La rupture à chaud, ou crique à chaud est un défaut majeur en solidification, qui conduit au rebut de nombreuses pièces ou demi-produits. Elle correspond à l'ouverture de criques en fond de zone pâteuse, c'est-à-dire dans les régions à haute fraction de solide (typiquement 0.9 et au-delà), lorsque ces régions sont soumises à des déformations favorisant la mise en traction des films liquides résiduels. Différents critères peuvent être trouvés dans la littérature pour diagnostiquer la fissuration à chaud. L'objectif de cette étude est d'évaluer leur capacité à prédire correctement l'apparition de ce type de défauts, et ce pour différents domaines d'application tels que la solidification en lingotière et la coulée continue de billettes et de brames. Pour cela, deux types d'essais différents ont été analysés avec le modèle thermomécanique par éléments finis THERCAST® dans lequel nous avons implanté une sélection de critères. Un nouveau dispositif expérimental de solidification sous contrainte (le dispositif Crickacier) a alors été développé et mis en œuvre au CEMEF pour les besoins de cette étude. Ce dispositif s'est révélé capable de faire apparaître des défauts similaires à ceux observés dans les procédés industriels, et ce dans des conditions identifiables et discriminantes. Sa modélisation thermomécanique a permis de mettre en valeur le critère le plus pertinent. L'application de cette méthodologie à un autre type d'essai, le cintrage de lingot en cours de solidification, pour lequel nous avons accès à des résultats existants à Arcelor Research sur plusieurs nuances d'acier, nous a permis de suggérer des améliorations à apporter à l'écriture du critère. Au final, nous avons proposé un nouveau critère directement adapté à une utilisation dans un code de simulation comme THERCAST.

La compaction isostatique a chaud (cic) permet de produire des pièces céramiques de forte densité avec des microstructures homogènes. Pour mieux comprendre les processus de densification et pour être capable de prévoir les formes finales, des équations constitutives tenant compte du comportement mécanique et des évolutions microstructurales, ont été developpees et introduites dans un code de calcul utilisant la méthode des éléments finis. Les expériences ont été menées sur une poudre d'alumine pure, considérée comme un matériau modèle. Une alumine renforcée par des whiskers de sic ainsi qu'une poudre de diborure de titane ont également été étudiées. Des pièces céramiques tests ont été réalisées et comparées aux résultats de simulations afin de valider les équations constitutives proposées.

Les alignements d'îles nées d'un point chaud sont le dispositif idéal pour étudier l'évolution d'un relief volcanique sur le long-terme et suivant des stades caractéristiques (Hawaï, Société). Notre travail aborde cette problématique sous l'angle des rythmes de construction et de destruction. Le site des Iles Canaries est privilégié car la lenteur de déplacement de la plaque africaine et un point chaud composite prolongent les effets du volcanisme dans le temps (20-25 Ma), multipliant ainsi les repères chronologiques et morphologiques. Corrélés à ces particularités géodynamiques, les rythmes de construction volcanique sont estimés en couplant les datations K-Ar et les mesures du paléomagnétisme rémanent. Lors des premiers stades de construction (stade bouclier), la destruction se manifeste surtout par des déstabilisations instantanées et massives, impliquant plusieurs dizaines de km³. Ces évènements ont des conséquences directes (cicatrices, avalanches de débris, tsunamis), mais conditionnent aussi en partie l'évolution volcanique et morphologique ultérieure des îles. Nous avons élaboré une base de données morphométrique de 122 barrancos et amphithéâtres d'érosion. Les vitesses d'érosion sur le long-terme (vitesses d'incision linéaire et vitesses de recul des versants des barrancos), particulièrement importantes lors des phases de régénérescence volcanique, et les taux de sédimentation sous-marine sont principalement dépendants des rythmes, de la répartition spatiale et des dynamismes de construction volcanique, et de la récurrence des déstabilisations massives. La méthodologie développée ici aux Iles Canaries est applicable aux autres archipels de point chaud.

Le domaine allochtone de la chaîne Neoproterozoïque Araçuaí met en jeu de grandes quantités de magma, de la fusion partielle et un gradient thermique élevé, ce que caractérise cette chaîne comme un orogène chaud. La suite tonalitique Galiléia, mise en place dans des métasédiments et déformée à l'état magmatique, représente un énorme batholite qui a fortement influencé le comportement mécanique de la croûte moyenne. L'anisotropie de susceptibilité magnétique (ASM) mesurée à travers le batholite et utilisé comme proxy de la petrofabrique, associé à une étude de la minéralogie magnétique, a permit de définir le comportement paramagnétique de la suite Galiléia et de mettre en évidence une déformation complexe en 3D. Les structures développées dans le magma visqueux résultent d'une combinaison de tectoniques tangentielles induites par la compression, et de forces gravitaires découlant du poids de la croûte sus-jacente. La dynamique du batholite est compatible avec celles déjà décrites pour des roches ductiles d'orogènes chauds. Les datations U/Pb sur zircon et monazites et 40Ar/39Ar sur amphiboles, muscovites et biotites ont permit la caractérisation de l'évolution t hermique du batholite et de contraindre la durée de la déformation. Le batholite Galiléia s'est mis en place à ~580 Ma, au cours d'un important événement magmatique, tectonique et thermique. Les températures sont restées hautes durant les premiers ~50 Ma de l'évolution thermique, favorisant une déformation constante du batholite à l'état magmatique, pendant plusieurs dizaine de millions d'années. De telles hautes températures et une telle déformation stable durant de si longues périodes sont des caractéristiques qui semblent communes au orogènes chaud. Le refroidissement lent estimé à 10°C/Ma après ~500 Ma indique l'exhumation a été très lente, probablement due à l'érosion uniquement. / The allochtonous domain of the Neoproterozoic Araçuaí belt involves large amounts of magma, widespread partial melting, granulitic facies and high geotherm, characterising this belt as a hot orogen. The Galiléia tonalitic suite, emplaced within host metasediments and deformed at magmatic state, represents a huge batholith that strongly influenced the mechanical behaviour of this middle crust. The anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) measured through this batholith and used as a petrofabric proxy, combined to a detailed magnetic mineralogy investigation, permitted to characterize the paramagnetic behaviour of the Galiléia suite and therefore to highlight a complex 3D strain deformation. The observed structures developed within the viscous magma resulted from a combination of tangential tectonics induced by the compression, and gravitational forces arising from the load of the overlying crust. The kinematics of the batholith is compatible with that already described for ductile rocks of hot orogens. U/Pb dating on zircons and monazites together with 40Ar/39Ar dating on amphiboles, muscovites and biotites permitted to define the thermal evolution of the Galiléia batholith and its host metasediments and constrain the timing of the deformation. The Galiléia batholith emplaced during an important magmatic, tectonic and thermal event at ~580 Ma. Temperature remained high during the first ~50 Ma of the thermal evolution, promoting a seemingly constant deformation of the batholith at magmatic state during several tens of millions years. Such high temperature conditions and stable deformation kinematics during protracted periods of time are supposed to be characteristic of hot orogen. The slow cooling rate of ~10°C/Ma evidenced after ~500 Ma probably indicate a very slow exhumation probably only conducted by erosion.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les travaux de cette thèse s'insèrent dans le cadre de l'étude de défauts détectés par contrôle ultrason dans des pièces forgées en alliage d'aluminium destinées à l'industrie aéronautique.Cette étude a été menée sur deux pièces produites par Aubert&Duval en alliage d'aluminium 7050 fourni par Constellium. Ces pièces ont été sélectionnées sur base d'une étude statistique de l'occurrence des défauts sur cinq années de production industrielle. L'une présente un taux de rebut important du fait de ces défauts, l'autre un taux de rebut quasiment nul, bien qu'elles soient produites avec le même matériau.L'étude de l'origine des défauts a été construite autour de deux axes de recherche:• Axe thermomécanique : formation des défauts pendant la mise en forme par endommagement ductile à chaud.• Axe matériau : caractérisation des défauts préexistants dans le matériau après son élaboration et non refermés pendant la mise en forme.L'axe thermomécanique est basé sur la simulation numérique des gammes de mise en forme des pièces industrielles à l'aide du logiciel Forge® 2009. Le deuxième axe est articulé autour de la caractérisation de l'état de porosité dans un matériau modèle présentant une teneur en hydrogène élevée induisant un taux de porosité plus important que le matériau sain utilisé industriellement. De petits lopins de ce matériau modèle ont été soumis à une campagne de compression alternée simulant le forgeage industriel. La campagne de compression a été conçue par simulation numérique afin de reproduire les conditions thermomécaniques industrielles. Deux techniques de caractérisation complémentaires ont été mises en œuvre pour suivre l'évolution de la porosité : détection indirecte par contrôle ultrason à haute résolution spatiale et observations directes par microscopie électronique à balayage. Une méthode d'analyse quantitative des signaux ultrasonores a été mise au point pour ce travail.La comparaison par simulation numérique du procédé de matriçage des deux pièces industrielles étudiées a permis d'écarter l'hypothèse de la création des défauts par endommagement ductile à chaud. Lors du matriçage, la matière est soumise à des chargements globalement compressifs, et le risque d'endommagement est par conséquent très faible. De plus, comme observé lors de la caractérisation des défauts industriels, les défauts présentent un fond lisse, similaire au fond lisse observé sur les rares porosités présentes dans le matériau industriel à l'état brut d'élaboration. Le même type de fond lisse caractérise également les porosités présentes dans le matériau modèle. Cette observation favorise l'hypothèse de défauts provenant d'un défaut préexistant dans le matériau initial (en l'occurrence à partir d'une porosité). Cette hypothèse est par ailleurs cohérente avec le comportement des porosités lors de la simulation du forgeage sur petits lopins du matériau modèle.Les résultats de cette étude montrent en effet que les porosités ont tendance à s'aplatir et à se refermer pendant la déformation plastique à chaud, sans forcément cicatriser. Les faciès de rupture d'échantillons soumis à de fortes déformations cumulées et ne donnant plus de réponse ultrasonore significative continuent en effet de présenter de petites plages à fond lisse qui témoignent d'une cicatrisation incomplète. Le traitement thermique semble en outre favoriser la réouverture des porosités non cicatrisées (zones lisses) pendant la déformation et leur élargissement (zones ductiles). / The thesis project aims to study the origin of defects detected in 7XXX aluminium alloy components for aeronautical applications.This work was conducted on two different components (A and B) produced by Aubert&Duval using 7050 aluminium alloy ingots produced by Constellium. The choice of these two components is based on a five year industrial production statistical analysis. Component A has a much higher defect rate compared to component B, even though they are produced from the same ingots.This work was conducted according to two research axis:• Thermo-mechanical axis : defects occurred during the material forming as a result of ductile hot damage• Material axis: defects resulted from a pre-existent defect in the raw material that was not closed during forming.The thermo-mechanical axis is based on numerical simulations of the component's forming processes using the Forge® 2009 software. The material axis is based on the experimental characterization of porosity in a model material with high hydrogen content and thus a higher pore density than the industrial material. Small samples of the model material were experimentally forged using an alternating compression test that was designed and developed from the industrial forging process. Theses samples were characterized to describe pore evolution during hot deformation, by the combination of two characterization techniques: High Resolution Ultrasound Control (HRUS) and Scanning Electron Microscope (SEM) observations on 2D sections and fracture surfaces. An ultrasound signal processing technique was also developed in order to quantitatively compare two different deformation states using ultrasound control.The results of the numerical simulation of A and B component stamping process showed that the detected defects could not occur by ductile hot damage. Indeed, the stamping process is purely compressive and damage risks are thus very low. Moreover, the defect experimental characterization showed the presence of smooth surface areas very similar to the surface aspect of the rare observed porosity in the raw material. The same smooth aspect characterized the porosity observed in the model material. These results lead to the hypothesis that the detected defects could occur from a pre-existent defect (porosity more precisely) in the raw material. This hypothesis is consistent with the pore behaviour during the experimental hot forging of the model material.The hot forging experiment conducted on the model material, showed that pores tend to flatten as plastic strain increases. SEM observations on rupture surfaces from the highest plastic strain showed the presence of small smooth aspect areas. These areas confirm that some pores are not completely healed during deformation even though the correspondent ultrasound signal is very low. During heat treatment, unhealed pores after deformation seem to be reopened (smooth aspect surface areas) and expanded (ductile areas).

La disponibilité de plateformes middleware dans le cloud, avec un passage à l'échelle transparent est un vrai progrès pour les développeurs et les intégrateurs logiciels. Ils peuvent développer et déployer leurs applications sans s'inquiéter des détails opérationnels. Cependant, le coût d'exploitation d'une infrastructure dans le cloud peut devenir rapidement important. Les fournisseurs doivent disposer de méthodes pour le réduire en adaptant la taille des ressources aux besoins des clients. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur les applications Web multi-tenant transactionnelles, plus particulièrement les moteurs d'exécution de processus métiers. Nous proposons des méthodes permettant d'optimiser les coûts opérationnels d'un fournisseur d'exécution de processus "en tant que service" (BPMaaS) tout en assurant un niveau suffisant de qualité de service. Ce type d'applications ne passe pas facilement à l'échelle à cause de sa couche persistance et de la nature transactionnelle des opérations. Il faut distribuer les installations des clients de manière à optimiser les coûts et éventuellement les déplacer en fonction de l'évolution de la charge. Ces déplacements (ou migrations) ont un impact sur la qualité de service et il faut les limiter. Dans un premier temps, nous proposons une méthode de mesure de la capacité des ressources du cloud en termes de débit d'exécution de tâches BPM, puis nous proposons une méthode de mesure de l'impact des migrations que nous avons évalué, ceci confirmant nos hypothèses. Ensuite, nous proposons plusieurs modèles d'optimisation linéaire, ainsi que des heuristiques d'allocation de ressources et de distribution des clients prenant en compte le coût de l'infrastructure, la capacité des ressources et les besoins des clients, tout en limitant les nombres de migrations. Ces modèles sont fondés sur la connaissance de l'évolution de la charge des clients par unité de temps. Nous avons expérimenté les trois méthodes que nous avons proposées sur la solution BPM Bonita, et montré qu'elles permettent des gains substantiels sur l'exploitation de l'infrastructure par rapport à une méthode basique / The availability of middleware platforms in the cloud, with "transparent" scalability, is a progress for software developers and integrators. They can develop and deploy their applications without worrying about technical details. However, the exploitation cost of a cloud infrastructure can quickly become important. Providers requires methods to reduce this cost by adapting the size of ressources to the needs of the customers. In this thesis, we focus on multi-tenant transactional web applications, more precisely on business processes execution engines. We propose methods allowing to optimize the operational costs of providers of business process execution "as a Service" (BPMaaS) while ensuring a sufficient level of quality of service. This type of application do not scale well because of its persistence tier and of the transactional nature of operations. One must distribute the customers installations in order to optimize the cost, and sometimes move them depending of the needs of the customers. These moves (or migrations) have an impact on the quality of service and they must be limited. First, we propose a method for measuring the size of resources in terms of BPM tasks throughput, and then a method for measuring the impact of migrations we evaluate, thus confirming our hypothesis. We also propose several linear optimization models and heuristics targeting resouce allocation and distribution of customers, while limiting the number of migrations. These models are based on the knowledge of the needs of customers per time slot. We have experimented our three methods on the BPM solution Bonita, and demonstrated that they provide substantial savings on the infrastructure exploitation compared to a basic method

L’Inconel 718 est un superalliage base nickel, élaboré dans les années 60, utilisé dans la fabrication de pièces pour les parties chaudes des moteurs d’avion. Il acquiert ses propriétés mécaniques et sa microstructure finale au cours du procédé de mise en forme appelé forgeage à chaud. La maîtrise de ce procédé nécessite de comprendre l’interaction entre les phénomènes d’écrouissage et de recristallisation dynamique tout en intégrant l’influence de diverses conditions thermomécaniques. Cette étude s’est focalisée, expérimentalement, sur les phénomènes liés au forgeage à chaud en mise en forme unipasses et multipasses super-δ-solvus (1050 °C). Afin de les caractériser, des essais de compression ont été réalisés à l’échelle de pions. Des trempes à l’hélium, après déformation, ont permis de figer les microstructures dans le but de comprendre leur évolution en fonction des paramètres thermomécaniques (ε, et T). Des observations ont ensuite été réalisées expérimentalement : microscopie optique et à balayage, EBSD et diffraction des neutrons. Une attention particulière a été portée sur l’évolution de la phase δ, influençant indirectement les propriétés mécaniques de l’alliage, au cours de traitements thermiques puis thermomécaniques. La quantification ainsi que la détermination des cinétiques d’évolution statiques et dynamiques de cette phase a permis de mieux comprendre son influence au cours du forgeage sub-δ-solvus (980 °C). Un chaînage séquentiel a été développé entre deux modèles, l’un de plasticité cristalline implémenté dans un code éléments finis (CPFEM) et l’autre de recristallisation, implémenté dans un code automates cellulaires. Ce chaînage séquentiel permet de décrire les évolutions de champs mécaniques et de microstructures au cours du forgeage à chaud et a été validé par une comparaison avec les résultats expérimentaux. MOTS CLÉS : forgeage à chaud, Inconel 718, recristallisation dynamique, mise en forme multipasses, phase δ, plasticité cristalline (CPFEM), automates cellulaires, chaînage séquentiel, agrégats polycristallins 3D. / Developed in the 60’s, the nickel-base superalloy, Inconel 718, is widely used for hot parts of aircraft engines. The hot forging process confers to the alloy its final microstructure and its mechanical properties. The control of the process requires a deep knowledge of the interactions between the hardening phenomena and the dynamic recrystallization for the various thermomechanical conditions which are used. The present study mainly focuses on the experimental characterization of the phenomena linked to hot forging in the super-δ-solvus domain (1050 °C), as well for a single pass process as for a multipass one. Hot compression tests are used to simulate forging. After deformation, samples are helium quenched in order to freeze the microstructure that allows understanding its evolution as a function of the thermomechanical parameters (ε, and T). Microstructure analyses have then been performed using optical and scanning microscopy, EBSD, and neutron diffraction. A specific attention is paid on the study of the -phase evolution as it has a direct influence on the mechanical properties of the alloy. Its evolution is followed along thermal and thermomechanical treatments. The measure of the static and dynamic precipitation kinetics has led to a better understanding of the -phase role during hot forging at temperatures below solvus (980 °C). A sequential coupling is developed, based on two models; the first one is a crystal plasticity model implemented in a finite element code (CPFEM), the second one being a modeling of recrystallization using a cellular automata approach. The coupling allows the evolutions of the mechanical fields and the microstructure to be simulated during hot forging. The numerical results fit correctly most of the experimental data, mechanical and structural.

Le segment 16°N de la dorsale Est-Pacifique (EPR) interagit avec le point chaud des Mathématiciens (PCM). A partir de l’analyse géochimique de 120 échantillons de verres basaltiques prélevés par submersible Nautile (campagne à la mer PARISUB 2010) coulée par coulée, ce travail présente une étude à très petite échelle de l’hétérogénéité chimique du manteau sous quelques kilomètres de dorsale (15°37’N et 15°47’N). Les résultats obtenus témoignent d’une variabilité géochimique jamais observée à si petite échelle sous une dorsale. Le degré d’hétérogénéité du manteau dans cette zone est comparable à celui de l’ensemble de l’EPR. Cette diversité est le produit du mélange entre trois sources mantelliques principales, caractérisant l’influence et l’hétérogénéité du point chaud. La densité de l’échantillonnage offre une résolution spatiale en adéquation avec les données bathymétriques, ce qui a permis de coupler les deux approches et faire une reconstruction spatio-temporelle de l’évolution géochimique et morphologique du système EPR/PCM.Celle-ci commence il y a environ 600 ka par le gonflement du segment et un changement général dans la composition du manteau ambiant, suivi de deux sauts d’axe successifs en direction de la chaîne il y a 250 et 150 ka. Lors de cette phase de rapprochement de nouvelles signatures géochimiques émergent ponctuellement dans les MORB. Parmi elles,une signature relique de manteau appauvri régional, une autre d’hétérogénéité enrichie locale, et enfin celle de deux types d’hétérogénéités contenues dans la source du PCM.Cette dernière, n’apparaît dans les MORB qu’au cours des 100 dernières années autour de 15°44’N, et constitue une signature géochimique inédite pour des MORB. Ce nouveau composant a la particularité d’avoir du Pb très peu radiogénique ("Unradiogenic Lead Component", ULC) associé à des signatures isotopiques en Sr, Nd et Hf enrichies.Les compositions en éléments majeurs, traces et isotopes (Sr, Nd, Hf, Pb et He) suggèrent l’implication de matériel métagabbroique, ancien (>2Ga) à affinité continentale.La présence de sulfures dans la source permettrait d’expliquer le Pb peu radiogénique.Le recyclage dans le manteau supérieur de pyroxénites à sulfures, provenant de la partie profonde d’anciens arcs continentaux permettrait d’expliquer l’origine de ULC. Les basaltes ULC seraient donc les témoins volcaniques de la fusion de ce réservoir discret qui contribue à résoudre le paradoxe du Pb. / 120 Mid-Ocean-Ridge basaltic (MORB) glasses were collected on discrete lava flow (~200m sampling interval) during submersible dives along the East-Pacific-Rise (EPR), between 15°37’N and 14°47’N, precisely where the ridge intersects the Mathematicianshotspot track. The data display a geochemical variability that has never been observedalong a ridge at such a small spatial scale. The range of isotopic compositions along this 15 km segment is commensurable to that of the entire EPR. It can be accounted for by a mixture of three main components, representative of the hotspot heterogeneity.The dense sampling, along and across the ridge segment, matches the resolution of themicro-bathymetric data, which made the spatio-temporal reconstruction of the geochemical and morphological evolution of the EPR/Mathematician hotspot system possible.The latest starts 600 kya with the segment inflation and a global change in the ambient mantle composition, followed by two successive jumps of the ridge axis (250 and 150 kya) towards the seamounts chain. During this phase as the two systems are getting closer,new geochemical signatures emerge in MORB. Among them, relics of regional depleted mantle, small enriched local heterogeneities, and two types of heterogeneities belonging to the hotspot source. The last one become apparent only during the last 100 yearsaround 15°44’N, and constitutes a novel geochemical signature for MORB. This new component’s most noticeable property is its very unradiogenic Pb ("Unradiogenic Lead Component", ULC) associated with mostly enriched Sr, Nd and Hf isotopic signatures. Putted together, major, trace elements and isotopes (Sr, Nd, Hf, Pb and He) suggest anancient (>2Ga) lower continental metagabbroic origin for this material, while the involvement of sulfides is considered in order to explain the unradiogenic lead compositions. Overall, the preferred model for the formation of ULC is the recycling within the uppermantle of sulfide bearing pyroxenites coming from continental arc roots. ULC-influenced basalts represent magmatic witnesses of the melting of this cryptic reservoir that can contribute to solve the Pb paradox.

L'étude de ce complexe plutonique alcalin fut multidisciplinaire mêlant, observations et mesures sur le terrain, ASM, pétrographie, minéralogie, géochimie (majeur et traces), géochimie isotopique Rb/Sr et Sm/Nd et géochronologie U-Pb sur zircons. La synthèse des résultats démontre la participation minoritaire de plusieurs sources (manteau métasomatisé et fragments continental) en plus de la source prédominante qui est le manteau typique du panache de Kerguelen. Dans un environnement magmatique ouvert, les magmas contaminés ont formé la plus ancienne série magmatique calcique du complexe. La seconde et plus jeune série magmatique a produit (dans un environnement clos) des roches de plus en plus agpaïtique au cours de la différenciation. La mise en place progressive mais diachrone des intrusions s'est faite entre 11,7 (au sud) et 7,9 Ma (au nord). Enfin, le mode de construction de ce pluton en fait un exemple unique connu de laccolithe en contexte intraplaque océanique. / The study of this alkaline plutonic complex was multidisciplinary, mixing field observations and measurements, AMS, petrography, mineralogy, geochemistry (major and traces), isotopic geochemistry Rb / Sr and Sm / Nd and geochronology U-Pb on zircons. The synthesis of the results shows the minor participation of several sources (metasomatised mantle and continental fragments) in addition to the predominant source which is the typical asthenospheric mantle of the Kerguelen plume. In a dynamic and open magmatic system, the contaminated magmas formed the oldest magmatic and calcic series of the complex. The second and younger magmatic series produced (in a closed environment) more and more agpaitic rocks during differentiation. The incremental emplacement of the intrusions occurred between 11.7 (in the south) and 7.9 Ma (in the north). Finally, the type of construction of this pluton makes it a unique known example of laccolith in oceanic within-plate settings.