La liaison aube-disque d'un turboréacteur est soumise en opération à un chargement complexe composé d'une forte pression et d'un mouvement relatif oscillatoire, qui génère un phénomène de fretting–fatigue. L'apparition de celui-ci réduit la résistance en fatigue des structures et engendre des dégradations qui, sous différentes formes (usure, rupture), peuvent conduire à une perte de fonctionnalité. Afin d'assurer la fiabilité des turboréacteurs, il est donc utile d'améliorer l'estimation de la durée de vie sous chargement de fretting.Cette thèse est dédiée à la fois à l'étude de l'amorçage de la première fissure et de sa micropropagation dans le domaine dit "des fissures courtes", c'est-à-dire celles qui sont encore directement influencées par la microstructure locale. Pour remplir la première exigence, on développe un modèle numérique mettant en oeuvre un critère multiaxial de fatigue. Il permet de prédire la position de l'amorçage et le nombre de cycles correspondant, en prenant en compte d'éventuels traitements de surface. Dans un second temps, une étude numérique de la direction et de la cinétique de propagation des fissures est mise en place avec prise en compte de l'influence de la microstructure du matériau, à l'aide d'un modèle de plasticité cristalline qui prend en compte les différentes familles de systèmes de glissement. La vitesse de fissuration diminue à l'approche des joints de grains, ce qui est qualitativement conformes aux observations expérimentales. / The blade-disc fixings of an aircraft engine are subjected to complex loadings composed by a high pressure and oscillatory relative motions during operation. This corresponds to a loading type called fretting. The appearance of fretting phenomenon reduces the fatigue resistance of structuresand generates damage which, in various forms (wear, rupture), can lead to a loss of functionality. In order to ensure the reliability of turbo-engines, the improvement of the models for estimating life prediction is then needed.This thesis is devoted to the study of crack initiation and crack micro-propagation, in the so called "short crack domain", where they are still in interaction with the microstructure. At first, a multiaxial fatigue model is proposed. It predicts the location and the number of cycles to initiation, taken into account the possible surface treatments. Then, a numerical study of the direction and the kinetics of crack propagation is performed with consideration to the influence of the material microstructure. A crystal plasticity model is used, that takes into account all the relevant families of crystallographic slip systems. The crack plane is assumed to be one of the crystallographic plane where the plastic slip is the most intense. The crack propagation rate decreases when approaching grain boundaries, that is qualitatively consistent with the experimental observations.

Cette Thèse a porté sur l’étude en fatigue oligocyclique et en fissuration des joints soudés des aciers inoxydables superausténitique (Alloy28) et duplex (UNS S32550). L’effet de la présence du joint soudé dans la structure a été examiné.La première étape de ce travail a consisté à étudier le comportement monotone et cyclique du métal de base et du métal d’apport de chaque nuance d’acier inoxydable de l’étude. Les lois de comportement à température ambiante ont été ainsi identifiées.Des essais de fatigue oligocyclique sous différents niveaux de déformation imposée ont été effectués sur les aciers inoxydables et leurs joints soudés. Les résultats indiquent que la durée de vie des soudures est plus faible que celle du métal de base. Les analyses des mécanismes d’endommagement montrent que la durée de vie réduite des joints soudés est attribuée à l’accélération de la phase d’amorçage.Enfin, les essais de propagation de fissure sur l’Alloy28 montrent que le rapport de charge a un effet sur la cinétique de propagation dû au phénomène de fermeture par rugosité et par plasticité. Les vitesses de propagation de fissure dans le métal d’apport sont très similaires à ceux du métal de base. Ceci est dû à la compensation de plusieurs effets comme le phénomène de fermeture, la rugosité et les contraintes résiduelles. L’acier inoxydable duplex ne présente pas d’effet de rapport de charge sur la cinétique de fissuration. Les vitesses de propagation de fissure du métal d’apport sont aussi comparables à celles du métal de base. / This thesis focused on the study of low cycle fatigue and crack growth of welded joints of superaustenitic (Alloy28) and Duplex (UNS S32550) stainless steels. The effect of the presence of the welded joint in the structure was also examined.The first part of this work was to study the monotonous and cyclic behavior of the base metal and weld metal of each stainless steel. The behavior laws of each material were identified at room temperature.Low cycle fatigue tests at different levels of deformation were performed on stainless steels and their welded joints. The results indicate that the fatigue life of welded joints is lower than the base metal. The analyses of damage mechanisms show that the short life of welded joints is attributed to the acceleration of the initiation phase.Finally, crack propagation tests in Alloy28 stainless steel show that load ratio has an effect on the crack growth rate due to the closure phenomenon by roughness and plasticity. The crack growth rate in the weld metal is very similar to that of the base metal. This is due to the compensation of various effects such as the roughness, the residual stress and the closure phenomenon. The duplex stainless steel does not present load ratio effect on the crack growth rate. The crack growth rates of the weld metal of the duplex stainless steel are also comparable to those of the base metal.

Cette Thèse de Doctorat est dédiée à la simulation numérique des détonations, et plus particulièrement aux détonations confinées par un gaz inerte. Cette configuration correspond en partie à l’écoulement rencontré au sein des moteurs à détonations rotatives, dans lesquels le combustible est confiné par les gaz brûlés issus du cycle précédent. Le code de calcul employé s’appuie sur des schémas numériques d’ordre élevé adaptés à la capture des discontinuités (interpolation MP d’ordre 9, solveur HLLC et intégration temporelle d’ordre3). Une attention particulière a été portée à la caractérisation de l’écoulement au travers de son évolution moyenne dans le repère de la détonation. Les simulations ont été réalisées pour différentes valeurs de l’énergie d’activation, qui traduit la sensibilité du milieu réactif,pour des couches réactives de dimensions variées et enfin pour des confinements inertes à différentes températures. La base de données résultante démontre l’existence de deux comportements distincts suivant l’énergie d’activation du milieu réactif. Le déficit de la célérité de la détonation peut être globalement appréhendé comme fonction du ratio de l’épaisseur hydrodynamique par le rayon de courbure sur l’axe. Enfin, la présence d’une couche inerte à haute température modifie de façon importante la topologie de la détonation et en étend les limites de propagation. / This dissertation is devoted to the numerical study of detonation waves, and more specifically to the dynamics of detonations bounded by an inert gaseous layer. This configuration is similar to the flow field within the rotating detonation engines, in which the fuel is confined by the burned gases produced during the previous combustion cycle. The computational solver is based on high-order schemes designed for capturing discontinuities (9thorder MP interpolation, HLLC solver and 3rd order temporal integration). The detonation was investigated by calculating the averaged profile in the shock frame of reference. The simulations were performed for various values of the activation energy, which control the mixture sensitivity, for different heights of the reactive layer and for different temperature of the inert medium. The resulting database shows that according to the activation energy, two different behaviors can be observed. The presence of a high-temperature inert layer strongly affects the detonation structure and extends the propagation limits. The detonation deficit can be globally expressed as a function of the ratio of the hydrodynamic thickness to the radius of curvature on the axis.

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L’optique adaptative classique est limitée par l'anisoplanétisme. Pour remédier à cette limitation, de nouveaux concepts, appelés optiques adaptatives grand champ, ont été développés. Ces systèmes analysent la turbulence atmosphérique dans le volume, ce qui accroît le champ de correction. Ces techniques requièrent une connaissance précise du profil de Cn2. Mon étude consiste à valider sur le ciel une nouvelle technique de mesure du profil de Cn2, appelée CO-SLIDAR, à partir des corrélations des mesures de pentes et de scintillation réalisées avec un analyseur Shack-Hartmann sur étoile binaire. Elle s’organise autour de deux grands axes. On réalise d’abord une simulation bout-en-bout de la reconstruction du profil de Cn2 dans un cas concret d’observation astronomique. On peut ainsi étudier l’impact des différentes sources d’erreur sur la reconstruction du profil de Cn2. Ceci nous permet d’améliorer la procédure d’estimation du profil de Cn2, en prenant en compte les bruits de détection. La deuxième partie de mon étude se consacre à la validation expérimentale. On dimensionne et caractérise en laboratoire un banc d’acquisition, le banc ProMeO. Ceci conduit à une bonne connaissance du fonctionnement du banc et nous permet de corriger certains effets instrumentaux. Le banc ProMeO est finalement couplé au télescope MeO de 1,5 m de diamètre. Les données acquises permettent une reconstruction du profil de Cn2, du sol jusqu’à 17 km, avec une résolution de 600 m. Les profils obtenus par la méthode CO-SLIDAR sont comparés avec succès à des profils issus de données météorologiques. L’ensemble de ces travaux constitue la première validation sur le ciel de la méthode CO-SLIDAR. / Classical adaptive optics is limited by anisoplanatism. New concepts, known as Wide Field Adaptive Optics systems, have been developed in order to go beyond this limitation. These systems analyse atmospheric turbulence within a volume, increasing the correction field. These techniques require a precise knowledge of the Cn2 profile. The purpose of my thesis is the on-sky validation of a new measurement method of the Cn2 profile, called CO-SLIDAR, using correlations of slopes and of scintillation, both measured with a Shack-Hartmann on a binary star. My study is organized as follows. First, we perform an end-to-end simulation of the reconstruction of the Cn2 profile in a practical astronomical case. We can thus examine the impact of the different error sources on the reconstruction of the Cn2 profile. This allows us to improve the reconstruction method, taking into account the detection noises. The second part is dedicated to the experimental validation. We design and characterize an acquisition bench, the ProMeO bench. This leads to a good knowledge of the bench's operation and we can compensate for some instrumental effects. The ProMeO bench is then coupled to the MeO 1.5 m telescope. The acquired data allow the estimation of the Cn2 profile, from the ground up to 17 km, with a resolution of 600 m. The CO-SLIDAR profiles are successfully compared with profiles estimated from meteorological data. This work is the first on-sky validation of the CO-SLIDAR method.

The purpose of this research was to determine which of the commonly used wireless telecommunication site concealment materials has the least effect on signal potency. The tested materials were Tuff Span® fiberglass panels manufactured by Enduro Composite Systems, Lexan® XL-1 polycarbonate plastic manufactured by GE Corporation and Styrofoam™ polystyrene board manufactured by The Dow Chemical Company. Testing was conducted in a double electrically isolated copper mesh screen room at the University of North Texas Engineering Technology Building in Denton, Texas. Analysis of the data found no differences exist between the radio frequency transmissiveness of these products at broadband personal communication service frequencies. However, differences in the signal do exist with regards to the angle of incidence between the material and the transmitting antenna.

L’émergence des nouvelles applications et services mobiles, nécessitant de plus en plus de débits de communications, contribue à une explosion massive du trafic de données au sein du réseau. Pour faire face à ce challenge, les systèmes millimétriques sont une des technologies identifiées pour les futurs réseaux 5G en raison de la bande passante accrue disponible dans cette plage du spectre. Toutefois, pour tirer pleinement profit de tels systèmes, la connaissance des caractéristiques liées à la propagation des ondes radio dans ces bandes de fréquence est primordiale. Ainsi, dans cette thèse, l’attention est portée sur l’évaluation de la dépendance en fréquence des caractéristiques principales du canal de propagation, généralement décrites par les paramètres dits « large scale parameters (LSPs) ». Ceux–ci incluent les pertes de pénétration, l’étalement temporel ou angulaire du canal et l’affaiblissement moyen du canal. Les études sont basées sur des campagnes de mesures réalisées à Belfort, dans des scénarios de déploiement 5G typiques comme la pénétration à l’intérieur des bâtiments et la propagation en milieu urbain extérieur, entre 3 et 60 GHz. / The advent of bandwidth–demanding mobile applications and services has led to a massive explosion of the network data traffic. In order to alleviate this issue, millimeter–Wave communications systems are a promising technology for future 5G systems thanks to the large amount of bandwidth available in this frequency range. However, in order to take full advantage of this technology, knowledge of the radio propagation channel characteristics in these frequency bands is paramount. Therefore, in this thesis, the objective is to study the frequency–dependence of the propagation channel large scale parameters (LSPs), which describe the main channel characteristics. These LSPs include the building penetration losses, the channel delay spread, the channel azimuth spread and the propagation path–loss. The studies are performed thanks to measurement campaigns conducted in Belfort, in typical 5G deployment scenarios such as outdoor–to–indoor and urban outdoor environments, between 3 and 60 GHz.

Thesis (Ph. D. (Plant Production)) -- University of Limpopo, 2015 / Wild watermelon (Cucumis africanus LF.) and wild cucumber (Cucumis myriocarpus Naude.) are known for their ethnomedicine, ethnopesticide, ethnonematicide and nutritional properties, along with nematode resistance. The two Cucumis species were successfully used as inter-generic seedling rootstocks for watermelon (Citrullus lanatus Thunb.) cultivars, where nematode-resistant genotypes are not available. Also, the two Cucumis species are hardy and resilient to inland South Africa conditions, where temperatures are predicted to increase by 6°C in the year 2030. Seeds in the Cucurbitaceae Family contain high concentration of cucurbitacins, which induce auto-allelopathy that inherently inhibits plant growth and germination. Poor germination and non-uniform stands as a result of seed dormancy are a major challenge in sexual propagation of wild Cucumis species for various potential industries. Generally, true-to-type, uniform and disease-free plants in plant production are asexually-generated through in vitro propagation techniques. This study was therefore, initiated to address seed dormancy and related challenges of sexual propagation in the two wild Cucumis species by determining whether: (1) seed dormancy in C. africanus and C. myiocarpus would be ameliorated to allow for in vitro sexual propagation to establish pathogen-free parent stock, (2) the testa in C. africanus and C. myiocarpus seeds would possess structures, which interfere with imbibition and movement of water to the endosperm, (3) all organs of C. africanus and C. myriocarpus would be suitable for in vitro propagation, (4) suitable potting medium for in vitro propagated plantlets of C. africanus and C. myriocarpus would be available for acclimatisation of plantlets and (5) in vitro-produced xxviii plantlets from nematode-resistant C. africanus and C. myriocarpus would retain their resistance to Meloidogyne incognita race 2 under greenhouse conditions. In vitro and ex vitro experiments were conducted to achieve the stated objectives, with treatments in the laboratory and the greenhouse being arranged in completely randomised and randomised complete block designs, respectively. Validity was primarily ensured through the use of factorial trials, while the reliability of data was ensured by using appropriate levels of statistical significance. Leaching alone in C. africanus improved germination, while in C. myriocarpus this treatment had no effect on germination. The optimum leaching time in leached-control seeds of C. africanus was achieved at 7.1 h, with a 25-day mean germination time (MGT) and 52% optimum germination percentage (GP). In the two Cucumis species, the combined effect of leaching seeds in running tapwater and physical scarification of seeds at the chalaza region escalated germination in both Cucumis species, suggesting that both chemical and physical seed dormancies were involved. In C. africanus, cucurbitacin B (C32H48O8) was deposited exogenously to the testa, whereas in C. myriocarpus cucurbitacin A [cucumin (C27H4009) and leptodermin (C27H3808)], was deposited endogenously to the testa. The optimum leaching time in leached-scarified (LS) seeds of C. africanus was achieved at 5.7 h, with at least 40-day MGT and 89% optimum GP. In contrast, in C. myriocarpus LS seeds had the optimum leaching time of 6.3 h, with at least 41 days MGT and 93% optimum GP. Field emission SEM confirmed that there were two “water-gaps”, one at the micropylar region (hilum end) and the other at chalaza region (abaxial end) of seeds in both Cucumis species. Five distinct testa layers in seeds of C. myriocarpus were observed, namely, (i) epidermis, (ii) hypodermis, (iii) sclerenchyma, (iv) aerenchyma xxix and (v) chlorenchyma. In contrast, C. africanus seeds did not have the hypodermis between the micropylar and chalaza regions, but was present around both regions, which may provide some explanation of sporadic germination in non-leached and non-scarified seeds in this Cucumis species. The most suitable plant propagules for in vitro mass propagation of the two Cucumis species were nodal and apical buds. The optimum PGRs for shoot regeneration using both propagules in C. africanus and C. myriocarpus were at 0.80 and 0.35 μM 6-benzyladeninepurine (BAP), respectively. In contrast, the largest number of roots was regenerated at 0.31 and 0.44 μM indole-3-butyric acid (IBA) for C. africanus and C. myriocarpus, respectively. In vitro-produced plantlets were successfully acclimatised to ex vitro conditions, with sand + compost potting medium being the most suitable growing medium for weaning both Cucumis species. The in vitro-produced plantlets retained their resistance to M. incognita race 2. In conclusion, seeds of C. africanus and C. myriocarpus are structurally and chemically different, with strong evidence of chemical and physical dormancies. Structurally, C. myriocarpus seeds consist of five layers, four lignified and one non-lignified, whereas those of C. africanus have four layers, three lignified and one non-lignified. Evidence suggested that in C. africanus seeds, allelochemicals were primarily deposited outside the testa, whereas in C. myriocarpus they were deposited within the testa. The identified seed dormancies could successfully be ameliorated through combining leaching and scarification in both Cucumis species. The developed in vitro propagation protocols accord the two Cucumis species the potential for use as future crops in the context of climate-smart agriculture and research. / Flemish Interuniversity Council (VLIR)

Un lien optique basé sur un multiplex de longueurs d'onde autour de 1,55μm est une alternative intéressante pour pallier la saturation des bandes radio-fréquences classiquement utilisées et pour répondre aux besoins de liens haut débit par satellite géostationnaire de la prochaine génération de télécommunication. Compte-tenu de la puissance limitée des lasers envisagés, la divergence du faisceau doit être considérablement réduite. Par conséquent, le pointage du faisceau devient un paramètre critique. Au cours de sa propagation entre la station sol et un satellite géostationnaire, le faisceau optique est dévié et éventuellement déformé par la turbulence atmosphérique. Cela induit de fortes fluctuations du signal de télécommunication détecté, réduisant le débit disponible. Un miroir de basculement est utilisé pour pré-compenser la déviation mesurée à partir d'un faisceau provenant du satellite. Du fait de l'angle de pointage en avant entre la liaison descendante et la liaison montante, les effets de turbulence subis par les deux faisceaux sont légèrement différents, ce qui induit une erreur dans la correction.Le critère de performance de la liaison est l’intensité minimale détectable 95% du temps. Un modèle rapide, nommé WPLOT, prenant en compte les erreurs de pointage et leur évolution temporelle, est proposé pour évaluer cette intensité minimale en fonction des paramètres de la station sol et de la qualité de la correction. Les résultats obtenus avec ce modèle sont comparés avec ceux obtenus par un modèle physique mais plus couteux en temps de calcul ; le code TURANDOT. Grâce à ce modèle, une étude de sensibilité a été réalisée et a permis de proposer un dimensionnement de la station sol. Ce modèle permet également de générer des séries temporelles afin d’optimiser les codes de correction d’erreur et optimiser le débit (1Terabit/s d'ici 2025). / An optical link based on a multiplex of wavelengths at 1.55µm is foreseen to be a valuable alternative to the conventional radio-frequencies for the feeder link of the next-generation of high throughput geostationary satellite. Considering the limited power of lasers envisioned for feeder links, the beam divergence has to be dramatically reduced. Consequently, the beam pointing becomes a key issue. During its propagation between the ground station and a geostationary satellite, the optical beam is deflected and possibly distorted by atmospheric turbulence. It induces strong fluctuations of the detected telecom signal, thus reducing the capacity. A steering mirror using a measurement from a beam coming from the satellite is used to pre-compensate the deflection. Because of the point-ahead angle between the downlink and the uplink, the turbulence effects experienced by both beams are slightly different, inducing an error in the correction. The performance criteria is the minimum detectable irradiance 95% of the time. A fast model, named WPLOT, taking into account pointing errors and their temporal evolution, is proposed to evaluate the minimum irradiance as a function of the ground station parameters and quality of the correction. The model’s results are compared to those obtained with a more physical but requiring more computation power: TURANDOT. A sensitivity study has been realized and led to a sizing of a ground station. The model also enables the generation of time series in order to optimize the forward error correction codes in order to be compliant with the targeted capacity (1Terabit/s by 2025).

Le groupe Dassault Aviation conçoit et construit chaque année un large choix de modèles d’avions, à la fois à usage privé comme à usage militaire. Nous nous intéressons ici à certaines pièces structurelles de l'avion, se présentant sous la forme de panneaux renforcés de raidisseurs usinés directement dans la masse de tôles épaisses en alliage Al2024T351. Dans le cadre du processus de mise en forme, ces éléments doivent être formées à froid afin de leur donner une courbure définitive. Ce procédé a pour conséquence de pré-déformer sévèrement certaines régions de la structure. De plus, ces zones sont susceptibles de constituer des sites d’amorçage et de propagation de fissures de fatigue.Cette étude vise à analyser les interactions entre les phénomènes plastiques induits par le formage à froid et la propagation d'une fissure de fatigue lors du chargement en fatigue de la structure. Cette thèse se déroule selon la démarche suivante:Un essai de formage à froid instrumenté a été réalisé sur deux éprouvettes technologiques auto-raidies. A partir, d'une base expérimentale d'essais de traction un modèle de comportement plastique anisotrope de la tôle a été proposé permettant l'élaboration d'une simulation du formage des deux structures ainsi que l'analyse fine de l'état résiduel du matériau suite au procédé. Après connaissance de l'état plastique résiduel, un protocole d'essais de compression et de traction sur éprouvettes grandes dimensions a été mené (des lopins de diamètre 54 mm et des éprouvettes de traction plate de section 75x55 mm) dont le but est de produire un volume homogène de matériau pré-déformé en compression et en traction (jusqu'à +/-10 %).A partir des volumes de matériaux d'origine et pré-déformés, une large campagne d'essais de fatigue a été réalisée sur éprouvettes oligocycliques et éprouvettes de propagation (Compact Tension) permettant en autres la caractérisation des effets de la pré-déformation sur les propriétés en fatigue. Un modèle de propagation de Forman modifié a pu être identifié à partir des courbes de vitesse.Enfin, les structures auto-raidies formées ont été soumises à un chargement cyclique et le comportement à l'amorçage et en propagation a pu être observé expérimentalement. Une simulation du chargement en fatigue de la structure après formage a été proposée. Le module Z-crack du code éléments finis Z-set associé au modèle de propagation à permis de simuler la propagation d'une fissure de fatigue au sein de la structure.Une conclusion sur la contributions des contraintes, de l'angle de formage et de la plasticité sur le trajet et la vitesse de propagation a pu être apportée numériquement et confrontée aux résultats des essais. / The Dassault Aviation Group designs and builds a wide range of aircraft models each year, for both private and military use. Some structural parts of the aircraft, in the form of reinforced stiffener panels machined directly into the bulk of Al2024T351 thick plates are studied. As part of the shaping process, these elements must be cold formed to give their final curvature. This process severely plastified some regions of the structure. In addition, these zones are likely to constitute sites of initiation and propagation of fatigue cracks.This study aims to analyze the interactions between the plastic phenomena induced by cold forming and the propagation of a fatigue crack during fatigue service loading. This thesis is conducted according to the following approach:An instrumented cold forming test has been performed on two self-stiffening technological specimens. From an experimental base of tensile tests, a model of anisotropic plastic behavior of the plate was proposed allowing the development of a cold forming structure simulation and an analysis of the residual state of the material following the process. Using all the results about residual plastic state, a compression and traction test on large test pieces has been performed (54 mm diameter slugs and flat tensile test pieces of 75x55 mm section) whose purpose is to produce a homogeneous volume of pre-deformed material in compression and traction (+/-10 % of plasticity) .A large campaign of fatigue tests has been realized on oligocyclic specimens and specimens of propagation (Compact Tension) extracted from the volumes of original and pre-deformed material allowing the characterization of the effects of the pre-deformation on the fatigue properties. A modified Forman propagation model has been identified from the velocity curves.Finally, self-stiffened structures formed have been subjected to a cyclic loading and the fatigue initiation and propagation behavior has been observed experimentally. A simulation of the fatigue loading of the structure after forming has been proposed. The Z-crack module of the Z-set finite element code associated with the propagation model allowed to simulate the propagation of a fatigue crack within the structure.