L'utilisation des matériaux polymères dans les applications de l'ingénierie augmente de plus en plus da part le monde. L'utilisation du polyéthylène (PE) dans la construction de canalisations est l'un des exemples les plus courant. Ceci exige de nouvelles méthodes afin d'évaluer la capacité du matériau à supporter des chargements mécaniques. Dans la présente thèse, le comportement contrainte-déformation en grandes déformations du PE haute densité (PEHD) a été examinée dans différentes configurations de triaxialité. Un large domaine de conditions de chargements (traction, compression et cisaillement simple) a été exploré. L'investigation a été réalisée à partir d'échantillons découpés dans des canalisations en PEHD. Les essais de traction ont été faits à partir d'échantillons sabliers présentant plusieurs rayons de courbure afin de fixer différents états de contrainte dans la section médiane. Une attention particulière a été portée à l'évolution de la déformation volumique résultant de l'endommagement par cavitation. L'effet de la triaxialité sur la déformation à rupture a pu également être dégagé. La méthode des éléments finis (EF) a été utilisée pour simuler le comportement en grandes déformations du PEHD. De plus, le phénomène d'endommagement par croissance de vide a été étudié à partir de cellules unitaires soumises à différentes conditions de triaxialité. Afin d'évaluer le comportement à la rupture du PEHD, une méthode expérimentale basée sur l'hypothèse de la séparation de la charge a été élaborée. En outre, une analyse numérique par EF a été réalisée pour le calcul des paramètres de rupture. L'investigation a été réalisée dans les directions longitudinale et radiale. / The use of thermoplastic materials in engineering applications is growing more and more all over the world. The use of polyethylene (PE) in pressure vessels and pipelines is one of the most common examples. This issue demands new methodologies in order to assess the material capability to withstand loads. In the present thesis, the stress-strain response under large plastic deformation of high density PE (HDPE) was investigated in different triaxiality frameworks. A wide range of loading conditions (tension, compression and simple shear) was explored. Investigation was performed using specimens cut from HDPE pipes. The tensile tests were achieved on hourglass-shaped specimens with different curvature radii in order to set different stress states in the median cross-section. The tests were achieved by means of an optical measuring system. A particular attention was given on the evolution of volumetric strain resulting from cavitation damage. The effect of stress triaxilality on the fracture strain was also examined. The finite element (FE) method was used to simulate the large deformation bahaviour of HDPE material when subjected to tensile loading. Moreover, the damage phenomenon by void growth was studied using an axisymmetric representative volume element with different triaxiality conditions. In order to evaluate the fracture behaviour of HDPE pipe, an experimental method based on load separation assumption was developed. Furthermore, a numerical analysis using FE method has been conducted for calculating the fracture parameters. The investigation of fracture parameters and bahaviour of HDPE was performed in longitudinal and radial directions.

Dans un premier volet, une approche expérimentale basée sur des essais macroscopiques et des observations microscopiques (MEB et MO) ont permis de préciser la cause de l’endommagement du polyéthylène haute densité (PEHD) et sa sensibilité à la triaxialité des contraintes. Dans un deuxième volet, afin d’explorer des gammes de triaxialités de contraintesplus importantes, des éprouvettes fissurées ont été étudiées expérimentalement et ont permis de discuter de la pertinence des critères impliquant les concepts de la mécanique de la rupture ductile pour l’étude du PEHD. Pour étayer la discussion, deux approches énergétiques (intégrale J et EWF) de la mécanique de la rupture couplées à la technique de corrélation d’images digitales ont été examinées sur trois types d’éprouvettes (SENB, CT et DENT). Enfin, un troisième volet avait pour objet d’examiner la pertinence de modèles issus de la mécanique de l’endommagement ductile par croissance de vides pour prédire le comportement mécanique et l’endommagement du PEHD et ce, jusqu’à rupture. Une attention particulière a été portée aux effets de triaxialité des contraintes. Deux critères de coalescences ont été examinés selon deux approches complémentaires. Ces approches se sont avérées pertinentes dans le cas du PEHD. En effet, la confrontation des résultats numériques avec les résultats expérimentaux a montrée une bonne corrélation tant sur la réponse globale des éprouvettes axisymétriques entaillées (courbes contrainte vraie - variation de volume plastique - déformation vraie) et des éprouvettes de rupture (charge - déplacement) que sur la réponse locale des éprouvettes de rupture en terme de champs cinématiques. / In a first part of this thesis, an experimental approach based on macroscopic measurements and microscopic observations (SEM and OM) led to a better understanding of damage mechanisms in high density polyethylene (HDPE) and its stress triaxiality sensitivity. In order to examine higher stress triaxiality values, cracked samples were experimentally examined in a second part. Based on the obtained results, the relevance of the fracture mechanics concepts to characterize the fracture toughness of HDPE was critically discussed. The investigation was performed using two well-known approaches of the fracture mechanics – J-integral and EWF – using different specimen configurations (SENB, CT and DENT). To gain insight into the strain field around the crack tip, digital image correlation method was used. The third part was focused on the demonstration of the relevance of ductile damage models (based on the void volume evolution as indicator of damage) to predict the mechanical and damage behaviour of HDPE and that, until complete failure. A special attention was paid on the stress triaxiality effects. Two failure criteria using complementary approaches were examined. These approaches were found relevant in the case of HDPE. Indeed, a good agreement was found between the numerical simulations and the experimental results in terms of overall response of axisymmetric samples (true stress-strain-volumetric response) and of cracked samples (load-displacement response) and in terms of local response corresponding to kinematics fields.

Le présent travail de doctorat vise à proposer une méthode de post-traitement de la plasticité, à partir de deux calculs éléments finis en élasticité, afin de déterminer la durée de vie de structures avec concentration de contraintes, comme les disques ou les aubes de turbines. Leur dimensionnement en fatigue avec des calculs éléments finis en plasticité conduit à des temps de calcul longs, voir prohibitifs. Les méthodes de types Neuber et l’analyse par changement d’échelles sont des alternatives beaucoup moins couteuses en temps de calcul. En effet, ces méthodes permettent d’estimer la plasticité localisée uniquement à l’aide de calculs éléments finis en élasticité. Néanmoins, lorsque l’état de contrainte est multiaxial, le post-traitement de la plasticité est très imprécis. Cette imprécision provient d’une mauvaise estimation de la triaxialité des contraintes. Les méthodes de type Neuber ont été d’abord enrichies par une description plus précise de la triaxialité des contraintes. Elles ont ensuite été validées sur des structures soumises à des chargements monotones. Cependant, cette méthodologie n’est pas adaptée pour les chargements multiaxiaux alternés. Pour remédier à ce problème, une approche fondée sur les lois de changement d’échelles a été développée. Les zones de plasticité confinée sont considérées comme des inclusions. Cette approche est également enrichie par une meilleure description de la triaxialité des contraintes. Le post-traitement de la plasticité obtenue sur les bords libres de structures soumises à des chargements alternés est précis. Cette méthode a finalement été appliquée sur les cas d’un disque et d’une aube de turbine. / This work aims to propose a method to estimate plasticity from two structural analyses in elasticity in order to determine the lifetime of structures with stress concentration, such as turbine discs or turbine blades. Fatigue analyses computed by the finite element method in plasticity leads to costly computations not always suitable. Energetic methods such as Neuber’s and the scale transition approach are much less expensive alternatives. Indeed, these methods are able to estimate localized plasticity at free edges only from both computations in elasticity. However, when the stress state is multiaxial, the estimation of the plasticity is inaccurate. This inaccuracy comes from a wrong estimation of the stress triaxiality. Expressions for the stress triaxiality at free edges of elastoplastic structures are established. These expressions are derived thanks to a new heuristic that unify uniaxial tension (plane stress condition) and plane deformation in a single case. The proposed expressions for the stress triaxiality are then used to enhance energetic methods (as Neuber and Glinka rules). Notched specimens subjected to monotonic loadings are studied. However, this methodology is not able to handle alternating loadings. To deal with this problem, a new scale transition approach is developed. Localized plastic areas are considered as inclusions. This approach is enhanced by the new heuristic of multiaxiality. The elastoplastic notch tip strains and stresses of structure subjected to complex alternating loadings are accurately estimated from both elastic analyses. This method is finally applied to the case of a turbine disk and a turbine blade of a jet engine.

Le présent travail de doctorat vise à proposer une méthode de post-traitement de la plasticité, à partir de deux calculs éléments finis en élasticité, afin de déterminer la durée de vie de structures avec concentration de contraintes, comme les disques ou les aubes de turbines. Leur dimensionnement en fatigue avec des calculs éléments finis en plasticité conduit à des temps de calcul longs, voir prohibitifs. Les méthodes de types Neuber et l'analyse par changement d'échelles sont des alternatives beaucoup moins couteuses en temps de calcul. En effet, ces méthodes permettent d'estimer la plasticité localisée uniquement à l'aide de calculs éléments finis en élasticité. Néanmoins, lorsque l'état de contrainte est multiaxial, le post-traitement de la plasticité est très imprécis. Cette imprécision provient d'une mauvaise estimation de la triaxialité des contraintes. Les méthodes de type Neuber ont été d'abord enrichies par une description plus précise de la triaxialité des contraintes. Elles ont ensuite été validées sur des structures soumises à des chargements monotones. Cependant, cette méthodologie n'est pas adaptée pour les chargements multiaxiaux alternés. Pour remédier à ce problème, une approche fondée sur les lois de changement d'échelles a été développée. Les zones de plasticité confinée sont considérées comme des inclusions. Cette approche est également enrichie par une meilleure description de la triaxialité des contraintes. Le post-traitement de la plasticité obtenue sur les bords libres de structures soumises à des chargements alternés est précis. Cette méthode a finalement été appliquée sur les cas d'un disque et d'une aube de turbine.

Le mode d’excitation collective exotique appelé chiralité a été étudié et des isomères de longue durée de vie ont été recherchés dans les noyaux ¹³⁶Nd et ¹³⁵Nd. Cinq paires de bandes Δ I=1 presque dégénérées et de même parité ont été identifiées à des spins élevés dans ¹³⁶Nd Les bandes observées ont été étudiées en utilisant la théorie de la fonctionnelle de densité covariante contrainte et rotation autour d'une axe incliné, et par un nouveau modèle de rotor plus particules développé pour décrire le couplage de particules dans quatre couches j à un rotor triaxial. Les propriétés de ces bandes doublet sont en bon accord avec les résultats des calculs théoriques. Par conséquent, l'existence de bandes chirales multiples (MχD) dans le noyau ¹³⁶Nd a été établie. Il s'agit de la première preuve expérimentale de l'existence de bandes chirales dans des noyaux pairs. Les cinq paires de bandes chirales constituent le plus grand ensablé de bandes chirales observé jusqu'à présent dans un seul noyau. De plus, le schéma de niveaux de ¹³⁶Nd a été considérablement étendu aux spins bas, moyens et très élevés. Les configurations possibles de toutes les bandes rotationnelles ont été attribuées á l'aide du modèle Nilsson-Strutinsky en rotation. La structure de ¹³⁶Nd a été clarifiée et les divers types d'excitations uni-particule et collectives ont été bien compris. Une nouvelle paire de bandes chirales á parité positive a été identifiée dans. Les caractéristiques des bandes soutiennent leur interprétation en termes de bandes chirales. Des bandes chirales à parité négative ayant été identifiées précédemment, la présence de multiple bandes chirales dans ¹³⁵Nd est ainsi établie. Les bandes chirales observées ont été étudiées en utilisant la théorie avec fonctionnelle de densité covariante contrainte et avec le modèle rotor plus particules; elles reproduisent fidèlement les données expérimentales, confirmant ainsi le phénomène MχD dans ce noyau. Les bandes chirales nouvellement observées dans ¹³⁵Nd représentent une étape importante dans la confirmation de l'existence du phénomène MχD dans les noyaux. La recherche d'états isométriques à longue durée de vie dans ¹³⁵Nd et ¹³⁶Nd a été aussi effectuée, mais n'a pas permis d'identifier de nouveaux isomères. Cependant, nous avons pu confirmer la présence des isomères déjà identifiés dans les noyaux ¹³⁸Nd, ¹³⁴Ce, ¹³⁶Pr, et ¹³⁷Pr dans nos données. / The exotic collective excitation mode called chirality has been investigated and long-lived isomers have been searched for in the ¹³⁶Nd and ¹³⁵Nd nuclei. Five pairs of nearly degenerate Δ I=1 bands with the same parity have been identified at high spins in ¹³⁶Nd. The observed bands were investigated by the constrained and tilted axis cranking covariant density functional theory and a new developed four single-j shells particle-rotor model. It was found that the properties of these doublet bands are in good agreement with results of the model calculations. Therefore, the multiple chiral doublets (MχD) phenomenon in the nucleus ¹³⁶Nd was confirmed. This was the first experimental evidence for the MχD bands in even-even nuclei. The five pairs of chiral doublet bands is the largest observed in a single nucleus until now. In addition, the level scheme of the ¹³⁶Nd has been extended significantly at low, medium, and very high spins. Possible configurations of all rotational bands have been assigned by using the cranked Nilsson-Strutinsky model. The band structure of ¹³⁶Nd was clarified and the various types of single-particle and collective excitations were well understood. A new pair of positive-parity chiral doublet bands has been identified in ¹³⁵Nd. The characteristics of the doublet bands support the chiral interpretation. Together with the previously reported negative-parity chiral doublet bands show the presence of MχD bands in ¹³⁵Nd. The observed doublet bands were compared with constrained covariant density functional theory and particle-rotor model calculations which nicely reproduce the experimental data, confirming the MχD phenomenon in this nucleus. The newly observed MχD bands in ¹³⁵Nd represent an important milestone in supporting the existence of MχD in nuclei. The search for long-lived isomeric states in ¹³⁵Nd and ¹³⁶Nd has also been performed. This did not lead to the identification of new isomers, but we could confirm the existence of the previously reported isomers in the nuclei ¹³⁸Nd, ¹³⁴Ce, ¹³⁶Pr, and ¹³⁷Pr in our data.

Cette thèse s'intéresse à l'amélioration de la prévision de l'éclatement des pièces tournantes des turbomachines. L'axe de recherche principal a été celui de l'identification du comportement du matériau jusqu'à rupture pour des sollicitations multi-axiales représentatives et l'identification des conditions de rupture locale elles mêmes. Pour cela une approche basée sur la corrélation d'image numérique intégrée a été suivie. L'autre axe abordé dans cette thèse a été celui de la prévision objective et robuste de la rupture par la mécanique de l'endommagement dans le cadre de simulations explicites utilisant des techniques de scaling pour diminuer les temps de calcul. Deux matériaux ont été étudiés, un alliage titane TA6V et un alliage nickel Udimet 500. Des éprouvettes ont été définies pour permettre d'avoir des sollicitations proches de celles en service et pour permettre d'utiliser des techniques de mesure de champs. Un code commercial (ABAQUS) est utilisé dans une approche intégrée de la corrélation des images numériques (CIN). Le principe de ces méthodes est d'optimiser la corrélation directement à partir des paramètres du modèle sans passer par une procédure intermédiaire demandant de reconstruire préalablement les champs de déformations. Cette technique, qui peut-être vu comme très régularisante, confère à la méthode une grande robustesse, ce qui permet d'obtenir des informations même en présence de mouchetis dégradés lors des phases ultimes de chargement. L'ensemble des paramètres constitutifs des modèles peut alors être identifié avec un seul essai hétérogène. Dans l'étude un accent particulier a été mis sur l'analyse des champs de triaxialité, dont l'importance sur les conditions de rupture est suspectée, en utilisant des éprouvettes fines et des éprouvettes épaisses. Des lois de comportement ont pu être identifié pour des niveaux de déformations plastiques jusqu'à 3 fois supérieurs à ceux atteints dans des essais de traction uni-axiaux et ceci en présence d'adoucissement global. L'intégration étroite des essais et des simulations a également permis d'analyser l'état de déformation et contraintes des éléments proches de la surface de rupture juste avant celle-ci et ainsi de tester des critères de rupture potentiels avec un grand nombre de données. Pour la seconde partie de la thèse, plus exploratoire faute de temps, une étude préliminaire a porté sur la possibilité d'utiliser des modèles à taux d'endommagement limités combinés avec des techniques de scaling pour utiliser des simulations explicites dans le cadre de sollicitations centrifuges quasi-statiques. Les premiers résultats montrent qu'une accélération est possible avec des niveaux d'erreurs relativement bas sur les vitesses de rotation conduisant à la rupture et ceci dans des temps comparables avec des simulations implicites quasi-statique, l'avantage étant la robustesse des analyses en dynamique explicite. / This thesis addresses the amelioration of the burst prediction of turbo-engines rotating parts.The principal axis of this study was the identification of the material behaviour up fracture under multi-axial loading and the identification of the local condition at failure. To accomplish this, an integrated digital image correlation approach was employed.The other thematic axis of this thesis was the objective and robust prediction of rupture using the damage mechanics in the framework of explicit simulations and the study of the influence, on the prediction, of various scaling techniques used to decrease the computation time.Two materials were studied, the titanium alloy TA6V and the nickel alloy Udimet 500. The samples were defined to guarantee similar loading conditions as those in the disks in service and to allow the use of field measurement techniques.A commercial code (ABAQUS) is used in an integrated approach to Digital Image Correlation (DIC). The principle of this method is to optimize the correlation of the test directly with the model parameters without passing by an intermediate procedure requiring the reconstruction of the deformation field beforehand. This technique, which can be seen as highly regularising, grants a considerable robustness to the method, which allows obtaining information from degraded speckle patterns encountered at the end of the test. The entire set of constitutive parameters can be identified with only one heterogeneous test. Within this study, a particular accent was laid on the analysis of triaxiality fields by using thin and thick samples. The importance of these fields for the fracture conditions is suspected.Constitutive models were identified for plastic strains that were about three times higher than the ones achievable in uniaxial tensile test on smooth sample.The close integration of the experiments and simulations allowed the analysis of deformation and stresses of the elements near the failure surface at the instant just before failure. This allowed the testing of different criteria with a large amount of data.For the second axis of the thesis, preliminary studies examined the possibility to use limited damage rate models combined with scaling techniques. These latter allow performing explicit simulations in context of a centrifugal quasi-static loading. The results show that acceleration is possible. The errors of the rotational speeds, which lead to disk fracture, are relatively low. The simulation times are comparable to implicit quasi-static simulations, while the main advantage is the maintained robustness in explicit simulations.

Les pièces des structures aéronautiques telles que les arbres des turboréacteurs, les roues, les freins ou les trains d’atterrissage sont fabriquées avec des aciers à très haute résistance. Leur structure martensitique, renforcée par des précipités de taille inférieure au micromètre, confère à ces aciers une excellente résistance : leur limite d'élasticité peut dépasser les 1900 MPa et leur résistance mécanique atteindre les 2300 MPa. Ces matériaux sont choisis pour ces excellentes propriétés mécaniques sur la base de leur comportement en traction. Toutefois, leur déformation à striction (maximum de la charge) est de quelques pourcents seulement. Les méthodes de dimensionnement sous chargement critique actuelles considèrent qu’aucun point de la structure ne doit être soumis à une déformation supérieure à la déformation à striction. Ce type d’approche est ici très conservatrice puisque les aciers THR continuent de se déformer plastiquement, ceci jusqu’à plusieurs dizaines de pourcent après le début de la striction. L’objet de ces travaux est de définir un modèle d’amorçage de la rupture applicable au dimensionnement de ces structures pour un acier type : le ML340. Ce matériau est actuellement utilisé dans les arbres de turboréacteur LEAP.Le comportement élasto-plastique du matériau a été étudié grâce à des essais menés sur différents types d’éprouvettes : tractions lisses, axisymétriques entaillées, déformation plane, plates entaillées, traction-torsion. Un modèle simple de von Mises à écrouissage isotrope permet de reproduire l’ensemble de la base. Ce modèle est ajusté sur les essais de traction pour lesquels un suivi optique de la variation du diamètre minium a été mis en place. La loi d’ ́écrouissage est ensuite ajustée en prenant en compte à la fois l'élongation et la variation du diamètre. On montre en particulier que l'extrapolation du comportement, méthode consistant à prolonger les données obtenues avant l'apparition de la striction, peut conduire à une mauvaise prédiction du comportement des éprouvettes.La base expérimentale a également été employée pour étudier l’amorçage de la rupture. L’observation des faciès montre un mode de rupture ductile avec des cupules fines. Cependant, l'initiation est brutale pour tous les essais et le développement de l’endommagement en volume reste très limité, voire nul. Ces constatations conduisent à proposer l’emploi d’un critère d’amorçage découplé : ce modèle fait intervenir la triaxialité des contraintes et le paramètre de Lode. Cette double dépendance est nécessaire pour bien décrire la rupture sur toute la base expérimentale. L’identification des paramètres du modèle se base sur l'évaluation des champs mécaniques à partir des simulations élasto-plastiques par éléments finis représentant les essais. Le modèle est également capable de prédire les emplacements des points d’amorçages observés, ces informations peuvent être utilisées pour ajuster plus finement le modèle. / Aeronautical structures such as jet engines shafts, wheels, brakes or landing gears are made of Ultra High Strenth Steels (UHSS). Due to their hard martensitic matrix reinforced with second phase particles, such steels exhibit extreme mechanical resistance, their yield strength can overcome 1900 MPa and their ultimate tensile strength can reach 2300 MPa. Such materials are selected based on their tensile properties, however strain at necking (maximum load) is only few percent. Conventional certified design methods assume that failure occurs when a given point of the structure reaches this strain. Regarding UHSS this approach is very conservative; those materials are still able to bear large strains after necking start. The aim of this work is to define a failure initiation model able to predict ductile failure of such structures for extremes loadings. The ML340 steel, material of LEAP jet-engine shafts, have been selected for this study.Elasto-plastic behavior is investigated with various mechanical tests. Uniaxial tensile test were performed on round bars specimens, either smooth or notch, and flat specimens, either u notched or plane strain. Traction/torsion and compression/torsion biaxial tests were performed on tubes specimens. A simple isotropic von Mises plasticity model was found sufficient to describe mechanical behavior of this experimental database. This model was calibrated based on round smooth tensile tests, a longitudinal extensometer and a non contact method, measuring diameter reduction, were used in order to monitor strains. Hardening law was adjust with both sets of data using a reverse method, hence material striction is take into account during the identification. Identification method extrapolating plastic behavior based on tensile data measured before the striction begining is shown to overperdict plastic behavior.Failure initiation was also investigated through fracture tests. Every fractography display very fine dimples related to ductile fracture, however fracture apears to be very brutal and very few damage was observed underneath fracture surface. As a result an uncoupled fracture initiation model is proposed, damage indicator is driven by both stress triaxiality and a Lode parameter. This dual dependency is necessary in order to represent fracture for the whole database. Model parameters identification relies on the evaluation of local stress state for each test, this could be achieved with 3D elasto-plastic simulations. As a result fracture model was able to predict correct fracture initiation point positions observed on round tensile tests and flat u notch tests.

Une géométrie d'éprouvette tubulaire de traction-torsion entaillée a été optimisée pour caractériser l'effet de l'état des contraintes (triaxialité et paramètre de Lode) sur la ductilité des métaux à faible taux de triaxialité. Des essais biaxiaux proportionnels ou non, accompagnés de mesures des champs cinématiques par stéréo-corrélation d'images ont été réalisés sur un acier 36NiCrMo16 revenu et un alliage d'aluminium 2024-T351. Les trajets de chargement à rupture (évolution au point critique de la déformation plastique équivalente, de la triaxialité des contraintes et du paramètre de Lode) ont été obtenus. L'évolution de la ductilité de l'alliage d'aluminium en fonction de la triaxialité obtenue en traction-torsion diffère notablement de celle obtenue par Bao et Wierbicki en 2004 qui suggérait une ductilité minimale en cisaillement, tandis que la technique de traction-torsion révèle une ductilité maximale en cisaillement. Un effet notable des trajets de chargement non monotones ou non proportionnels sur la ductilité a été mis en évidence au moyen d'essais séquentiels composés d'un pré-chargement en compression, torsion ou traction, suivi d'une séquence de chargement proportionnel en traction-torsion combinées. Des observations au MEB de coupes métallographiques à l'issue d'essais biaxiaux interrompus, ainsi qu'un suivi en temps réel de la déformation et de l'endommagement en surface, lors d'essais de torsion dans le MEB et un essai de fissuration couplé à un suivi 3D de l'endommagement par laminographie sous rayonnement synchrotron ont mis en évidence des phénomènes de localisation à de multiples échelles ainsi que la croissance de certaines cavités, même en cisaillement pur, qui contraste avec l'affaissement total prédit par les modèles de cellule élémentaire. Ceci semble lié à l'allongement axial significatif mesuré en torsion pure (effet Swift). La localisation par cisaillement apparaît comme le mécanisme prédominant de coalescence des cavités, ce qui justifie l'adoption d'un critère d'initiation de la rupture de type Hosford-Coulomb. Utilisé en conjonction avec un indicateur non-linéaire d'endommagement il permet de rendre compte des ductilités mesurées, y compris sous chargement potentiellement non-proportionnel.

Le présent manuscrit de thèse regroupe les études par spectroscopie γ des noyaux 84−88Se produits par une réaction de fission induite par neutrons thermiques, sur une cible de 235U. Cette expérience a été réalisée à l’Institut Laue-Langevin à Grenoble après du multi-détecteurs EXILL. Les données brutes recueillies par EXILL ont été traitées et analysées afin de déterminer la structure des noyaux étudiés. Grâce à cette étude spectroscopique détaillée, un premier schéma de niveaux a été établi pour la première fois au 88Se et de nouveaux états excités ont été assignées à d’autre isotopes de sélénium (84-87Se). De plus, l’analyse de la corrélations angulaires a été faite pour confirmer l’assignation de spins des premières états excités. Des calculs théoriques utilisant le modèle en couches (SM), le modèle collectif algébrique (ACM) et le modèle quasiparticule plus phonon (QPM), ont été effectués pour interpréter la structure nucléaire et la forme du noyau d’intérêt 88Se. Selon ces modèles, le noyau 88Se est γ-instable et peut être interprété comme un noyau transitoire et sa structure nucléaire du 88Se a été bien reproduite par le modèle en couches et le modèle ACM. Les calculs du modèle QPM indiquent que le degré de collectivité de l’état 22+ du 88Se est faible parce que une composante neutronique reste dominante dans la structure de la bande γ. / The present thesis manuscript includes the nuclear spectroscopy studies of 84−88Se. A more favourable fission reaction for their study is 235U(nth, f). The measurement was performed at the PF1B cold-neutron beam facility of the Institut Laue-Langevin (ILL), Grenoble. The fission reaction has been used in conjunction with the EXILL Ge array to study excited states in the neutron-rich Se nuclei. Thanks to this spectroscopic study, a first level scheme of 88Se was established and new excited states were assigned to other selenium isotopes. Furthermore, the angular correlation studies were carried out to confirm the spin assignment of the first excited states in the 84-88Se nuclei. The theoretical calculations using the shell model (SM), the algebraic collective model (ACM) and the quasiparticle plus phonon model (QPM) were performed in order to interpret the nuclear structure and the shape of the nucleus of interest 88Se. According to these models, the nucleus 88Se is γ-unstable and can be interpreted as a transitional nucleus. The shell-model calculations using a 78Ni core and the ACM calculations reproduce the decay scheme of 88Se well. The QPM calculations show that the collectivity of second state 2+2 of 88Se is weak and that this state contains a strong quasiparticle component.

La recherche de "solutions aciers" peu coûteuses alliant conjointement allègement pondéral et sécurité passive est au cœur des problématiques actuelles dans l'industrie automobile. C'est pourquoi le développement de nuances à haute résistance s'en trouve fortement accru, en particulier les alliages inoxydables austénitiques qui présentent une transformation induite par la plasticité (effet TRIP), laquelle améliore considérablement les propriétés mécaniques de ces aciers. L'introduction dans les codes de calcul lors du prototypage de véhicules des modèles appropriés, passe par une bonne connaissance des mécanismes de transformation et de déformation se produisant dans ces matériaux. On a étudié le comportement mécanique et la transformation martensitique dans deux aciers inoxydables austénitiques : 301LN et 201. Pour connaître l'influence de la température sur le comportement de ces alliages, des essais de traction ont été réalisés dans le domaine de température [-150°C ; 150°C] couvrant largement les conditions de mise en forme et de crash en zone froide. De même, l'analyse de la résistance des matériaux au crash a été effectuée via l'étude du comportement en traction aux grandes vitesses de déformation s'étendant de 5.10-4 s-1 à 200 s-1. Des mesures de dosage magnétique à saturation ont permis d'évaluer les fractions volumiques de martensite alpha' formée dans les différentes conditions thermomécaniques. Une loi de transformation thermodynamique a été écrite permettant de modéliser les cinétiques de transformation gamma → alpha' obtenues. Les microstructures de déformation ont été identifiées par diffraction des rayons X et par microscopie électronique en transmission. L'établissement de cartographies de ces microstructures en fonction de la température et de la vitesse de déformation a permis de déterminer les modes de transformation et de déformation dans chaque alliage. On montre que l'accroissement de la vitesse de déformation favorise l'apparition de défauts planaires et la formation de martensite alpha' quand la température en cours d'essai est proche de Md. Outre les caractéristiques en traction, l'influence du taux de triaxialité sur la transformation martensitique a été étudiée. Les chargements suivants ont été appliqués : cisaillement simple, traction plane et expansion équibiaxiale. Les fractions volumiques relevées dans ces conditions laissent penser que l'état de déformation local dans les alliages est un paramètre significatif pour décrire la transformation martensitique. L'impact de chargements non proportionnels a été étudié en faisant varier pour un échantillon donné, l'orientation de la sollicitation dans deux directions non parallèles. Les modifications relevées sur les courbes de traction ainsi que les fractions volumiques mesurées font ressortir l'importance de la prise en compte de la transformation martensitique à l'échelle des systèmes de glissement mis en jeu. Il ressort principalement de cette étude : (i) que les deux nuances 301LN et 201 sont substituables pour les applications visées malgré une différence des modes de déformation. (ii) que l'augmentation de la vitesse de déformation favorise la formation de martensites (alpha' et epsilon et de macles. (iii) qu'une bonne représentation des cinétiques de transformation passe par la description de la transformation à l'échelle cristalline. (iv) que les modèles classiques d'homogénéisation de composite sont insuffisants pour rendre compte du caractère adoucissant de la transformation de phase.