Les alliages d'aluminium de la série 5xxx et 6xxx sont des matériaux de choix pour la carrosserie automobile. Le panneau extérieur est généralement en alliage 6xxx et le panneau intérieur en 5xxx. Les deux sont assemblés par sertissage. Le sertissage consiste à replier la tôle extérieure sur la tôle de renfort. Ce procédé peut conduire à des états de surfaces insatisfaisants pour la tôle externe. Ce travail porte sur la caractérisation de la pliabilité des alliages 6xxx. L'influence du taux de manganèse et du temps de traitement thermique de Bake Hardening a été examinée.Les mécanismes d'endommagement d'alliages d'aluminium 6xxx durant l'essai de pliage ont été déterminés expérimentalement et par éléments finis. Les alliages d'aluminium s'endommagent par la formation de bandes de localisation de la déformation à travers l'épaisseur de la tôle. Ces bandes de localisation entraînent la formation d'une ondulation de surface en peau externe, de striction puis fissuration des grains. Les travaux suivants ont été effectués :* quantification expérimentale de la localisation basée sur des observations EBSD,* étude de la localisation de la déformation par un modèle mécanique basée sur la microstructure,* étude de la striction de grains par plasticité cristalline.Les conclusions suivantes ont été tirées :* la texture initiale, de type aléatoire, permet d'expliquer l'initiation de la localisation de la déformation,* la répartition spatiale de la dureté et le taux d'écrouissage en grande déformation sont les paramètres principaux contrôlant la localisation de la déformation,* l'interaction entre premiers grains voisins est responsable de la striction des grains de la peau externe.

Le remplacement valvulaire aortique percutané (TAVI) est une thérapie qui s’impose de plus en plus chez les patients porteurs d’une sténose aortique sévère. Toutefois, un nombre croissant d’études démontre que l’utilisation, crimping (sertissage) et déploiement, de ces bioprothèses est induit une altération de la structure de leurs feuillets péricardiques. Ce qui soulève la question de la durabilité à long-terme de ces dispositifs.Dans les travaux de cette thèse, nous avons développé des outils permettant d’analyser le traumatisme subi par les feuillets de péricardes.La première stratégie visait à déterminer les différences de comportements des péricardes bovins et porcins en matière de diffusion vis à vis de différents solutés. Nous avons pu mettre en évidence que la perméabilité du péricarde porcin était plus élevée (en moyenne 5-fois) et plus hétérogène comparativement à celle du péricarde bovin. La seconde stratégie consistait à caractériser, à l’aide des outils développés, les lésions traumatiques induites lors du déploiement des prothèses auto-expansible ou déployable par inflation d’un ballon. Quelque soit le type de prothèses utilisées, une altération de la perméabilité membranaire des péricardes a été observée après leurs déploiements.La dernière stratégie était de déterminer si le crimping de bioprothèses auto-expansibles pouvait entrainer une calcification plus importante des feuillets péricardiques. Un modèle d’évaluation de la calcification in-vivo chez le lapin a été utilisé. Cette étude à permis d’observer que le taux de calcium ainsi que la minéralisation du péricarde n’étaient pas affectées par le crimping. / Transcatheter aortic valve replacement (TAVR) is a growing therapy indicated to treat severe aortic valve stenosis. However, an increasing number of studies demonstrated that crimping and deployment of these bioprostheses induce structural alterations of the pericardial leaflets. These observations raise interrogations concerning the long-term durability of these devices.In this thesis works, we developed tools to analyze pericardial leaflets injuries.The first strategy consisted to determine the differences between bovine and porcine pericardium toward the filtration of various solute.It was possible to observe that porcine pericardium hydraulic conductance was higher (5-folds) and more heterogeneous than bovine pericardium.The second strategy consisted to characterize the lesions induced by deployment of self and balloon expandable valved-stents.After deployment, both types of valved-stents showed an alteration of their pericardial hydraulic conductance.The last strategy was to determine if self-expandable valved-stents crimping could increase their pericardial leaflets calcification. The rabbit model was used as an in-vivo evaluation model.This study showed that the calcium concentration and the mineralization of their pericardial leaflets were unaffected by valved-stents crimping.

Le sertissage est un procédé d'assemblage par pliage des tôles métalliques utilisé pour la mise en forme d'ouvrants automobiles: portières, capots, volets... Il consiste à replier une tôle extérieure (peau) sur une tôle intérieure (doublure) en trois étapes: tombage de bord (repli à 90°), présertissage (avec une lame à 45°) et sertissage (avec une lame horizontale). Le procédé entraîne une réduction géométrique des pièces (enroulement), des défauts d'aspect et parfois une fissuration des tôles. Afin de réduire les coûts et les délais de conception, PSA Peugeot Citroën simule numériquement le procédé à l'aide du logiciel de calculs par éléments finis OPTRIS v6.1 qui utilise des éléments coques. Le but du travail est de fiabiliser la simulation numérique du procédé à travers la modélisation du comportement rhéologique des tôles en pliage et du frottement entre la tôle (peau) et les outils. En outre, comme en sertissage le rayon de courbure de la tôle (peau) devient comparable à son épaisseur, on évalue la performance des éléments coques à simuler ces fortes déformations. Des essais de traction uni-axiale couplés à la mesure de déformations par corrélation d'images ainsi que des essais de microdureté sur pièces serties sont réalisés. L'objectif est d'affiner les lois d'écrouissage des tôles pour des déformations plastiques représentatives de celles atteintes localement dans la partie en extension de la tôle sertie (de l'ordre de 0,5 pour les tôles en alliage d'aluminium d'épaisseur 1 mm et 0,7 pour les tôles en acier d'épaisseur 0,7 mm). Par ailleurs, des essais de flexion 4 points et de pliage/dépliage sont réalisés pour caractériser le comportement des tôles dans des modes de déformations non monotones plus représentatifs du sertissage. Ces essais montrent la pertinence des lois d'écrouissage monotone déduites des essais de traction et de microdureté. Ils permettent de surcroît la caractérisation de l'effet Bauschinger par identification des coefficients de modèles d'écrouissage combiné isotrope/cinématique. Un dispositif de sertissage de pièces planes à bord rectiligne a été développé et permet de mettre en place une méthode de caractérisation du frottement entre la tôle et les outils en sertissage. Les essais montrent que le modèle classique de Coulomb est suffisant pour décrire le frottement en sertissage. Ils fournissent de plus des valeurs du coefficient de frottement de Coulomb constant représentatives de la tribologie du procédé. La méthode de caractérisation du frottement est adaptée aux essais semi-industriels de sertissage de pièces plates à bord courbe (en rétreint et expansion). Les simulations du sertissage des pièces plates à bord rectiligne sont réalisées avec un modèle mécanique qui s'appuie sur la théorie de la flexion et les codes de calculs par éléments finis OPTRIS v6.1 et FORGE2® (éléments volumiques en déformations planes). Une étude de sensibilité sur l'enroulement montre la forte sensibilité au coefficient de frottement et la nécessité de simuler correctement toutes les étapes du procédé de sertissage et de tenir compte de l'écrouissage cinématique des tôles. Enfin, la similitude des enroulements calculés par OPTRIS v6.1 et FORGE2®, montre que l'utilisation des éléments coques est assez pertinente pour le calcul du sertissage.

Les alliages d’aluminium de la série 5xxx et 6xxx sont des matériaux de choix pour la carrosserie automobile. Le panneau extérieur est généralement en alliage 6xxx et le panneau intérieur en 5xxx. Les deux sont assemblés par sertissage. Le sertissage consiste à replier la tôle extérieure sur la tôle de renfort. Ce procédé peut conduire à des états de surfaces insatisfaisants pour la tôle externe. Ce travail porte sur la caractérisation de la pliabilité des alliages 6xxx. L’influence du taux de manganèse et du temps de traitement thermique de Bake Hardening a été examinée.Les mécanismes d’endommagement d’alliages d’aluminium 6xxx durant l’essai de pliage ont été déterminés expérimentalement et par éléments finis. Les alliages d’aluminium s’endommagent par la formation de bandes de localisation de la déformation à travers l’épaisseur de la tôle. Ces bandes de localisation entraînent la formation d’une ondulation de surface en peau externe, de striction puis fissuration des grains. Les travaux suivants ont été effectués :• quantification expérimentale de la localisation basée sur des observations EBSD,• étude de la localisation de la déformation par un modèle mécanique basée sur la microstructure,• étude de la striction de grains par plasticité cristalline.Les conclusions suivantes ont été tirées :• la texture initiale, de type aléatoire, permet d’expliquer l’initiation de la localisation de la déformation,• la répartition spatiale de la dureté et le taux d’écrouissage en grande déformation sont les paramètres principaux contrôlant la localisation de la déformation,• l’interaction entre premiers grains voisins est responsable de la striction des grains de la peau externe. / The need for weight reduction in the automotive industry has led to the development of aluminum alloys for body panels on a number of mass-produced vehicles. 6xxx series alloys are selected for outer panels. These panels are often joined to inner panels by hemming. A poor surface aspect after hemming may be observed on the outer panel. In present work, the influence of manganese content and of bake hardening time on the bendability of 6xxx series alloy sheets has been analyzed. Damage mechanisms during bending of 6xxx aluminum sheets have been characterized experimentally and simulated by a mechanical model. Damage is controlled by the development of through thickness strain localization. The localization leads to the development of surface instabilities, splitting of the outermost grains and then crack propagation. The following works have been done:• strain localization has been characterized by EBSD observations,• study of strain localization by mechanical model based on microstructure,• study of grains splitting by crystal plasticity.The following results have been concluded:• the random texture allows to explain the strain localization,• spatial variation of the yield stress and overall strain hardening are the most influence material parameters which control the strain localization,• interaction between first neighbour grains controls grain splitting.

Ce travail de thèse porte sur la modélisation du procédé de sertissage de contacts électriques sur des câbles à destination d'applications aéronautiques et de la tenue à l'arrachement des contacts sertis. Le sertissage est un assemblage par déformation plastique du contact électrique (composant) sur un câble multibrin. Deux types de technologies de sertissage sont traités. La technologie cuivre, couramment utilisée chez les industriels, met en jeux un contact de cuivre et un câble de cuivre composé de 19 brins. La technologie aluminium, mise au point ces dernières années pour limiter le poids des aéronefs, est caractérisée par l'assemblage d'un câble de 7 brins avec un contact en cuivre au travers d'une liaison électrique et d'une liaison d'étanchéité. Dans un premier temps, la caractérisation des paramètres de loi de comportement élastoplastique des matériaux est faite. La détermination des moyens d'essais appropriés, directement impactée par la faible dimension (ordre millimétrique) de nos échantillons, est suivie d'une analyse détaillée des résultats. Le recours à l'analyse inverse d'essais non normalisés est privilégié. Les résultats des différentes analyses sont validés indépendamment du sertissage. Dans un second temps, les étapes de mise au point des simulations de sertissage sont abordées de façon précise. Pour ce type de modèles fortement multi domaines, l'étude de l'influence des interactions est conduite. La détermination des paramètres de profondeur de sertissage est développée pour chaque technologie. Les premiers résultats de simulation sont discutés pour réduire les temps de calculs. Finalement, le modèle numérique développé est utilisé pour simuler le sertissage de contacts et l'arrachement de contacts sertis dans différentes configurations. L'étude de paramètres géométriques (diamètre des brins, diamètres des contacts, pas de torsadage des câbles), rhéologiques (cuivre standard, ayant subi un recuit insuffisant ou trop important) ou mécaniques (sous-sertissage, sur-sertissage) est faite pour vérifier l'influence sur les efforts de sertissage et les mécanismes de rupture à l'arrachement. Cette étude complète a pour objectif de valider des domaines de validité du sertissage. Celles-ci permettront aux industriels de vérifier la validité d'un sertissage en temps réel, en les comparant aux courbes d'efforts expérimentales par l'intermédiaire d'une pince électronique / This thesis focuses on the modeling of the aeronautical electrical contact crimping process for aircraft applications and the crimped contact mechanical holding. Electrical crimping is a plastic deformation process of a contact (component) on a multi-strand wire. Two types of crimping technologies are studied. The copper technology, widely used in the industry, is characterized by the assembly of a copper contact and a 19 strands copper cable. The aluminum technology, which has been recently developed to reduce the aircraft weight, is characterized by the assembly of a copper contact with a 7 strands cable through two electrical and sealing crimpings. At first, the elastoplastic parameters characterizations of the materials constitutive laws are made. The appropriate testing facilities determination, directly impacted by the small size (millimeter order) of our samples, is followed by a detailed results analysis. The non-standard tests inverse analysis use is preferred. The whole analyzes results are validated, regardless of the process itself. In a second step, the crimping simulation development steps are accurately performed. For this highly multi-model fields type, the study of the interactions influence is conducted. Determining the crimping indentation depth parameters is developed for each technology. The first simulation results are discussed to reduce computation time. Finally, the developed numerical model is used to simulate the contacts crimping and the mechanical holding over various configurations. The geometrical (strands diameter, contact diameter, twisting thread cables), rheological (standard copper having been insufficiently or excessively annealed) or mechanical (under-crimping, over-crimping) parameters study are made to check their influences on the crimping forces and the failure mechanisms while pulling. This study aims to validate the crimping efficiency. The manufacturers could be able to check in real time the crimping validity by comparing the experimental crimping force curves to validity curves integrated in an electronic crimping tool.

Cette étude, réalisée dans le cadre d'une thèse en contrat CIFRE avec la société PSA Peugeot Citroën, a pour objectif l'étude expérimentale et numérique du procédé de sertissage des tôles métalliques. Ce procédé intervient dans les dernières opérations de mise en forme des ouvrants automobiles, après l'emboutissage et le tombage de bord (inclinaison du bord de la pièce à 90◦ ). Il s'agit d'un procédé d'assemblage par déformation plastique à froid, entre la peau extérieure et la doublure (partie renforçante) d'un ouvrant. Il est classiquement scindé en deux étapes, qui sont le présertissage, qui amène le bord tombé à environ 45◦ de la doublure, et le sertissage. Deux matériaux sont étudiés : un aluminium de la série 6000 et un acier à bake hardening. La caractérisation est réalisée à l'aide d'essais de traction uniaxiale et de cisaillement monotone et alterné, an de caractériser l'effet Bauschinger. L'étude s'est particulièrement attachée à la détermination des paramètres matériaux d'une loi de comportement élastoviscoplastique avec des critères de plasticité isotrope et anisotrope couplés à un écrouissage isotrope et mixte. Un dispositif de sertissage spécique a été conçu pour permettre le tombage et le sertissage classique et par roulage d'éprouvettes de laboratoire non planes (galbées) avec des bords courbes. Ces éprouvettes ont subi des prédéformations par expansion biaxiale (2 rayons de galbe différents) puis sont découpées par laser, tombées et serties sur le dispositif. Ces essais ont constitué une base de données expérimentale pour plusieurs géométries, avec mesure des caractéristiques géométriques et des efforts. La modélisation du procédé de sertissage classique a été réalisée avec le logiciel Pamstamp2G afin de déterminer l'influence des lois de comportement (critère de plasticité et type d'écrouissage) sur les résultats de la prédiction numérique. L'étude s'est également orientée sur le développement d'un outil numérique pour modéliser le sertissage par roulage, afin de décrire la trajectoire du galet. La base d'essais a permis la calibration du procédé en déterminant les paramètres numériques optimums à adopter pour cette mise en donnée particulière. La déformation plastique équivalente atteint localement des valeurs entre 0.8 et 1.0 dans la zone pliée et des fissures peuvent apparaître pour l'alliage d'aluminium. Une loi de comportement qui prend en compte l'endommagement ductile (modèle GTN) a été identiée à l'aide d'essais de traction uniaxiale sur éprouvettes droites et avec entailles ainsi que sur des essais d'expansion biaxiale. Des essais expérimentaux représentatifs du procédé de sertissage ont permis de quantier expérimentalement cet endommagement sur la zone pliée et leur modélisation numérique, la détermination de la limite de sertissabilité de la structure.