La recherche et le développement effectué sur les poutrelles en I à base de bois a souvent eu recours aux essais expérimentaux et à des méthodes empiriques. Le panneau OSB (oriented stand board – panneau de lamelles orientées) s’est révélé être adapté lorsqu’il est utilisé comme âme dans ces poutrelles. Cependant, notre compréhension du comportement de cette âme en OSB pourrait être améliorée afin de mieux comprendre le comportement de ces poutrelles et d’en optimiser le design. L’objectif général de cette étude était de développer un modèle numérique permettant de simuler le comportement des poutrelles en I à base de bois afin d’avoir une meilleure compréhension de l’impact des propriétés de l’âme sur l’ensemble du système. Cet objectif a été poursuivi en spécifiant les trois objectifs spécifiques suivants : • Identifier les propriétés mécaniques de l’âme qui devraient être déterminées de manière expérimentale en fonction de leur impact sur la déflection des poutrelles et sur les déplacements relatifs causés par le cisaillement dans l’âme. • Déterminer les propriétés mécaniques requises pour l’âme en OSB, ainsi que leur variabilité, dans le développement d’un modèle numérique simulant les poutrelles en I en flexion. • Déterminer l’impact de la variabilité des propriétés mécaniques de l’âme en OSB sur le comportement en flexion des poutrelles en I. Pour identifier les propriétés mécaniques de l’âme importantes à être déterminées, une étude de sensibilité d’un modèle numérique basé sur la méthode par éléments finis (MEF) a été effectuée. Les propriétés mécaniques de l’âme ont été changées tour à tour dans le modèle, passant de 50% à 200% d’une valeur de référence pour déterminer leur impact sur la déflection de la poutrelle et sur le déplacement relatif en cisaillement dans l’âme. Le modèle s’est révélé être avant tout sensible au module de cisaillement dans le plan du panneau en modifiant la déflection de la poutrelle jusqu’à 23%. Le modèle s’est aussi montré sensible aux modules d’élasticité en tension de l’âme en OSB en directions parallèle et perpendiculaire à la longueur des poutrelles. La déflection de la poutrelle a respectivement été modifiée de 2% et 1% lorsque ces propriétés ont étés modifiées. Pour déterminer les propriétés mécaniques de l’âme en OSB requises et précédemment identifiées comme importantes ou sensibles du modèle pour l’âme en OSB, une méthodologie a été élaborée afin de déterminer les relations qui relient certaines propriétés mécaniques de l’OSB en fonction de la masse volumique de petits échantillons . Des panneaux OSB (n=40) ont d’abord étés scannés par rayons X afin de mesurer la masse volumique et d’en cartographier la variation dans le plan du panneau. Des échantillons ont étés découpés à partir de zones de masse volumique homogène selon trois orientations différentes (parallèle, perpendiculaire et à 45° par rapport à l’axe fort du panneau) afin de mesurer trois propriétés mécaniques requises pour un modèle élastique simulant l’âme en OSB d’une poutrelle en I : Les modules d’élasticité (MOE) parallèle et perpendiculaire à l’axe fort du panneau et le module de cisaillement (G). Étant donnée la faible taille des échantillons, le module de cisaillement à été déterminé suivant une équation de la mécanique des solides en utilisant une combinaison de MOE en tension dans le plan, incluant le MOE à 45°. Les résultats ont montré une forte relation entre la masse volumique de l’OSB et les propriétés mécaniques : les coefficients de détermination (R2) variant de 0,57 à 0,79. Cela a fourni les informations nécessaires pour inclure les propriétés mécaniques de l’OSB en fonction de la masse volumique dans un modèle simulant l’âme des poutrelles en I. Basé sur les équations de régression linéaire entre les propriétés mécaniques et la masse volumique, des augmentations de 207% du MOE en tension dans la direction parallèle, de 187% dans la direction perpendiculaire et de 172% à 45° ont été obtenues en passant de 600 à 900 kg/m3. L’équation utilisée pour déterminer le module de cisaillement s’est révélée juste et fiable. Finalement, pour déterminer l’impact de la variabilité des propriétés mécaniques de l’âme en OSB sur le comportement en flexion des poutrelles en I, plusieurs séries de simulations ont été effectuées. En premier lieu, la flèche et les déplacements relatifs en cisaillement dans l’âme ont été comparés à des résultats de simulation considérant une âme homogène et des résultats d’essais en laboratoire. Les résultats de simulation se sont révélés être près de ceux du laboratoire avec des différences de déflection se situant entre 9 et 24%. Les déplacements relatifs en cisaillement ont cependant été surestimés par le modèle. Les différences étaient potentiellement dues à la variabilité locale de masse volumique et des propriétés physiques et mécaniques l’OSB. Cette variabilité a été spécifiée dans le modèle en se basant sur les relations entre la masse volumique et les propriétés mécaniques de l’OSB préalablement établies. Les résultats de simulation considérant la variabilité des propriétés ont étés comparés avec d’autres considérant l’OSB comme étant homogène. La distribution des déplacements relatifs en cisaillement a été modifiée dans tous les cas et la flèche a en moyenne légèrement augmenté (moins de 1%). En se basant sur la relation entre la masse volumique et les propriétés mécanique des panneaux OSB, l’effet du profil de masse volumique selon l’épaisseur du panneau OSB a été considéré dans la simulation. Une augmentation de la flèche de l’ordre de 1% a été observée ainsi qu’un déplacement latéral de la semelle inférieure lorsque le profil de masse volumique vertical a été pris en compte. Il ressort de cette étude que l’OSB, en tant que matériau, a des propriétés mécaniques grandement variables à une échelle relativement petite. Ces propriétés, dont la plus influente est le module de cisaillement dans le plan du panneau, n’ont cependant pas un impact majeur sur le comportement des poutrelles en I en flexion dans le domaine élastique. / Research and development of wood I-joist design has often relied on laboratory testing and on empirical approach. Oriented strand board (OSB) has been used successfully as web material but its behavior within the I-joist needs to better be defined in order to improve wood I-joist design. The overall objective of this study is to develop a model that would simulate the deflection and shear strain of a wood I-joist in bending and to develop a better understanding of the web properties impact on the overall I-joist bending behavior. This was pursued by specifying three specific objectives: • Identify web mechanical properties that should be determined experimentally due to their impact on I-joist deflection and shear strain. • Determine the OSB web mechanical properties, including their variability, required to develop a finite element model of wood I-joist bending behavior. • Determine the impact of OSB physical and mechanical properties variability on I-joists bending behavior. To determine which OSB properties have higher impact on I-joist shear strain and deflection, a sensitivity study was performed with a finite element method (FEM) based model. The OSB mechanical properties were changed in a numerical model from 50% to 200% of the reference value to determine their impact on web shear strain and I-joist deflection. The model was primarily sensitive to in-plane web shear stiffness, which changed I-joist deflection up to 23%. The model was also sensitive to the web tensile modulus of elasticity parallel and perpendicular to joist length. These properties changed I-joist deflection up to 2% and 1%, respectively. The important or sensitive OSB web mechanical properties were determined by a methodology developed to obtain reliable mechanical properties of I-joists OSB web, including variability. OSB panel samples were scanned by X-rays to measure in-plane density variation. Specimens were cut from pre-defined homogeneous density areas in three different orientations (parallel, perpendicular, and diagonal to the strong axis) to measure three basic elastic properties required for an elastic model of I-joists OSB web: modulus of elasticity (MOE) parallel and perpendicular to the panel’s strong axis and shear modulus (G). Given the required small specimen size, shear modulus was determined using a combination of in-plane tensile MOEs, including MOE at 45 degrees. The results showed a strong relationship between OSB density and small-scale mechanical properties: coefficients of determination (R2) varied between 0.57 and 0.79. This provided information on I-joist OSB web mechanical properties as a function of density for input into a numerical model. Properties showed considerable variability in the 600–900 kg/m3 density range, with a 207% increase in tensile modulus of elasticity in the parallel direction, 187% in the perpendicular direction, and 172% at 45°. The mechanics-based OSB shear modulus equation used proved to be reliable. Finally, to determine the impact of OSB mechanical properties variability on I-joists bending behaviour, a series of simulations were performed. The inclusion OSB web heterogeneous properties over wood I-joist behavior in bending was investigated. The shear strain in the web and the I-joist deflection from full scale experimental results were first compared with model output considering homogeneous OSB web. Results showed a good correlation between simulated and full scale experimental bending test results values with deflection differences ranging from 9 to 24%. However, the model overestimated the shear strain. These differences were potentially due to the OSB local variability of density and mechanical properties. Based on a previously established density/properties relationship and on web OSB in-plane density mapping, OSB property heterogeneity was considered in the model. Simulation results including heterogeneous OSB properties (n=100) were then compared with those considering homogeneous properties (n=100). Shear strain distribution was altered in the web and a small (less than 1%) increase in deflection was observed. Based on density measured across the OSB web thickness and on the established density/properties relationship, simulations were performed to evaluate the effect of the vertical density profile on the simulated I-joist. A 1% deflection increase was observed as well as a lateral displacement of the bottom flange.

Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d’un « éco-matériau ». Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d’un matelas fibreux. La problématique de l’incompatibilité d’interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d’une technique originale d’amélioration de l’adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d’obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d’octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L’analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu’un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC. / This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour.

We develop homogenization schemes for the effective mechanical and acoustical properties of linear viscoelastic inclusion reinforced composites. Generic procedures are studied and proposed, starting from the statics and elastic materials, followed by viscoelastic behaviors and the quasi-static approximation, to end up with dynamic viscoelastic models. For elastic composites, our main contributions regard homogenization schemes for coated inclusion reinforced materials. An original two-level recursive procedure is proposed. At each level, a homogenization model suitable for two-phase composites with aligned reinforcements is required. That makes the procedure very generic. The latter is used as stand-alone (i.e. for three-phase composites) or to achieve the first step of a two-step approach for multiphase materials (e.g. composites with misaligned coated fibers). With the quasi-static approximation, i.e. when inertial effects are ignored, we generalize the generic two-step and two-level procedures to predict both time dependent and harmonic effective mechanical properties (storage and loss moduli) of linear viscoelastic multiphase composites. The static and quasi-static models however cannot account for attenuation of acoustic waves due to scattering by the inclusions. Effective acoustic properties (phase velocities, attenuation factors) of viscoelastic inclusion reinforced composites are addressed by dynamic schemes. We propose a generic framework for the development of such homogenization models. It generalizes and unifies within a single formulation several methods of the literature. An independent-scattering model is derived. The link between dynamic schemes in the long-wave region and static models is shown. Finally, these homogenization schemes are integrated in a finite element model based on a discontinuous Galerkin formulation of the Helmholtz equation to simulate acoustic problems involving viscoelastic composite materials.

Le diabète est associé à divers types de complications au niveau vasculaire affectant la micro et la macro-vasculature, ce qui contribue à l'augmentation de l'incidence d'infarctus du myocarde, d'ACV, de néphropathie et de rétinopathie. Parmi les mécanismes expliquant l'apparition de ces complications, la glycation des protéines joue un rôle important. En effet, il est connu que la glycation des protéines de la matrice extracellulaire (élastine, collagène) affecte les propriétés mécaniques des tissus constitués de celles-ci. Nous pensons que la glycation des protéines du cytosquelette peut également affecter les propriétés mécaniques de cellules présentes au niveau de la vasculature, telles que la cellule du muscle lisse vasculaire ou la cellule endothéliale, et ainsi affecter les fonctions cellulaires dépendantes d'une réorganisation du cytosquelette, telles que la contraction cellulaire. Le glyoxal (GO) est un composé hautement réactif de la famille des oxoaldéhydes, considéré comme un puissant agent de glycation au niveau cellulaire, puisqu'il réagit rapidement avec les groupements amines des protéines de façon à former des produits de glycation avancés (PGA). L'étude présentée dans cette thèse démontre d'une part que l'exposition à cet agent de glycation entraîne une augmentation de la rigidité cellulaire ainsi qu'une augmentation de la réponse contractile cellulaire générée par la machinerie actomyosine, en réponse à l'AngII. À la lumière de ces résultats, nous proposons qu'une exposition au GO peut induire des modifications post-traductionnelles de type non-enzymatique des protéines impliquées dans la machinerie contractile et ainsi altérer la fonction contractile cellulaire. C'est pourquoi nous avons en second lieu évalué la glycation de trois protéines impliquées dans la machinerie contractile (actine, ROCK, gelsoline) par un essai basé sur la réaction d'une sonde fluorescente et perméable à la membrane cellulaire, soit le carboxyfluorescéine diacetate succinimidyl ester (CFDA-SE), avec les amines primaires des protéines. Par cet essai, nous avons observé une augmentation de la glycation de l'actine et de ROCK, de même qu'une augmentation de l'interaction entre l'actine et la GSN. Cette thèse montre également l'implication de l'activité kinase de ROCK dans l'amplification de la réponse contractile, suggérant que la glycation de ROCK pourrait moduler son activité. En conclusion, la modification des protéines cellulaires par le GO pourrait affecter leurs fonctions et propriétés mécaniques, notamment par la modulation d'importantes interactions protéine-protéine impliquées dans la contraction cellulaire et dans l'organisation du cytosquelette.

Dans cette thèse, nous avons traité l’endommagement local des pipes en acier API 5L X52, par impact de sable et par hydrogène. L’érosion se produit par la projection du corindon (Al2O3), d’une taille moyenne de grains comprise entre 300 et 400um. Les variables sont le temps de sablage (compris entre 1 et 8 heures) et le rayon d’entaille d’éprouvette (0.25 à 1 mm). L’effet d’érosion est caractérisé par : perte de masse, volume érodé, évolution des paramètres d’entaille, analyse des contraintes résiduelles et microdureté HV. Nous avons constaté que plus le temps de sablage et le rayon d’entaille sont grands, plus l’endommagement est important. Les contraintes résiduelles introduites par sablage jouent un rôle important sur la résistance du matériau. La deuxième partie concerne l’endommagement des pipes par la présence de l’hydrogène. Des essais ont été réalisés à un potentiel constant de -1Vsce et dans une solution électrolytique standard : NS4 (Natural Soil 4). La quantité et la concentration d’hydrogène absorbée ont été évaluées. En réalisant différents essais mécaniques : Traction, Charpy et fatigue, nous avons déterminé l’influence du sablage et de l’hydrogène sur les propriétés mécaniques des pipes. Les résultats montrent que le sablage améliore l’élongation à la rupture et la durée de vie du pipe ;  par contre, l’hydrogène les réduit puisque il pénètre dans l’acier et change le mécanisme de rupture. L’évolution de la microstructure du matériau et le mode de rupture ont été observé par microscope à balayage. la réduction de la taille des grains de l’acier, au fond d’entaille sablée, est le signe d’une forte déformation plastique. Les fissures dans l’acier, chargé en hydrogène, se propagent en suivant le chemin de la porosité. Enfin, la nocivité d’entaille, sous sablage et sous hydrogène, a été étudiée par le Diagramme Intégrité Rupture Modifié. Nous avons montré que l’entaille, d’une profondeur de 20% de l’épaisseur du pipe, reste sans dangerosité, mais la fragilisation par la présence de l’hydrogène diminue les facteurs de sécurité et de sûreté d’environ 7% / In this thesis, we have treated the local damage of pipes, with API 5L X52 steel, by impact of sand and hydrogen. The erosion occurs by the projection of corundum (Al2O3), with an average grain size between 300 and 400μm. The variables are the sanding time (between 1 and 8 hours) and the specimen notch radius (0.25 to 1 mm). The effect of erosion is characterized by: mass loss, eroded volume, evolution of notch parameters, residual stress analysis and microhardness HV. We noticed that longer the sanding time and larger the notch radius, more significant is the damage. Residual stresses introduced by sandblasting play an important role on the material resistance. The second part concerns the damage of pipes by the presence of hydrogen. Tests were carried out at a constant potential of -1Vsce, and in a standard electrolytic solution: NS4 (Natural Soil 4). The quantity and the concentration of absorbed hydrogen were evaluated. By performing different mechanical tests: Tensile, Charpy and fatigue, we determined the influence of sandblasting and hydrogen on the mechanical properties of pipes. The results indicate that the sandblasting improves the elongation at fracture and the lifetime of pipe, but on the other side, hydrogen reduces them because "he" penetrates into the steel and changes the failure mechanism. The evolution of material microstructure and fracture mode were observed by scanning electron microscope. The decrease in steel grains size, at the sandblasted notch tip, is a sign of large plastic deformation. The cracks in steel, charged with hydrogen, propagate along the porosity path. Finally, the harmfulness of notch, under sandblasting and hydrogen, was studied by the Modified Failure Assessment Diagram. We have shown that the notch with a depth of 20% of the pipe thickness isn’t dangerous, but the brittleness caused by the presence of hydrogen reduces the safety and security factors about 7%

Des gels ont été formulés à partir de mélanges de gélatine et de polysaccharides - le guar, le karaya, la xanthane, la maltodextrine et l’amidon - afin de reproduire les propriétés texturales du Camembert et du Coulommiers. La fermeté, le module d’élasticité et le temps de relaxation, mesurés à partir des essais de pénétrométrie et de relaxation, ont été utilisés afin de comparer les gels et les fromages. Les paramètres rhéologiques du mélange de gélatine, de maltodextrine et d’amidon s’approchaient le plus de ceux des fromages. Un plan de mélange à trois composants a été utilisé pour optimiser la concentration des constituants du simulant. Cette approche a permis de développer des modèles mathématiques qui prédisent les effets de chaque composant sur les paramètres texturaux du simulant. Elle a aussi mis en évidence une corrélation linéaire entre ces paramètres et la composition du gel. Des modifications texturales des simulants ont été induites par ajout de Subtilisine Carlsberg afin d’imiter l’évolution de la texture des fromages lors de la maturation. Une différence entre l’évolution des propriétés texturales des simulants et celle du fromage a été notée. La numérisation tridimensionnelle a été utilisée comme nouvel outil pour caractériser la texture. Ces systèmes sont capables de distinguer des gels et des fromages ayant des comportements rhéologiques différents. Les nouveaux paramètres obtenus, corrélés aux propriétés texturales des fromages et simulants, pourraient améliorer les modèles prédisant les mesures sensorielles hédoniques à partir des mesures instrumentales / Various gels formulated from mixtures of gelatin and polysaccharides - guar, karaya gum, xanthan gum, maltodextrin and starch - were elaborated to simulate soft cheeses (Camembert and Coulommiers) texture. Comparisons between gels and cheeses were based on firmness, elasticity modulus and relaxation time constants, obtained from penetrometry and stress relaxation tests. Gels made up of gelatin, maltodextrin and starch were found to imitate best the textural properties of the soft cheeses. A three-component mixture design approach was used to determine the optimum component concentration of the simulants. Mathematical models developed showed linear dependence of the rheological parameters on composition of simulants. Enzyme Subtilisin Carlsberg (Alcalase®) successful induced gradual modifications in rheological parameters of simulants. The rate of change of textural properties occurring in Coulommiers cheese during maturation was however different from that of the simulants. Two optical three-dimensional techniques as new tools for food texture assessment were also investigated. Digital image correlation and the Breuckmann scanning systems were successful in distinguishing between gels and cheeses varying in firmness and viscoelastic properties. New parameters obtained from digital image correlation and Breuckmann scanning systems were related to the textural properties of the cheeses and their simulants. These parameters may be used to develop models predicting accurately the sensory texture of food from instrumental measurements

Le développement de nanomatériaux semi-conducteurs s'accompagne d'une complexification de leur structure cristalline et de leur composition chimique. Les interfaces y constituent un élément essentiel, qu'il est nécessaire d'étudier. Pour cela, il faut disposer d'outils de caractérisation adaptés, qui sont décrits dans le premier chapitre de ce mémoire. Ces instruments ont tout d'abord servi à explorer des nano-fils semi-conducteurs à hétéro-structures (chapitre 2), dans lesquels des inclusions poly-types présentent un piégeage du niveau de Fermi en surface, conduisant ainsi à la formation de jonctions surfaciques i-p. Dans un second temps, des nano-cristaux à hétéro-structures ont été analysés (chapitre 3). Les mesures ont révélé une transformation de phase des nano-cristaux sous excitation lumineuse, qui a pour origine une différence de structure cristalline des deux matériaux de base. En parallèle, des études ont été menées sur de nouveaux matériaux à deux dimensions constitués de pores : le Silicène (chapitre 4), l'équivalent du graphène à base d'atomes de silicium uniquement, et des super-réseaux de nano-cristaux semi-conducteurs fusionnés, possédant une structure poreuse (chapitre 5). Dans les deux cas, après avoir étudié la structure cristalline des matériaux, des mesures de transport ont été effectuées grâce à la technique de mesure par microscopie à effet tunnel à pointe multiple. De par la faible résistivité mesurée, ces matériaux servent de système modèle unique pour comprendre le transport dans des réseaux poreux à deux dimensions. / The development of semi-conductor nanomaterials takes along with an increase of the complexity regarding their crystalline structure and chemical composition. Interfaces are essential in accounting for the physical properties of the materials and require a thorough investigation. It relies on the use of specific instruments, that are described in the first section of this work. These instruments are then used to explore hetero-structure nanowires, that contain poly-types segments with different Fermi level pinnings at the surface, leading to $i-p$ junctions (section 2). Hetero-structure nanocrystals have also been characterized (section 3). Their study has revealed a phase transformation under light irradiation, that is attributed to the different crystalline structures between their core and their shell. Along with these investigations, novel two-dimensional semi-conductor crystals have been explored due to the exotic electronic structures that they could exhibit. Silicene, the Graphene analog, and porous networks of semi-conductor nanocrystals have been studied (section 4 and 5 respectively). The transport properties have been characterized with multiple probes Scanning Tunneling Microscopy and have revealed the uniqueness of these systems to improve our understanding of the electrical transport in two-dimensional crystals.

Cette thèse traite du problème d'une protection en profondeur qui puisse être assurée par un système d'exploitation. Elle établit la faiblesse des solutions existantes pour l'expression des besoins de sécurité. Les approches supportent en général une seule propriété de sécurité. Nous proposons donc un langage qui permet de formaliser un large ensemble de propriétés de sécurité. Ce langage exprime les activités système directes et transitives. Il permet de formaliser la majorité des propriétés de confidentialité et d'intégrité de la littérature. Il est adapté à l'expression de modèles de protection dynamique. A titre d'exemple, un nouveau modèle dynamique est proposé pour la protection des différents domaines d'usage d'un navigateur Web. Nous définissons une méthode de compilation du langage pour analyser les appels systèmes réalisés par les processus utilisateurs. La compilation repose sur la construction et l'analyse d'un graphe de flux d'information. Nous montrons qu'en pratique la complexité reste faible. Une implantation de ce langage est proposée sous la forme d'un contrôle d'accès mandataire dynamique pour Linux. Une expérimentation à large échelle a été réalisée sur des pots-de-miel à haute interaction. Notre protection a montré son efficacité aussi bien pour les serveurs que les postes client. Il présente des perspectives intéressantes aussi bien pour la protection des systèmes que pour l'analyse de vulnérabilités. Ce travail a contribué au projet SPACLik vainqueur du défi sécurité de l'ANR SEC&SI.

Le concept de biomimétisme, ou bionique, publié depuis 1969, étudie des régularités structurelles et fonctionnelles des systèmes vivants afin de leur transfert à la technique. Dans la nature, les mouvements sont réalisés par les muscles, tandis que la technique utilise les moteurs. Malgré l'état avancé des technologies conventionnelles d'actionneurs, tels que les actionneurs hydrauliques, pneumatiques et moteurs électriques, il y a une demande croissante dans les domaines de la mécatronique, robotique et bioingénierie, pour actionneurs électromécaniques avec rendement et déformations élevés, flexibles, légers, haute fiabilité et peu coûteux. La diversité des phénomènes physiques des matériaux intelligents (piézoélectriques, électromagnétiques et magnétostrictif, les alliages à mémoire de forme, électro et magnéto-rhéologique, les alliages ferromagnétiques à mémoire de forme et les polymères électroactifs) ouvrir de nouveaux horizons dans la conception et le développement d'actionneurs non conventionnels. Compte tenu de leur grande adaptabilité, les polymères sont de plus en plus utilisés dans de nombreux domaines. Les capteurs et actionneursà base de polymères est un domaine plus prometteur de polymères intelligents et sont de plus en plus associés à des capteurs et des actionneurs artificiels dans les organismes vivants. Ainsi, depuis les années 90, une attention considérable dans les actionneurs non conventionnels basés à matériaux intelligents à gagné les polymères électroactifs (EAP). Ces matériaux présentent un fort couplage électromécanique et sont par ailleurs très flexibles et très légers. Ils se déforment lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique et peuvent générer un courant ou un champ lorsqu'ils subissent une déformation mécanique. C'est dire qu'ils peuvent être utilisés soit comme actionneurs mécaniques souples, soit en récupération d'énergie sur l'énergie vibratoire. La thèse se divise en sept parties et porte sur la détermination des propriétes diélectriques, mécaniques et électromécaniques de quelques polymères siliconés à base de polydiméthylsiloxane (PDMS) avec des inclusions de SiO2 et TiO2 pour utilisation comme actionneurs dans les applications mécatroniques. Les paramètres diélectriques tels que la constante diélectrique et des pertes diélectriques ont été déterminées par spectroscopie diélectrique présentant des valeurs semblables à celles de la littérature. Les propriétés élastiques ont été étudiées par plusieurs tests mécaniques, tels que traction uniaxiale, compression uniaxiale et tests dans le cas des films circulaires fixés sur les bords et indenté avec pénétrateur sphérique des diamètres différents. Les propriétés électromécaniques des élastomères PDMS-SiO2-TiO2 excités par des tensions continues et alternatives ont été évaluées par des méthodes non destructives, telles que vibrométrie laser à balayage. Aussi, la thèse présente les contributions personnelles sur l'application de la méthode d'analyse par éléments finis (FEA) pour simuler les déformations des élastomères PDMS-SiO2-TiO2 soumis à la traction et compression uniaxiale. / The concept of biomimetism, or bionics, published since 1969, are studying structural and functional patterns of living to transfer them to technics. In nature, the movements are produced by muscles, while the technique uses the engines. Despite the advanced state of conventional actuation technologies such as hydraulic, pneumatic and electric motors, there is a growing demand in the field like mechatronics, robotics and bioengineering for electromechanical actuators with high performance and deformations, flexible, lightweight, high reliability and low cost. The diversity of physical phenomena in smart materials (piezoelectric, electromagnetic and magnetostrictive, shape-memory alloys, electro and magneto-rheological fluids, ferromagnetic shape memory alloys and electroactive polymers) open new opportunities in the design and development unconventional actuators. Due to their high adaptability, the polymers are used increasingly used in many areas. Sensors and actuators based polymers is a promising field of intelligent polymers and are more associated with artificial sensors and actuators in living organisms. Thus, after ’90, a considerable attention in the unconventional actuators based on smart materials was attract by electroactive polymers (EAPs). These materials have a high electromechanical coupling and are also very flexible and very light They deform when they are subjected to an electric field and can generate a current or a field when subjected to a mechanical deformation. Thus, they can be used either as a flexible sensors ans actuators, or generator. The thesis is divided into seven sections and involve the determination of the dielectric, mechanical and electromechanical properties of some silicone based polydiméthylsiloxane (PDMS) with inclusions of SiO2 and TiO2 for use as actuators in mechatronic applications. The dielectric parameters such as dielectric constant loss were determined by dielectric spectroscopy and showed to be similar to those reported in literature. The elastic properties were studied by several mechanical tests, such as uniaxial tension, uniaxial compression and indentation tests of free-standfing circular films. Electromechanical properties of PDMS-SiO2-TiO2 elastomers excited by CD and AC voltages were evaluated by non-destructive methods, such as scanning laser vibrometry. Also, the thesis presents the personal contributions on the implementation of the finite element analysis (FEA) to simulate the deformation of the PDMS-SiO2-TiO2 elastomers subjected to uniaxial tension and compression.

Les propriétés finales des structures composites sont gouvernées par les paramètres de cuisson. En effet, ces derniers influencent non seulement les taux volumiques de chaque composant et les changements physico-chimiques de la matrice lors de la polymérisation mais également la variation de l'ensemble des paramètres géométriques à l'échelle de la structure considérée (épaisseurs des plis et inter-plis, paramètres de percolation, etc.). Nous proposons ici de suivre in situ et en temps réel le processus de cuisson de composites fabriqués à partir de préimprégnés unidirectionnels T700/M21 en utilisant des mesures d'impédance électrique. L'instrumentation utilisée (électrodes flexibles : flex et toile) est suffisamment robuste pour proposer des mesures fiables et reproductibles sur la caractérisation électrique du matériau composite pendant sa cuisson. Afin de pouvoir caractériser le changement du comportement électrique anisotrope en cours de cuisson et de proposer une étude des paramètres nécessaires à une future modélisation (pouvant mener à l'asservissement des moyens de cuisson), une analyse microstructurale multi-échelle a été réalisée. Cette dernière a permis de suivre l'évolution des différents paramètres géométriques retenus en fonction du temps de cuisson et à différentes échelles (micro-, méso- et macroscopiques): fractions surfaciques ou volumiques des constituants (fibres, résine et porosité), paramètres de percolation (nombre de points de contacts surfaciques et distances de percolation) et épaisseurs (stratifiés, plis et inter-plis). Les mesures électriques obtenus en temps réel de cuisson sont corrélées non seulement à la variation des paramètres rhéologiques obtenus lors d'essais DSC et DMA (à cycle de cuisson identique) mais également à la variation des paramètres géométriques en cours de cuisson. L'étude de faisabilité a été réalisée avec plusieurs types de cuisson : cycles sans défauts (à l'étuve et à l'autoclave) et cycles perturbés (présence d'une anomalie avant ou en cours de cuisson). Les résultats obtenus montrent la possibilité de rendre compte de l'évolution de l'ensemble des paramètres étudiés et ainsi le fort potentiel des mesures d'impédances électriques dans le monitoring de la cuisson de ce type de matériau. En ce qui concerne l'instrumentation utilisée (flex ou toile), la présence des électrodes à cœur ne doit pas perturber l'intégrité de la pièce composite réalisée. Pour cela, une étude d'intrusivité a été menée à travers des analyses microstructurales comparatives (sur des échantillons cuits en étuve et autoclave) et des essais de caractérisation mécanique (flexion 3 points et traction). Il en ressort que les électrodes de type toile semblent être un très bon compromis mesures électriques/non intrusivité. Le matériau est utilisé ici comme capteur mais pourra également servir d'actionneur (fonctionnalisation du matériau : thermique et mécanique) et l'instrumentation utilisée restera par la suite en son sein pour suivre l'état du matériau en service (SHM). Dans cette perspective, les travaux de thèse se sont également intéressés à l'étude de la possibilité de suivre le comportement mécanique d'échantillons unidirectionnels soumis à une flexion trois points via les mesures de la résistance électrique. / The final properties of composite structures are governed by the curing parameters. Indeed, they not only affect the volume rate of each component and the physicochemical changes of the matrix during the polymerization but also the variations of the set of geometric parameters at the structure scale (plies and inter- plies thicknesses, percolation parameters, etc.). We propose to follow in situ and in real time the curing process of composites made from unidirectional T700 / M21 prepregs using electrical impedance measurements. The instrumentation used (flexible electrodes: flex and weave) is robust enough to offer reliable and reproducible measurements on electrical characterization of the composite material during curing. In order to characterize the change of the anisotropic electrical behaviour during curing and propose a study of the parameters needed for future modelling (which can lead to the complete control of the curing process), a multi-scale microstructural analysis was performed. This latter has tracked the evolution of different geometric parameters depending on curing time and at different scales (micro, meso and macroscopic): surface or volume fractions (fibre, matrix and porosity), percolation parameters (contact points and percolation distances) and thicknesses (laminate, plies and inter-plies). Electrical measurements obtained during curing are correlated not only to the change of rheological parameters obtained during DSC and DMA tests (identical cure cycle) but also to the variation of the geometrical parameters during curing. The feasibility study was carried out with several types of cures: cycles without defects (in oven and autoclave) and disturbed cycles (defect before or during curing). The results show the possibility to account for the evolution of all studied parameters and thus the potential of the electrical impedance measurement to monitor the curing of this kind of composite material. Regarding the instrumentation used for this study (flex or weave), it must not disturb the integrity of the produced composite part. For the purpose, an intrusiveness study was conducted through comparative microstructural analyses (on samples cured in oven and autoclave) and mechanical characterization tests (3-point bending and tensile tests). It shows that the weave electrodes seem to be a very good compromise electrical measurements / non intrusiveness. The material is used here as a sensor but can also be used as actuator (thermal and mechanical material functionalization) and the instrumentation will remain thereafter within it to monitor its structural health (SHM). In this perspective, the thesis work was also interested in monitoring the mechanical behaviour of unidirectional samples subjected to three-point bending via electrical resistance measurements.