronautiques. La caractérisation du comportement local sous un chargement de contact est donc un enjeu majeur. Les matériaux étudiés ont été obtenus par frittage flash d'une poudre de Nitrure de Silicium avec différents pourcentages d'oxide d'yttrium comme additif. Le contrôle de la température et de la pression de frittage a permis d'obtenir des matériaux denses avec différentes tailles de grain mais aussi avec une porosité résiduelle variable. La première partie de ce travail consistait à caractériser l'influence des conditions d'élaboration (température, pression, pourcentage d'additif) sur la microstructure (taille des grains, compositions ...) et les propriétés mécaniques à l'échelle macroscopique (module élastique, dureté Vickers, résistance à la flexion ...) des matériaux frittés. Des essais de contact de Hertz ont été ensuite réalisés afin d'identifier les mécanismes d'endommagement. L'utilisation de sphères de différents rayons a mis en évidence un important effet d'échelle : des fissures circonférentielles à échelle macroscopique (mode fragile) et des déformations plastique localisées à l'échelle mesoscopique avec des micro fissures distribuées aléatoirement (mode quasi-ductile). Les tests de nanoindentation permettent de solliciter localement les échantillons pour obtenir les propriétés élastiques des courbes force-déplacement. Des méthodes d'identification inverses permettent aussi d'extraire les paramètres d'écoulement. Le comportement non linéaire des céramiques a été modélisé en utilisant une loi bilinéaire où Sy est la limite d'élasticité et K un paramètre d'écrouissage. Afin d'identifier ces deux paramètres, un modèle éléments finis axisymétrique avec une pointe sphérique déformable a été construit sous Abaqus. Le modèle a été couplé à un module d'identification inverse fondé sur l'algorithme de Levemberg-Marquart pour minimiser l'écart (au sens des moindres carrés) entre les courbes expérimentales et numériques. Les simulations avec le code Isaac développé au sein du laboratoire LaMCoS ont permis de suivre d'évolution de la zone plastique lors d'un chargement de roulement. / This work deals with the mechanical properties and damage mechanisms under contact loading of dense and porous silicon nitrides materials. These technical ceramics exhibit a very interesting combination of mechanical properties: low density, high hardness and strength, good corrosion resistance and a low thermal coefficient. They are used in many applications including ball bearings for the automotive and aerospace industries. The characterization of the local behaviour under contact loading is then a crucial issue. Spark plasma sintering technique is used to process silicon nitride ceramics with addition of different amount of yttrium oxide as sintering aid. Controlling the sintering temperature and the applied pressure has permitted to obtain materials with fine, medium and coarse microstructures. In addition, materials with different porosity contents have been obtained. First, we have investigated the influence of processing conditions (temperature, pressure, amount of yttria on the microstructure and mechanical properties at the macroscopic scale (elastic parameters, Vickers hardness, flexural resistance ...). Hertzian contact tests were then performed to identify the damage mechanisms at the surface and subsurface of the sintered materials. The use of indenting spheres of different radii permitted to observe a significant size effect. Brittle mode consisting of surface ring cracks were observed at large scale (macroscopic scale) while localized plastic deformation with microcracks randomly distributed was observed at small scale (mesoscopic scale). Transmission electron microscopy observations of thin foils machined by ion milling were performed to investigate the subsurface damage. Numerical simulations with a code developed internally in LaMCoS laboratory enabled to follow the evolution of the plastic zone under pure rolling conditions. In these simulations, the nonlinear behaviour of ceramics was modelled using a bilinear law where Sy is the yield stress and K a hardening parameter of the ceramic specimen. Instrumented indentation tests were performed using a diamond spherical tip of radius 42 µm. Experimental load versus displacement curves were used as input data for an inverse identification purpose. Levemberg-Marquart algorithm was used to minimize the gap in the least squares sense.

Nous avons étudié la cinétique de formation et l'évolution de la texture de la couche corrodée qui se forme à la surface d'un verre soumis à un bain acide. La couche corrodée est une couche partiellement désalcalinisée produite par échange ionique. Elle est poreuse et se caractérise par un indice de réfraction inférieur à celui du verre sain. L'ellipsométrie spectroscopique permet de déterminer l'épaisseur de la couche et son indice. D'autres techniques expérimentales complètent l'analyse : la porosité est ainsi caractérisée par adsorption-désorption d'azote ; l'épaisseur et la composition de la couche, par sonde ionique (S.I.M.S.); la quantité de sodium relâché dans la solution, par spectrométrie d'absorption atomique. Cette étude a mis en évidence l'importance des conditions de lixiviation et de préparation du verre. Le type de séchage employé est susceptible de modifier la texture et la structure de la couche. La corrosion à court terme ne produit pas des couches facilement détectables. Les différentes techniques d'analyse conduisent cependant à la même conclusion : après une forte augmentation de la porosité, on observe une densification de la couche au cours du temps. L'évolution de la texture de la couche modifierait alors la cinétique de corrosion du verre.

L'objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydraulique d'un système de nappe superficielle de fond de vallée, alimentée par un versant et drainée par un fossé en régime transitoire. Ceci doit aboutir à terme à un outil de modélisation permettant de tester des scénarios de gestion ou d'aménagements de ces zones humides. Le parti (pari ?) choisi a été de fonder les efforts de modélisation sur l'approche " saturée 1D " (équation de Boussinesq), tout en utilisant des modèles plus sophistiqués (Laplace, Richards) afin de servir de référence lors de la discussion et l'élaboration des hypothèses simplificatrices. En particulier, certaines conditions aux limites ont été étudiées : (i) hétérogénéité de la recharge de la nappe ; (ii) déterminisme des phénomènes de surface de suintement ; (iii) l'affleurement ; (ij) une condition aval transitoire. Des expérimentations ont été menées sur modèle physique au laboratoire (maquette MASHyNS) et sur le terrain (bassin versant du Ru de Cétrais, Loire Atlantique). Un modèle (SIDRA 2+), fondé sur une résolution numérique de l'équation de Boussinesq, a été utilisé et adapté à la prise en compte des conditions aux limites particulières évoquées. Le modèle a été calé et validé à partir des données expérimentales et a permis de prédire avec une excellente précision la position de la surface libre de la nappe à différentes distances du ru de Cétrais, en période hivernale.

Dans le but de mener à bien le dimensionnement des barrages en terre construits sur sols mous, on développe une approche couplant la consolidation des sols et les écoulements à surface libre. Ce modèle de consolidation à surface libre des sols élastiques ou élastoplastiques isotropes ou anisotropes, écrouissables ou non, prend en compte la variabilité ou la constance des principaux paramètres mécaniques et hydrauliques du sol (indice des vides, écrouissage, perméabilités, compressibilités, teneur en eau). Le traitement numérique de ce problème, effectué au niveau du code de calculs par éléments finis CESAR du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, conduit à la résolution de systèmes d'équations différentielles non-linéaires, pour lesquels on propose des algorithmes transitoires itératifs et des éléments finis appropriés du type déplacement et diffusion. L'application du modèle au calcul d'un ouvrage réel, construit et mis en eau par étapes, a permis d'obtenir des résultats encourageants tant du point de vue mécanique que du point de vue hydraulique.

Le but de cette thèse est l'étude prédictive par calcul aux éléments finis des effets de la fissuration à l'échelle de structures en béton armé et précontraint soumises à des chargements statiques, cycliques et dynamiques. Il s'agit d'une part de préciser les lois de comportement des matériaux constitutifs de ces structures, et d'autre part de développer des outils numériques adaptés. Pour la modélisation du comportement du béton, un modèle du comportement macroscopique est présenté, couplant la plasticité à l'endommagement. Pour la partie plastique, il s'agit d'adapter la loi élastoplastique au comportement spécifique du béton. La (micro)fissuration du matériau est représentée à l'échelle macroscopique en termes de déformations plastiques, et l'apparition et l'évolution du dommage par l'évolution de variables plastiques. En particulier, la porosité plastique modélise la variation irréversible de l'espace poreux connecté créé par (micro)fissuration. Cette signification physique est à la base du couplage phénoménologique de la plasticité et de l'endommagement : les effets du dommage sont modélisés par une variation des caractéristiques élastiques fonction de la variable d'endommagement choisie : la porosité plastique. Cette loi de comportement est utilisée au sein d'un élément fini particulier : l'élément poutre multifibre, issu de l'extension des approches multicouches au cas tridimensionnel. L'outil numérique développé permet de prendre en compte des phénomènes non-linéaires tant matériels que géométriques dans l'analyse de structures à poutres sous des chargement divers avec un temps de calcul raisonnable. Pour l'application au cas des structures en béton précontraint, la formulation prend en compte des déplacements relatifs (glissement) entre câble précontraint et béton : la précontrainte est traitée comme un problème de condition aux limites à l'interface acier-béton. Ces développements sont mis en oeuvre dans un code de calcul par éléments finis. Au travers d'exemples d'applications numériques, le domaine d'application et les limites des outils proposés sont précisés. Ces outils se veulent une aide à la conception pour les ingénieurs, dans les études prédictives des effets du dommage à l'échelle des structures.

Ce document présente les résultats obtenus pour différents bétons et pâtes de ciment, en ce qui concerne la microstructure, les propriétés hydriques et les déformations de retrait. En particulier, des matériaux à très hautes performances ont été étudiés (formulations avec un faible rapport eau sur ciment, contenant fumée de silice et fluidifiant). De nombreuses techniques expérimentales ont été utilisées à cet effet. Ainsi, les paramètres texturaux ont été déterminés par des méthodes classiques d'investigation de la structure poreuse (intrusion de mercure, adsorption d'azote, ...). Cependant, ces méthodes sont apparues suivant les cas incomplètes ou inadéquates pour fournir les caractéristiques exactes du réseau poreux des pâtes de ciment ou des bétons durcis, notamment dans le cas des matériaux à très hautes performances. La difficulté d'accès à la porosité fine des hydrates (gel C-S-H) est essentiellement responsable des insuffisances de ces méthodes. De plus, le séchage et le dégazage nécessaires, préalablement à la mesure, rendent l'interprétation des résultats délicate. Aussi, un autre type d'expérimentations plus pertinent a été mis en oeuvre : les expériences de désorption et d'adsorption de vapeur d'eau, à partir desquelles ont été obtenues les isothermes, c'est à dire les courbes "Teneur en Eau en fonction de l'Humidité Relative", à 'équilibre, à température constante (T = 23 °C) et pour chaque chemin de désorption/adsorption. L'analyse de ces courbes n'a pas seulement fourni les paramètres de texture (porosité, surface spécifique B.E.T., distribution poreuse,...) dans le domaine des mésopores, non accessible par beaucoup d'autres méthodes, elle a aussi permis l'étude des interactions eau/solide (épaisseur du film liquide adsorbé sur la surface solide, état d'énergie de l'eau des pores, hystérésis, ...). Les cinétiques de transfert d'humidité sont très lentes dans un tel milieu microporeux et elles sont fonction de l'épaisseur de l'échantillon testé ; l'équilibre hydrique a été établi après plusieurs mois avec nos échantillons de quelques millimètres d'épaisseur. La diffusivité a été calculée à partir des courbes de perte (ou gain) de masse en fonction du temps, pour chaque palier d'humidité relative. Au cours de ces expériences, les déformations hygrométriques ont aussi été mesurées, afin d'évaluer le retrait de dessiccation en fonction de l'humidité relative, et de le comparer au retrait endogène. La caractérisation hydrique a été complétée par la détermination de la répartition de la teneur en eau dans des éprouvettes en cours de séchage. A partir d'une large panoplie expérimentale, nous avons obtenu une description complète de la structure poreuse, depuis les pores relatifs au gel C-S-H, jusqu'à l'échelle des macropores. Nous avons mis en évidence les similarités et les différences, du point de vue microstructural et hydrique, entre les différents matériaux. Nous avons ainsi quantifié l'influence des paramètres de formulation tels que, par exemple, le rapport eau sur ciment ou la présence de fumée de silice.

Cette recherche est attachée à l'étude des environnements sonores, en prenant l'exemple des Quartiers Espagnols, quartier populaire du centre de Naples. Se voulant une participation à la mise en place d'une anthropologie sonore, elle s'inscrit dans une approche pluridisciplinaire en abordant des aspects relevant de l'anthropologie sociale, la microsociologie, l'anthropologie urbaine, l'anthropologie de la communication, la sociolinguistique, l'anthropologie sensorielle et la prosodie. En observant la vie quotidienne et ses différentes « manières de faire », la mise au jour des pratiques d'habitation à l'œuvre dans la rue révèle une prévalence de la polyvalence des espaces intimes et collectifs. La rue apparaît dans la pluralité de ses usages, des usagers, de son organisation spatiale et temporelle. Devant la diversité des stratégies d'appropriation de l'espace urbain et la porosité dont l'habitat fait preuve sur un plan à la fois social et sensoriel, la dimension sonore se révèle centrale. D'une part, en tant que production sonore mettant en avant la relation à l'autre, la vocalité est au centre de la vie sociale du quartier. En confrontant cris de marchands et communications domestiques à distance, l'observation des actes de voix haute permet de dégager ce que révèlent socialement ces « voix publiques ». D'autre part, en tant qu'elles s'imposent dans l'espace urbain comme un plaisir du bruit, les sonorités des pétards et des feux d'artifice révèlent quant à elles, dans les discours attachés à leurs représentations, une volonté d'investir l'environnement sonore de la ville en même temps qu'elles questionnent des enjeux socioculturels propres à l'espace napolitain. L'analyse révèle enfin que ces deux sonorités peuvent être considérées comme constituant des environnements sonores qui, pour autant qu'ils peuvent diviser à certains égards, rassemblent les habitants qui se sentent en faire partie, et témoignent de la vie sociale qui se joue dans les Quartiers Espagnols. L'exemple d'un quartier populaire napolitain permet d'insister sur un aspect central des environnements sonores, qui est que ces derniers peuvent être vecteurs de lien social. Pointant la pertinence anthropologique de l'observation et la documentation du fait sonore, cette étude met en évidence les corrélations entre les modes d'habitation, les relations sociales et les environnements sonores.

L'objectif global de ce travail est d'étudier une modélisation multi-échelle et de développer une méthode adaptée pour la simulation numérique du processus d'érosion à l'échelle du bassin versant. Après avoir passé en revue les différents modèles existants, nous dérivons une solution analytique non triviale pour le système couplé modélisant le transport de sédiments par charriage. Ensuite, nous étudions l'hyperbolicité de ce système avec diverses lois de sédimentation proposées dans la littérature. Concernant le schéma numérique, nous présentons le domaine de validité de la méthode de splitting, pour les équations modélisant l'écoulement et celle décrivant l'évolution du fond. Pour la modélisation du transport en suspension à l'échelle de la parcelle, nous présentons un système d'équations couplant les mécanismes d'infiltration, de ruissellement et le transport de plusieurs classes de sédiments. L'implémentation et des tests de validation d'un schéma d'ordre élevé et de volumes finis bien équilibré sont également présentés. Ensuite, nous discutons sur l'application et la calibration du modèle avec des données expérimentales sur dix parcelles 1m2 au Niger. Dans le but d'aboutir la simulation à l'échelle du bassin versant, nous développons une modélisation multi échelle dans laquelle nous intégrons le taux d'inondation dans les équations d'évolution afin de prendre en compte l'effet à petite échelle de la microtopographie. Au niveau numérique, nous étudions deux schémas bien équilibrés : le schéma de Roe basé sur un chemin conservatif, et le schéma avec reconstruction hydrostatique généralisée. Enfin, nous présentons une première application du modèle avec les données expérimentales du bassin versant de Ganspoel qui nécessite la parallélisation du code.

La recherche sur le stockage de déchets radioactifs en formation géologique profonde est conduite, en France, dans les argilites du Callovo-Oxfordien (Est du Bassin de Paris). L'origine et l'histoire de l'eau présente dans cette roche argileuse peu perméable est une problématique majeure alors qu'il s'agit du vecteur de radioactivité vers la biosphère. Différents traceurs géochimiques (ΔD, Δ18O, 87Sr/86Sr et teneurs en gaz rares) sont utilisés ici pour comprendre l'origine et l'histoire de l'eau porale. La principale difficulté réside dans l'impossibilité d'extraire l'eau des argillites, ayant rendu nécessaire la mise au point de protocoles analytiques rigoureux adaptés à ce type de roches. Les résultats obtenus sont confrontés aux analyses géochimiques des eaux des formations calcaires qui encadrent les argilites. Les origines des eaux et les interactions avec les roches avec lesquelles elles sont ou ont été en contact constituent l'intérêt de ce travail. L'analyse de la texture des argilites par adsorption de gaz permet en outre d'étudier leur porosité, leur capacité d'adsorption ainsi que leur comportement à l'hydratation.<br /> Les eaux porales des argilites s'avèrent être d'origine météorique, ce qui signifie que les eaux marines originellement présentes ont été envahies par des eaux météoriques, probablement par diffusion. Les eaux des deux formations calcaires encadrant les argilites présentent des signatures géochimiques distinctes, révélant le rôle d'écran joué par la couche imperméable des argilites.