Les alliages à mémoire de forme Nickel Titane sont des matériaux aux propriétés remarquablesdues à une transformation martensitique réversible et sont largement utiliséspar l'industrie biomédicale et dans des dispositifs de type actionneurs. La première partiede cette étude porte sur une analyse de leur comportement thermomécanique basée surla réalisation de mesures de champs cinématiques (par corrélation d'images visibles) etthermiques (par caméra infrarouge). Une part importante du travail présenté concernel'amélioration des calculs de sources de chaleur à partir des champs de température. Pource faire, les capacités et conductivités thermiques des phases austénitique et martensitiqueont été estimées par différentes méthodes expérimentales. Ensuite, la méthode de calcul desource a été validée sur des données virtuelles obtenues numériquement et sur des donnéesexpérimentales obtenues lors d'une transformation martensitique induite par un refroidissementnaturel. Cette première partie se conclut par l'application des développements àdes mesures réalisées lors d'un essai de cisaillement. La seconde partie est une contributionà la réalisation de matériaux architecturés constitués d'empilement de tubes de NiTi liésentre eux ; notre étude concerne la réalisation et la caractérisation de liaisons de tubes deNiTi par soudage résistif.

La minéralisation aurifère primaire du secteur de Bogoin se présente sous forme d'un stockwerk quartzeux de direction N-S encaissé dans des roches vertes. Ces dernières appartiennent à une série métamorphique (limite faciès schistes verts-amphibolite) plissée en un synclinorium de direction N-S qui dessine un "doigt de gant" dans un vaste massif granito-gneissique. La foliation principale (SP) est plan axial de cette structure. L'ensemble est réputé archéen. Le synclinal s'ennoie vers le Sud sous une couverture gréso-quartzitique protérozoïque supérieur. Les granitoïdes sont en partie intrusifs dans la série métamorphique, comme le montrent des transformations endomorphiques au contact des roches vertes et des itabirites. Leur mise en place est anté-à syn-SP. Ils sont de type S et de caractère calco-alcalin. Des filonnets aplo-pegmatitiques marquent deux "migmatisations", l'une anté-à syn-SP, l'autre post-SP. La série métamorphique comprend, de bas en haut : Des roches vertes (amphibolites), des gneiss fins, des itabirites, une série rubanée volcano-sédimentaire couronnée par des métarhyolitoïdes de type calco-alcalin. Ces deux derniers termes n'avaient pas auparavant été décrits. Le magmatisme basique est de type tholéiitique et les faciès ultra basiques peuvent correspondre à des cumulats résultant du processus de cristallisation fractionnée. La découverte de tourmalinite dans le stockwerk aurifère montre l'intervention de fluides liés aux granitoïdes. Une première génération de de quartz gris renferme des sulfures (pyrrhotite destabilisée en melnicovite-marcasite, pyrite, mispickel, chalcopyrite) et l'essentiel de l'or libre. Une deuxième génération de quartz blanc est dépourvue de sulfures et renferme de faibles teneurs en or. Dans le secteur minéralisé, les roches vertes ont subi des altérations (chlorite, muscovite, trémolite-actinote, talc). Des anomalies en or existent dans les roches vertes altérées. La minéralisation de Bogoin présente un certain nombre de caractères correspondant au type "zone de cisaillement aurifère". Son cadre géologique correspond bien aux ceintures de roches vertes. Dans ce contexte, des concentrations aurifères peuvent être recherchées dans tous les termes lithologiques, notamment les itabirites et la série volcano-sédimentaire. (Centrafrique ; Or ; Précambrien ; Ceinture de roches vertes ; Zone de cisaillement ; Métallogénie ; Géochimie ; Magmatisme).

La conception des ouvrages de génie civil dans les massifs rocheux fracturés nécessite une connaissance de leur comportement lors des travaux. Les ma ssifs fracturés sont généralement très complexes et représentés par des matrices et des discontinuités rocheuses. Cette thèse a pour objectif d'étudier le comportement mécanique du massif du futur tunnel de St Béat. La thèse est divisée en trois parties. Nous étudions tout d'abord les phénomènes prépondérants et les facteurs agissant sur le comportement mécanique des massifs rocheux. Dans la seconde partie, nous effectuons séparément des études expérimentales sur le comportement mécanique de la matrice et des discontinuités rocheuses. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons une modélisation en 2D du comportement du massif fracturé lors du creusement du tunnel. L'étude expérimentale s'appuie sur des marbres rencontrés sur le site du tunnel. Le comportement de la matrice rocheuse est étudié à partir des essais de compression triaxiale sur des échantillons de roche saine. L'évolution de l'endommagement est caractérisée à l'aide des mesures de vitesses de propagation des ondes élastiques. Une enveloppe de rupture selon le critère linéaire de Mohr-Coulomb est proposée pour la matrice rocheuse. Le comportement au cisaillement des discontinuités naturelles est ensuite étudié sous différentes conditions de chargement (contrainte normale constante et rigidité normale imposée). La mesure de topographie des surfaces des discontinuités avant et après chaque essai mécanique permet de déterminer les paramètres statistiques de la rugosité. L'influence de la contrainte normale, la rigidité normale imposée, la rugosité initiale et la vitesse de cisaillement sur le comportement des discontinuités est mise en évidence. Des lois de comportement pertin entes sont proposées pour chaque type d'essais.Les caractéristiques mécaniques obtenues sont alors introduites dans le code de calcul UDEC afin de modéliser le comportement du massif en présence du tunnel, sous différentes conditions aux limites. La réponse en terme de déformations et de contraintes induites autour du tunnel est analysée

La fibrillation atriale (FA) est l'arythmie cardiaque la plus fréquente. Elle touche près de 750 000 personnes en France. La technique de traitement la plus courante est l'ablation intracardiaque par radiofréquence (RF). Son principe consiste à isoler électriquement les veines pulmonaires du reste de l'oreillette. Cependant cette technique est invasive et a une efficacité limitée. Les Ultrasons Focalisés de Haute Intensité (HIFU) permettent de léser à distance de façon précise les tissus biologiques. Un traitement de la FA par HIFU transoesophagiens aurait l'avantage d'être mini-invasif et plus efficace qu'un traitement par RF intracardiaque de par la possibilité de générer des lésions transmurales sans nécessiter de contact entre la sonde et la zone à traiter. Un applicateur HIFU transoesophagien à guidage échographique intégré a donc été développé pour le traitement de la FA. Le transducteur peut focaliser le faisceau ultrasonore de 17 mm à 55 mm de profondeur avec une intensité acoustique maximale à sa surface de 12 W*cm-2. Une procédure de traitement HIFU préservant les tissus adjacents a été simulée numériquement sur un modèle anatomique réaliste. Des lésions HIFU transoesophagiennes ont été obtenues ex vivo dans du myocarde dans des conditions anatomiques et physiologiques proches de l'in vivo. Des essais préliminaires d'élastographie par ondes de cisaillement ont permis d'évaluer la faisabilité d'un contrôle de la formation des lésions à l'aide du transducteur d'imagerie intégré. Une première série d'expérimentations in vivo sur le modèle porcin a finalement permis de valider la procédure de traitement et d'induire des dommages biologiques dans le tissu cardiaque

La présente étude porte sur les caractéristiques structurales de la zone de cisaillement de Kandi dans la région Savalou-Dassa au Centre-Bénin et ses relations avec le magmatisme spatialement associé. Elle vise à comprendre l'évolution tardi- à post-collision de la chaîne panafricaine des Dahoméyides. Les études structurales, pétrologiques et géochronologiques indiquent que la zone de cisaillement de Kandi au Centre-Bénin correspond à un décrochement ductile dextre, large d'au moins 50 Km, et dans laquelle l'évolution de la déformation jusqu'à plus basse température a entraîné l'apparition des bandes de tectonites d'épaisseur kilométrique. Le décrochement ductile de Kandi a fonctionné dans la chaîne des Dahoméyides à partir de c. 606 Ma et il a affecté des granulites d'âge paléoprotérozoïque et des gneiss, migmatites et granitoïdes néoprotérozoïques. Les magmatites spatialement associés à la zone de cisaillement de Kandi sont anté- et syn-décrochements ductiles. Le magmatisme anté-décrochement ductile est sub-alcalin et comporte une composante crustale et une composante mantellique appauvrie. Le magmatisme sub-alcalin s'est poursuivi au cours du décrochement ductile et cette période se caractérise par un cogénétisme plutonisme-volcanisme. De même, on observe une transition de magmas sub-alcalins-alcalins, qui traduit un changement de sources mantelliques-manteau appauvri manteau enrichi. Nous montrons également que le bassin volcano-sédimentaire de Idaho-Mahou est ouvert par le jeu de décrochements. Les volcanites du bassin, présentant des analogies de composition chimique et de chronologie de mise en place avec le pluton syn-cisaillement de Fita, indiquent que ce bassin est syn-orogénique, intramontagneux. La présence de magmas d'origine mantellique remontant dans la zone de cisaillement implique l'ampleur lithosphérique de la zone de cisaillement de Kandi. La synthèse des données indique que le fonctionnement du décrochement ductile de Kandi est contemporain de l'édifice de nappes et chevauchements dans les unités externes des Dahoméyides et démontre ainsi une partition de la déformation à l'échelle de la chaîne pendant la période post-collision. Elle indique également que le fonctionnement du décrochement ductile de Kandi à l'Ouest de la chaîne des Dahoméyides est synchrone de la période d'activité des zones de cisaillement à l'Est de la chaîne et du Hoggar et du Brésil

Malgré des résultats prometteurs, les procédés de mise en forme à grande vitesse sont encore peu utilisés dans l'industrie du fait d'un manque de compréhension du phénomène de Bande de Cisaillement Adiabatique (BCA).Ce travail présente le développement d'outils numériques permettant la simulation adaptative et l'analyse de BCA dans des procédés 3D de mise en forme à grande vitesse. L'utilisation du modèle ALE-adaptatif séquentiel développé dans le logiciel Forge3 permet pour la première fois la simulation automatique de BCA 3D. L'étude des résultats numériques permet de proposer une description innovante du processus de formation de BCA. Les moyens de calcul requis s'avérant très importants, un nouveau code éléments finis hautement parallèle appelé Forge++ est développé. Ce dernier inclut de nouveaux algorithmes tels que le couplage thermomécanique implicite, la méthode de stabilisation RFB et un recouvrement par patch parallèle pour une meilleure simulation de BCA.

La thèse est décomposée en trois parties. Dans la première partie, les modèles de la CUF sont présentés. La CUF permet d’obtenir, dans un formalisme générale, de nombreux modèles qui diffèrent 1) selon l’ordre d’expansion dans l'épaisseur choisie pour les variables primaires; 2) selon le type de modèle: modèles couche équivalente (ESL) ou couche discrète (LW); 3) selon le principe variationnel : “Principle of Virtual Displacements” (raffinée) ou “Reissner’s Mixed Variational Theorem” (avancée). Des géométries cylindrique et à double courbure sont traités. La deuxième partie de la thèse est consacrée à l'obtention des équations fondamentales en utilisant différentes méthodes: la méthode analytique de Navier et deux méthodes numériques approchées; la “Finite Element Method” (FEM) et la “Radial Basis Functions” (RBF). La méthode RBF est une méthode sans maillage “meshless” et peut être considérée comme une méthode alternative à la FEM. La FEM est la plus utilisée dans la littérature et le sujet principal de cette thèse.Dans la dernière partie, différents problèmes sont proposés. Navier est utilisé pour l’analyse thermomécanique de coques FGM, l’analyse de coques piézo-électrique et l’analyse dynamique de nanotubes de carbone. Un élément fini coque, présenté dans cette thèse, est utilisé pour l’analyse de coques composites et FGM. Les résultats obtenus démontrent la supériorité de cet élément par rapport aux éléments finis basés sur les théories classiques pour l’analyse des matériaux avancés. Enfin, la méthode RBF est utilisée pour l’analyse de coques composites, permettant d'illustrer l'avantage des méthodes sans maillage. / The dissertation is organized in three main parts. In the first part, the shell models contained in the CUF are presented. The CUF permits to obtain, in a general and unified manner, several models that can differ by 1) the chosen order of expansion in the thickness direction, 2) the equivalent single layer or layer wise approach and 3) the variational statement used: “Principle of Virtual Displacements” (refined models) or “Reissner’s Mixed Variational Theorem” (advanced models). Both the cylindrical and the double-curvature geometries are considered. The second part is devoted to the derivation of the governing equations by means of different methods: an analytical method, that is the Navier method, and two approximated numerical methods, that are the Finite Element Method (FEM) and the Radial Basis Functions (RBF) method. The RBF method is based on a meshless approach and it can be considered a good alternative to the FEM. The finite element method is the most common method used in literature and it is the main topic of this thesis. In the last part, different problems are analyzed. The thermo-mechanical analysis of FGM shells, the electromechanical analysis of piezoelectric shells and the dynamic analysis of carbon nanotubes are performed by means of the Navier method. Then, the CUF shell finite element, presented in this thesis, is tested and used for the analysis of composite and FGM shells. The superiority of this element in respect to finite elements based on classical theories is shown. Finally, the RBF method is combined with the CUF for the analysis of composite and FGM shells in order to overcome the numerical problems relative to the mesh that usually affect the finite elements.

Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à étudier la propagation d'un défaut interfacial de géométrie connue soumis à un cisaillement macroscopique à partir d'une méthodologie expérimentale développée durant la thèse qui consiste à i) élaborer un système revêtu céramique/métal dont la morphologie d'interface est contrôlée, ii) introduire un défaut d'interface par la technique de choc laser, iii) soumettre le système revêtu pré-fissuré à un cisaillement macroscopique grâce à une machine de fatigue biaxiale coplanaire et iv) mesurer in situ l'évolution de ce défaut. Le système revêtu subit donc une sollicitation dynamique par la technique de choc laser et quasi-statique par les essais biaxiaux. La morphologie d'interface, paramètre influant sur la fissuration, est également étudiée. Un dépôt d'alumine pure est directement projeté par plasma sur un substrat métallique, un superalliage base cobalt Haynes 188 et un acier inoxydable 304L, sans sous-couche.Un premier travail d'analyse du défaut introduit par choc laser en fonction des paramètres laser et de la morphologie d'interface a tout d'abord été réalisé. Le défaut d'interface résultant se caractérise par une zone délaminée circulaire de quelques millimètres de diamètre et d'une cloque formée par la couche de céramique de quelques dizaines de micromètres de hauteur. Ces dimensions caractéristiques ont été mesurées à partir de techniques d'observation non destructives : profilométrie 3D, observation optique et thermographie infrarouge. La fissuration par choc laser a été étudiée par éléments finis grâce à un modèle de type contact cohésif pour l'interface.La propagation du défaut soumis à un cisaillement macroscopique a été caractérisée expérimentalement grâce aux observations optiques et à la technique de stéréo-corrélation d'images. L'analyse par élément finis du problème a permis d'accéder aux modes de sollicitation le long du front de fissure et de donner une première explication quant aux formes délaminées obtenues expérimentalement. Cette analyse s'appuie sur un modèle de zone cohésive dont les conditions aux limites imposées sont déterminées à l'aide des mesures de déplacement obtenues par corrélation d'images. En particulier, il a été mis en évidence que l’ouverture du front de fissure (mode I), induit par le flambage de la couche et par le chargement macroscopique, favorise la propagation du délaminage qui reste pilotée essentiellement par le cisaillement local (mode II et III). L'influence du cisaillement macroscopique dans le plan de la couche déposée sur la propagation du délaminage interfacial a ensuite été étudiée à partir de trois cas de chargement. Une analyse par éléments finis basée sur la mécanique linéaire de la rupture dans un matériau homogène a permis de déterminer l'influence du cisaillement macroscopique sur le chargement local le long du front de fissure. / The work presented in this manuscript aims to investigate the growth of an interfacial flaw, whose geometry is known, under macroscopic shear loading. An experimental methodology is thus developed in which i) a ceramic/metal coated system with controlled interface roughness is processed, ii) an interfacial flaw is introduced using the laser shock technique, iii) a macroscopic shear loading is applied on the coated system using a biaxial in-plane testing device and iv) interfacial crack growth and buckling are measured in situ. Hence, both dynamic and quasi-static loadings are applied on the coated system by respectively the laser shock technique and biaxial testing. The interface roughness, which affects the crack growth, is also considered in the study. A pure alumina coating is deposited by air plasma spraying on a metallic substrate, polycrystalline cobalt base superalloy Haynes 188 and stainless steel 304L substrates, with no bond coat.First, the flaw resulting from the propagation of a laser shock wave has been analyzed according to the laser parameters and the interface roughness. An interfacial flaw is characterized by a circular delamination with a diameter of a few millimeters and a circular blister with a height of a few tens of micrometers. These characteristic dimensions have been measured thanks to non destructive techniques: 3D profilometry and image analysis based on optical observations and infrared thermography. A finite element analysis has been carried out to investigate the crack behavior under laser shock wave propagation using a cohesive contact to account for the interface behavior.The interfacial flaw growth under macroscopic shear loading has been characterized with optical observations and the digital image stereo-correlation technique. The related finite element analysis enabled to identify the local loading along the crack front and gave a first explanation about the shapes of the delaminated area observed experimentally. This analysis relies on a cohesive zone model whose applied boundary conditions are established from the displacements measured by digital image correlation technique. By this way, the delamination growth was revealed to be mostly driven by local shear (mode II and III) and the crack opening (mode I), induced by the buckling of the deposited layer and the macroscopic shear, makes the delamination growth easier. Finally, the influence of the macroscopic shear loading on the interfacial delamination has been studied from three different macroscopic shear loadings. The finite element analysis based on linear elastic fracture mechanics in a homogenous material has allowed to study the influence of the macroscopic shear loading on the local loading along the crack front.

Le dépistage et le diagnostic de l’insuffisance placentaire (IP), qu’il s’agisse du retard de croissance intra-utérin (RCIU) ou de la prééclampsie (PE), sont des enjeux majeurs de santé publique. En pratique clinique, les propriétés mécaniques du placenta ne sont pas explorées, pourtant des modifications de son architecture tissulaire pourraient engendrer des variations d’élasticité. Parmi les méthodes d’élastographie ultrasonore (US), l’élastographie transitoire paraît adaptée pour une telle application. Cette technique consiste à calculer la vitesse de l’onde de cisaillement (Cs) générée par une vibration externe se propageant dans le milieu considéré. Les valeurs d’élasticité obtenues à partir des méthodes US actuelles ne sont calculées qu’à une fréquence unique. Une modification structurelle du tissu pouvant correspondre à une loi de puissance particulière de la dispersion fréquentielle de Cs, nous avons évalué l’intérêt d’une approche multifréquentielle pour distinguer l’élasticité des placentas normaux et celle de placentas présentant des signes d’IP au troisième trimestre de la grossesse. Nous avons développé un dispositif préliminaire en onde plane (pour l’exploration ex vivo) permettant de valider le principe de la méthode proposée, puis un dispositif d’élastographie transitoire 2D (exploration ex vivo et in vivo). Les données sont ajustées au moyen d’un modèle rhéologique fractionnaire dans lequel le comportement en fréquence est modélisé par une loi de puissance (exposant n du modèle). Nous avons montré que les placentas RCIU présentent des valeurs de Cs et n inférieures à celles des placentas normaux ou des PE. Cette diminution de n pourrait s’expliquer par les lésions anatomopathologiques du RCIU et la diminution de Cs est cohérente avec l’étude d’un modèle murin de RCIU par ligature utérine. Enfin, l’analyse de la dispersion fréquentielle est faisable chez la femme enceinte. La valeur ajoutée de la méthode développée devrait désormais être testée lors d’une large étude clinique. / Screening and diagnosis of placental insufficiency (PI), whether intrauterine growth restriction (IUGR) or preeclampsia (PE) are major public health issues. In clinical practice, the mechanical properties of the placenta are not explored; however changes in its tissue architecture could cause variations in elasticity. Among the ultrasound (US) elastography methods, transient elastography seemed suitable for such an application. This technique consists in calculating the shear wave speed (Cs) generated by an external vibration propagating in the medium under consideration. Elasticity values obtained from current US methods are calculated at a single frequency. As a structural modification of the tissue may correspond to a particular power law of frequency dispersion of Cs, we evaluated the interest of a multifrequency approach to distinguish the elasticity of healthy placentas and that of placentas with PI signs in the third trimester of pregnancy. We have developed a preliminary plane wave device (for ex vivo exploration) to validate the principle of the proposed method, and then a 2D transient elastography device (ex vivo and in vivo exploration). The data is adjusted using a fractional rheological model where the frequency behavior is modeled by a power law (exponent n of the model). We have shown that IUGR placentas have Cs and n values lower than those of healthy placentas or PE. This decrease in the n value could be explained by histopathological lesions of IUGR. As for the decrease of Cs in cases of IUGR, this result is consistent with the study of an IUGR rat model by uterine ligation. Finally, the frequency dispersion analysis is feasible in pregnant women. The added value of this method should now be tested in a large clinical study.

Cette thèse traite la fabrication de pièces composites par le procédé « Resin Transert Molding » (RTM), appliquée à des tubes de protections thermiques assemblées dans des propulseurs de systèmes d’armes. Ces travaux ont pour objectif de démontrer la faisabilité d’utilisation de ce procédé pour la fabrication de ces pièces complexes. C’est le préformage, première étape du procédé de fabrication par RTM, qui est étudié dans le cadre de cette thèse. Cette étape est cruciale du point de vue de la faisabilité de l’étape d’injection qui la suit dans le procédé RTM mais aussi pour s’assurer de la qualité de la pièce composite finale obtenue. L’objectif des travaux de thèse est triple. Il faut tout d’abord développer le protocole de fabrication répétable adapté pour garantir l’obtention de préformes conformes. Ce protocole devra être viable du point de vue industriel. Pour cela, une démarche expérimentale a été mise en place. Un pilote de laboratoire puis un pilote industriel ont permis de comprendre et maitriser les phénomènes survenant en cours de préformage en faisant varier les paramètres procédé pour la fabrication de nombreux prototypes. Un modèle macroscopique prédictif de la forme globale des plis obtenus à partir des paramètres procédés a été développé à l’aide des observations expérimentales. Un modèle mésoscopique, à l’échelle de la maille élémentaire, a été écrit également. Il permet de prédire, à partir des données constitutives du matériau et d’une géométrie de pièce, la déformation de compaction et de cisaillement, modes de sollicitations prépondérants en cours de préformage, subie par le renfort en cours de la première étape du procédé de fabrication. Ces modèles mésoscopique et macroscopique couplés permettent le développement d’un outil global qui, de manière théorique et prédictive, assure la faisabilité d’une pièce de géométrie connue avec un matériau connu et fournit les paramètres « procédé » optimum pour assurer sa fabrication future. Les phénomènes de déformation en cisaillement et compaction apparaissant sur la tresse en cours de préformage sont donc identifiés et connus. Le procédé de fabrication est optimisé et l’outil prédictif permet d’envisager et tester en amont un changement de matériau, de géométrie de pièce à fabriquer ou de cahier descharges industriel. / This study deals with the manufacture of composite parts by the process "Resin Transert Molding" (RTM), applied to thermal protection tubes. This work aims to demonstrate the feasibility of using this method for the production of these complex parts. This study deals with the first step of the RTM process, the fiber performing. This is critical from the standpoint of the feasibility of injecting step that follows in the RTM process but also to ensure the quality of the final composite part obtained. The aim of the thesis is threefold. Must first develop the manufacturing protocol adapted to ensure repeatable obtaining preforms compliant. This protocol should be viable to the industrial point of view. For this purpose, an experimental approach was implemented. A pilot laboratory and an industrial pilot helped to understand and master the phenomena occurring during forming varying the process parameters for the production of many prototypes. A macroscopic model predictive of overall shape folds obtained from the process parameters has been developed with the experimental observations. A mesoscopic model, the scale of the unit cell was also writing. It can predict, based on the specifications of the material and part geometry, the deformation of compaction and shear stresses. These models mesoscopic and macroscopic allow the development of a global tool that, theoretically predictive and ensures the feasibility of a piece of known geometry with a known material parameters and provides the "process" to ensure its optimum manufacturing future. The phenomena of compaction and shear strain appearing on the braid during preforming are identified and known. The manufacturing process is optimized and the predictive tool allows to explore and test upstream change of material, part geometry in manufacturing or industrial specifications.