Les mécanismes d’exhumation des roches de haute-pression basse-température (HP-BT) au sein des zones de subduction sont nombreux, complexes et toujours activement débattus. L’étude des zones de subduction fossiles permet alors de mieux comprendre ces mécanismes, montrant notamment que l’exhumation des roches métamorphiques HP-BT est en grande partie accommodée le long de zones de cisaillement ductiles d’échelle crustale. Ce travail de thèse vise à contraindre la géométrie, la cinématique et la durée de l’histoire tectono-métamorphique des roches de HP-BT du complexe de subduction des Schistes Bleus Cycladiques située en Grèce. Un des objectifs est de contraindre, à différentes échelles, le calendrier de la localisation de la déformation au cours de l’exhumation dans le but de mieux comprendre le comportement mécanique des zones de subduction. Trois méthodes principales d’investigation ont été utilisées : i) une étude de terrain permettant de caractériser la géométrie, la cinématique et la distribution de la déformation, montrant notamment une localisation progressive de la déformation vers la base de l’unité des Schistes Bleus Cycladiques au cours de l’exhumation et le long de zones de cisaillement, ii) des outils de pétrologie métamorphique permettant de contraindre l’évolution P-T des roches métamorphiques au sein de la zone de subduction, et iii) des datations ⁴⁰AR/³⁹AR afin de déterminer le calendrier de l’histoire tectono-métamorphique des Schistes Bleus Cycladiques et de la localisation de la déformation au sein de zones de cisaillement d’échelle kilométrique à millimétrique associées à des degrés de rétromorphose variés. Une corrélation nette est clairement observée entre l’intensité de la déformation, le degré de rétromorphose et les âges les plus jeunes. Un des résultats de ce travail est que la préservation à l’affleurement d’éclogites et schistes bleus n’implique pas forcément une exhumation rapide. En effet, nos résultats suggèrent que l’unité des Schistes Bleus Cycladiques a enregistré une histoire d’exhumation longue d’environ 30 Ma. Le taux d’exhumation n’est donc pas le seul paramètre contrôlant le degré de rétromorphose des unités HP-BT, la remontée le long d’un gradient métamorphique froid dans le canal de subduction et la localisation progressive de la déformation ductile au cours de l’exhumation étant également des facteurs majeurs. / Exhumation mechanisms of high-pressure low-temperature (HP-LT) metamorphic rocks in subduction zones are complex and actively discussed. The study of fossilized subduction zones allows a better comprehension of these mechanisms, showing that exhumation of HP-LT rocks is mainly accommodated along crustal-scale ductile shear zones. This study aims at constraining the geometry, the kinematic and the timing of the tectonometamorphic history of the HP-LT Cycladic Blueschist Unit (CBU) cropping out in Greece. A main objective is to constrain the timing of strain localization at different scales during exhumation to better understand the mechanical behaviour of subduction zones. Three principal methods of investigation have been used, including i) a structural fieldwork that allows to characterize the geometry, the kinematic and the distribution of deformations, highlighting progressive strain localization during exhumation toward the base of the CBU and along shear zones, ii) a metamorphic petrology study aiming at determining the P-T evolution of the CBU, and iii) ⁴⁰AR/³⁹AR dating used to constrain the timing of the tectonometamorphic evolution of the CBU and the timing of strain localization within kilometre- to millimetre-scale shear zones showing different degrees of retrogression. We observe an obvious correlation between the intensity of finite deformation, the degree of retrogression and youngest mica ages. A major result of this thesis work is that the preservation of eclogite and blueschist-facies rocks does not necessarily imply fast exhumation rates. Our results instead suggest that the exhumation history of the CBU is relatively long, spanning over ca. 30 Ma. Consequently, it appears that the exhumation rate is not the main parameter controlling the degree of retrogression of HP-LT metamorphic rocks in the CBU compared to progressive strain localization during exhumation along a cold retrograde P-T evolution within the subduction channel.

Cette étude présente les travaux réalisés pour comprendre l'effet de l'aération sur le milieu biologique et sur la filtration dans les bioréacteurs à membranes immergées pour une gamme de paramètres opératoires proche de celles utilisées sur stations réelles. Notre démarche fait le lien entre paramètres opératoires (débit d'aération), hydrodynamique à l'échelle macroscopique (tailles et vitesses de bulles), hydrodynamique à l'échelle locale (contraintes de cisaillement) et propriétés du milieu biologique (taille de flocs et substances polymériques extracellulaires solubles). De moins bonnes performances de filtration à plus forte aération pourraient être expliquées par une plus grande déstructuration des boues sur le court terme. Par ailleurs tout effet d'évolution des boues sur le long terme en fonction des conditions d'aération a été écarté. / This work contributes to the knowledge on aeration for fouling prevention in submerged membrane bioreactors, which represents a great part of energy consumption of the process. More precisely it aims at estimating the impact of aeration on mixed liquor properties for operational parameters range close to those used in full scale plants. Our study links operational parameters (airflow rate), hydrodynamics at macroscopic scale (bubble sizeand velocity), hydrodynamics at local scale (shear stresses), biological media properties (floc size and soluble extracellular polymeric substances), and filtration performance (transmembrane pressure variations). Hydrodynamics characterisation of two phase flow in membrane module enabled to highlight differences between air/water and air/sludge hydrodynamics with 15-25 % lower bubble velocities in sludge but one order of magnitude higher shear stress (maximal values of 10 Pa). Controlled breakdown of biological media was performed by imposing constant shear stress (range 0,1-10 Pa) to mixed liquor samples. Increase of shear induced a decrease of floc size, and soluble extracellular polymeric substances release. The comparison with shear value obtained by simulation showed that stresses induced by aeration were in the range of mixed liquor destructuration. A pilot campaign showed that wastewater had a stronger impact on the long term on mixed liquor properties, and thus filtration performances, than aeration. However higher transmembrane pressure increase rate observed on pilot for higher airflow at similar wastewater quality could be explained by stronger breakage of biological agregates on short term

Ce mémoire de thèse aborde le problème du flambement de murs en bois lamellé-croisé. Ces panneaux de bois, constitués de planches collées perpendiculairement, sont de plus en plus utilisés dans la construction. La tendance actuelle du marché est de concevoir des immeubles de grande hauteur, ce qui soulève la question de la résistance en compression de ces murs. Il s'avère que le bois est fortement anisotrope. En particulier, la raideur et la résistance en cisaillement perpendiculaire aux fibres, également appelé cisaillement roulant, sont beaucoup plus faibles que dans la direction parallèle aux fibres. Ce fort contraste nécessite un critère de conception plus élaboré que les outils classiques utilisés dans l'ingénierie du bois. Ce travail est organisé en deux parties. Dans la première partie, la raideur équivalente de cisaillement transverse d'un panneau de bois lamellé-croisé est étudiée. Des bornes sont établies par une approche théorique. Ces bornes sont validées par un nouveau dispositif expérimental qui permet la mesure de la raideur en cisaillement roulant avec une variabilité plus faible que le test textit{single-lap} classiquement utilisé. Dans la deuxième partie, ces données sont utilisées dans l'analyse du flambement de panneaux en bois lamellé-croisé en raffinant progressivement le problème. Dans un premier temps, la charge critique de flambement linéaire d'une plaque épaisse sans imperfections est établie. Cette charge critique est basée sur une nouvelle théorie de plaque d'ordre supérieur et montre que la charge critique de flambement basée sur une théorie de plaque mince (Kirchhoff-Love) ne peut pas estimer correctement la résistance de murs en bois lamellé-croisé. Dans un second temps, l'influence des imperfections est étudiée en adaptant l'approche classique de Ayrton et Perry à une poutre de Timoshenko. Cette extension a révélé qu'un nouveau critère de résistance doit être satisfait lors du flambement qui est spécifique aux murs en bois lamellé-croisé. Dans un dernier temps, cette analyse est étendue aux charges permanentes en supposant une loi de fluage simple qui conduit à un nouveau critère de conception simple qui pourrait facilement être adopté dans les codes de conception actuels / This PhD thesis addresses the issue of CLT wall buckling. These wooden panels, made of boards which are glued cross-wise, are more and more used in construction. The current trend of the market is to design high-rise buildings which raises the issue of the compressive strength of such walls. It turns out that wood is a highly anisotropic material. Especially, the shear stiffness and strength perpendicular to the grain (rolling shear) are much weaker than in the direction parallel to the grain. This high contrast requires more elaborate design criteria than classical tools used in timber engineering. This work is organized in two main parts. First, the equivalent rolling-shear behavior of a CLT layer is investigated. Bounds are established for the stiffness of an equivalent layer using a theoretical approach. These bounds are validated by means of a new experimental set-up which allows the measurement of the rolling shear stiffness with less variability than the classical single lap shear test. In the second part, this data is used in the buckling analysis of CLT walls with increasing refinements. First, the linear buckling load of a thick plate without imperfection is established. This load is based on a new higher-order plate theory and reveals that the critical load based on a thin plate theory (Kirchhoff-Love) cannot predict correctly the strength of CLT walls. Then, the influence of imperfections is introduced adapting the classical approach from Ayrton and Perry to the case of a Timoshenko beam. This extension reveals that a new design criterion has to be satisfied under buckling which is specific to CLT. Finally, this analysis is extended to long term loads assuming a simple creep law and leading to a new simple design criterion which may be easily introduced in current design codes

Cette étude est dédiée à la compréhension du processus de granulation humide en mélangeurs à haut taux de cisaillement. Une étude systémique et méthodologique a été menée permettant l'investigation de l'influence des paramètres opératoires, de la technologie employée et des propriétés physico-chimiques des matières premières. Cette investigation est réalisé a travers des techniques de caractérisation morphologiques, rhéologiques et mécaniques. En reliant les courbes de couple enregistrés lors de la granulation humide à la cinétique de croissance des granules, aux caractérisations microscopiques et aux propriétés mécaniques des granules la prédiction du comportement lors de la granulation devient possible. La caractérisation des propriétés mécaniques des granules a été étudié à deux échelles: à l'échelle du milieu humide la consistance a été caractérisé par un rheometre à torque et à l'échelle de l'agglomérat sec la résistance mécanique a été caractérisé par des mesures de compression directe des grains individuelles. Cette approche permet d'avoir des informations complémentaires permettant de mieux décrire l'évolution des courbes de couple dépendantes de propriétés de la masse humide et la compétition entre les forces interfaciales et visqueuses conditionnant la qualité des grains secs résultés. Les paramètres investigués par cette approche sont l'effet du taux de remplissage du réacteur, l'effet de la vitesse d'agitation, de la présence et de la conception de l'émotteur, de la conception du réacteur employé, des propriétés physico-chimiques de la solution liante et des propriétés des mélanges binaires des poudres hydro-solubles / hydro-insolubles. / This study is dedicated to the understanding of the wet granulation process in high shear mixers. A systematic study has been carried out that allows the investigation of the influence of operating conditions, technology and physico-chemical properties of the starting materials. This investigation is achieved by morphological, rheological and mechanical characterization methods. By linking recorded torque curves during the granulation process to granule growth kinetics, microscope characterizations and to the end-granule properties granulation outcome prediction becomes possible. The characterization of the mechanical properties has been done at two scales: at the granule bed scale the bulk wet mass consistency has been determined on a mixer torque rheometer, at the granule scale single dry granule direct compression tests were carried out. This approach gives complementary information allowing better description of the torque curves directly related to the wet mass properties and the competition between static and viscous forces conditioning the dry end granule quality. The factors investigated in this study are: the effect of fill ratio, impeller speed, chopper presence and design, mixer design, binder physico-chemical properties and formulation properties for binary water-soluble / water insoluble powder mixtures.

Cette étude a été l'occasion d'étudier les effets liés à la présence d'un cisaillement particulier de l'écoulement moyen sur le phénomène d'interaction choc/turbulence. Dans un premier temps, un outil de calcul performant et modulaire fondé sur une approche orientée objet a été développé afin de réaliser des simulations numériques directes de ce type d'écoulement. L'utilisation de schémas numériques à capture de choc et d'ordre élevé de type WENO ont permis une résolution fidèle des équations de Navier-Stokes compressibles. Dans un deuxième temps, une analyse poussée des effets de ce type de cisaillement sur la turbulence en l'absence de choc a été réalisée. Cette première étude a été l'occasion de dégager l'influence de plusieurs paramètres influents pour cette configuration d'écoulement. Enfin, dans un dernier temps, l'étude du phénomène d'interaction choc/turbulence cisaillée en présence de gradients moyens de température et de masse volumique a permis de souligner l'activation de phénomènes physiques caractéristiques à cette configuration. Ce travail permet également d'apporter une base de données de résultats susceptible d'être confrontée avec les modèles de turbulence et constitue un point de vue intéressant pour l'étude du phénomène d'interaction choc/couche limite. / This study sheds some light on the effects of a specific sheared flow over the shock / turbulence interaction phenomenon. An efficient and modular computational tool using an oriented object approach has first been developed in order to carry out direct numerical simulations of this configuration. The use of high order shock capturing schemes allows to solve accurately the turbulent flow, even in presence of physical discontinuities. A detailed study concerning the effects of this specific mean shear on the turbulent flow has then been conducted in a shock-free configuration. This preliminary study emphases some significant parameters of this flow configuration. In a second step, DNS of the interaction between the turbulent shear flow and a normal shock ware are performed. These simulations are compared to the isotropic turbulence / shock interaction situation, which allows to underline the activationof specific mechanisms due to the presence of the mean shear in the upstream flow. An interesting database is now available and can be used to assess and improve turbulence models. This is also an interesting point of view for studying the shock/boundary layer interaction phenomenon.

Les matériaux à haute résistance, notamment les aciers et les alliages à base d'aluminium et de titane, sont largement utilisés dans l'aéronautique comme matériaux structuraux et de protection. Dans le cas de surcharges accidentelles impliquant des vitesses de chargement élevées et des conditions quasi adiabatiques, ces matériaux sont souvent sensibles au cisaillement adiabatique par bande. Les bandes de cisaillement adiabatique (BCA) sont des zones étroites de cisaillement intense qui résultent d'une instabilité thermomécanique et qui conduisent à une rupture prématurée du matériau. À un stade avancé du processus de localisation, des micro-cavités (MCs) ont été observées dans les BCAs. Ces MCs peuvent coalescer pour former des fissures et mener à la rupture de la structure. Ainsi, les mécanismes couplés d'ASB+MC agissent comme un précurseur à la rupture catastrophique et il est par conséquent important de modéliser numériquement leurs effets dans des structures soumises à des sollicitations à haute vitesse. Les BCAs apparaissent aussi dans certaines applications industrielles, telles que l'usinage à grande vitesse, où elles favorisent le festonnement du copeau. Un postulat de grande échelle est appliqué ici où la longueur caractéristique du volume élémentaire représentatif (VER) est plus grande que la largeur de bande, et non l'inverse comme fait communément. L'objectif du travail présenté est d'enrichir un modèle décrivant les effets des BCAs en prenant en compte les conséquences de l'endommagement par MC dans le processus progressif de la rupture. Les effets des BCAs et des MCs sur la réponse du VER sont doubles : cinématique, à savoir une déviation progressif de l'écoulement plastique dans le plan de la bande décrite via des gradients de vitesse induits par les BCAs et par les MCs; et matériel, à savoir une dégradation anisotrope des modules élastiques et plastiques décrite via des variables tensorielles d'ordre deux de détérioration induite par les BCAs et par les MCs. L'amorçage des BCAs est déterminé à partir d'une analyse linéaire de stabilité et celui des MCs par une valeur critique du taux de restitution d'énergie local. L'intérêt de ce modèle avancé est démontré par comparaison avec un modèle orienté application du type (1-D) où D est une variable de détérioration isotrope. Le modèle enrichi ASB+MC est implémenté comme matériau utilisateur dans le code de calculs commercial par éléments finis LS-DYNA. [...] / High strength metallic materials, notably steel and light-weight titanium and aluminium alloys, are widely used in aeronautical and other structures. In case of accidental overload involving high strain rates and quasi adiabatic conditions, these materials are often susceptible to adiabatic shear banding. The adiabatic shear bands (ASB) are intense shear localisation zones resulting from thermomechanical instability and provoking premature material failure. At an advanced stage of the localisation process, the ASBs have been shown to contain micro-voids (MV) which may coalesce to form cracks and ultimately lead to the fracture of the structure. Thus the coupled mechanisms of ASB+MV act as a precursor to catastrophic failure and it is consequently crucial to numerically model their formation and effects when dealing with structures submitted to high loading rates. The ASBs are also observed in industrial applications such as high speed machining where their formation favours the chip serration. A large scale postulate is used herein to obtain a global insight into the structural material response. The shear band cluster is indeed contained/ embedded within the representative volume element (RVE), and not the opposite as usually considered. The objective here is to enrich a model describing the ASB effects by taking into account the consequences of the micro-voiding within the progressive failure process. The effects of ASB and MV initiation and evolution on the RVE (material point) response are double: kinematic, namely a progressive deviation of the plastic flow in the band plane described via specific ASB and MV induced velocity gradients; and material, namely a progressive anisotropic degradation of the elastic and plastic moduli described via ASB and MV induced second order tensor deterioration variables. The ASB onset criterion is derived from the linear perturbation analysis and the MV is activated using a critical value for the local energy release rate. The interest of this advanced constitutive model is emphasised by comparison with an application oriented (1-D) model where D is a scalar damage variable. [...]

Ce travail de thèse considère les modes de déformations des verres métalliques produits sous différentes formes (verres massifs, rubans et particules). La déformation hétérogène dans des échantillons massifs de verres métalliques à base de zirconium est étudiée par microscopie électronique à balayage. Le dégagement rapide de l'énergie élastique stockée sous forme de chaleur lors de la déformation est responsable de la fusion locale observée dans les bandes de cisaillement. Le calcul du profil de température autour d'une bande par un modèle analytique est cohérent avec les observations morphologiques et les rapports d'apparition de nano-cristaux dans la zone déformée. La mise en forme par recuit des rubans de verres métalliques a été étudiée. L'étude aboutit à la mise en forme sans fragilisation des rubans appartenant à différentes compositions de systèmes d'alliages dit métal-métal et métal-métalloïde. Un processus de traitement thermique est suggéré pour assurer la redistribution des contraintes imposées avant l'intervention de la fragilité thermique. Un brevet industriel basé sur ces résultats a été conjointement déposé avec un grand fabriquant de montres mécaniques. De nouveaux matériaux composites d'alliages légers commerciaux à base de Mg et d'Al renforcés par des dispersions de particules de verres métalliques ont été réalisés sans porosité. Une amélioration très nette des propriétés mécaniques est obtenue. / This thesis features the two modes of deformation of metallic glasses produced under different forms (bulk, ribbons and particles). Inhomogeneous deformation in bulk samples is studied by scanning electron microscopy. Heat generated by elastic energy release during deformation is responsible for the melting observed in shear bands, and calculations using an analytical model of the temperature profile around a band are consistent with morphological observations and reports of appearance of nano-crystals in or next to deformed areas. Shaping by annealing glassy ribbons was carried out. The study presents successful shaping without embrittlement of ribbons of different metal-metal and metal-metalloid compositions of glassy systems. A heat treatment process is suggested for redistribution of applied stresses before the intervention of thermal embrittlement. A joint patent for exploiting the findings has been filed with a major producer of mechanical watches. Development of new strong and light composite materials by dispersing glassy particles in aluminum and magnesium based matrices is presented and significant improvement in mechanical properties is obtained.

La déformation et le comportement dynamique d'une vésicule sous l'action d'un écoulement externe appliqué (cisaillement simple et Poiseuille) est étudié dans la limite de faibles nombres de Reynolds. Les cas de géométries non-confinée et confinée sont considérés. On fait usage de plusieurs méthodes: (i) un calcul analytique tridimensionnelle (théorie de faible déformation) (ii) des simulations bidimensionelle (méthodes de Boltzmann sur réseau et intégrale de frontière) dans le but de résoudre les équations hydrodynamiques correspondantes et de suivre explicitement la dynamique de la vésicule. La théorie analytique de faible déformation est utilisée pour construire le diagramme de phase résumant tous les régimes dynamiques connus pour une vésicule (chenille de char, bascule et vacillation-respiration) sous un écoulement de cisaillement. L'impacte de la variation des paramètres, contrôlant la dynamique, sur l'évolution de différentes quantités caractérisant chaque régime dynamique d'une vésicule est présenté. On utilise également la méthode de Boltzmann sur réseau afin de simuler la dynamique d'une vésicule dans une géométrie confinée (e.g. un micro-canal). Comme cas test, les formes d'équilibre d'une vésicule et son mouvement de chenille de char sous cisaillement ont été analysés. L'effet du confinement sur la dynamique de la vésicule a été examiné. La migration latérale d'une vésicule placée dans un écoulement de Poiseuille non-confiné et semi-confiné est traité en utilisant des simulations basées sur la méthode d'intégrale de frontière. Pour le cas de la géométrie non-confinée, on a trouvé que le caractère non linéaire de l'écoulement de Poiseuille combiné à la déformabilité de la vésicule, induit une migration latérale des vésicules vers le centre de l'écoulement. La présence d'une paroi délimitant le fluide externe induit également une force de portance. On a analysé la compétition entre la force de portance due à la paroi et celle du la courbure de l'écoulement de Poiseuille. Une loi donnant la vitesse de migration latérale (en fonction des paramètres caractérisant la vésicule et l'écoulement) est proposée et est en accord avec les résultats expérimentaux .

Nous avons développé une méthode de mesure directe de paléovitesse de déformation à partir de filons syntectoniques dans la zone de cisaillement décrochante du Fleuve Rouge. Notre méthode combine datations 232Th/208Pb sur monazites et quantification de la déformation de ces filons. Les vitesses de déformation obtenues à l'échelle d'un affleurement (≈ 3*10-14s-1) sont inférieures d'un ordre de grandeur à celles calculées pour l'ensemble de la zone de cisaillement. Des mesures de paléocontraintes par paléopiézométrie permettent de calculer des vitesses de déformation avec différentes lois de fluage. La comparaison des vitesses de déformation obtenues par les deux méthodes permet de discuter les lois de fluage expérimentales de la croûte continentale. Ce travail vise à mieux contraindre la rhéologie de la lithosphère continentale et les mécanismes de déformation associés.

L'objectif de la thèse est de contrôler, à partir d'un écoulement recirculant, la densification en 2-D de biomolécules amphiphiles à une surface liquide. Pour cela, une expérience basée sur une cuve annulaire est développée et l'on étudie le comportement d'une monocouche d'acide pentadecanoïque (PDA) soumise à des cisaillements volumique et surfacique. Une organisation mésoscopique avec deux phases 2-D (liquide expansée et liquide condensée) est mise en évidence par microscopie Brewster. A partir de la fraction aréolaire de phase condensée, on montre que l'écoulement centrifuge le long du fond tournant engendre une compression radiale centripète le long de l'interface et compacte les domaines condensés vers les petits rayons. Pour un niveau suffisant de centrifugation, le film de Langmuir expérimente une transition morphologique due à une forte atomisation des domaines condensés et pilotée par l'équilibre entre cisaillement de surface et tension de ligne effective. A vitesse de rotation élevée (nombre de Reynolds de l'ordre de 1000 ou plus), lorsque la phase condensée est organisée sous forme de films stratifiés, le cisaillement volumique engendre une fragmentation, en bon accord avec la littérature. Finalement, une formulation intégrale de l'écoulement annulaire cisaillé est proposée afin d'estimer au mieux le nombre de Boussinesq et la stratification visqueuse.