Les réponses des sols aux diverses sollicitations qu'ils subissent à l'état naturel sur site sont multiples et dépendent de nombreux facteurs tel que leur nature, le domaine de sollicitation, la présence d'eau et plusieurs autres facteurs (état de contrainte, présence de cavités, etc.). La connaissance du domaine des petites et moyennes déformations pour le dimensionnement de nombreux ouvrages sur des dépôts de sols argileux ou sableux est d'une grande importance. La détermination des propriétés mécaniques des sols dans le domaine des petites déformations est néanmoins importante dans plusieurs applications en géotechnique. Le besoin de déterminer le module de cisaillement des sols à faibles déformations a conduit au développement de différents outils d'investigation.Les outils non intrusifs basés sur la propagation des ondes de surface permettent de s'affranchir des problèmes de remaniement du sol et la détermination des paramètres fondamentaux (G[indice inférieur max]) du sol dans leur vrai état des contraintes. L'étude menée dans ce travail se résume essentiellement en deux volets. Une présentation détaillée, des différentes méthodes et techniques qui déterminent la vitesse d'onde de cisaillement V[indice inférieur s] lors de la caractérisation des sols, est faite en premier stade. On se focalise à décrire le dispositif des bilames piézo-électriques (utilités, avantages et limitations). En second volet, on se consacre sur la caractérisation des sols granulaires au moyen de V[indice inférieur s]. Des simulations numériques illustrées par des essais aux laboratoires sur un modèle simplifié de la cellule oedométrique équipée du dispositif des anneaux piézo-électriques, ont été dirigés. En considérant trois sols pulvérulents de différentes propriétés granulométriques, on a pu voir les difficultés d'interprétation des résultats suivant les méthodes directes dans le domaine temporel. Alors que, des résultats traités dans le domaine fréquentiel se sont avérés plus réalistes.

La consolidation des argiles par électro-osmose est une technologie qui fut appliquée sur certains chantiers depuis les années cinquante. Elle améliore grandement les propriétés mécaniques des argiles normalement consolidées. Par contre, les résultats hétérogènes sur le terrain et la difficulté de maîtriser l'efficacité du traitement, dues aux pertes de potentiel électrique au contact sol-électrodes, font en sorte qu'elle n'a jamais connu un succès commercial. Récemment, un projet in-situ a été réalisé par l'Université de Sherbrooke (BURNOTTE (2003)) avec la collaboration du ministère des Transports du Québec dans la ville de Mont Saint-Hilaire, Québec. Le projet du Mont Saint-Hilaire a été un succès et il a démontré une bonne concordance entre les résultats en laboratoire et les résultats sur le terrain pour un argile normalement consolidée. Le succès de ce projet pilote a fait ressortir quelques problématiques qui devront être comprises et maîtrisées afin que la technologie de consolidation par électro-osmose soit apte à des applications commerciales, dont: (1) influence du degré de surconsolidation ( OCR ); (2) influence de la géométrie sur l'efficacité du traitement; (3) traitement é.-o. des fondations pour un nouveau remblai. La compréhension de ces problématiques est nécessaire pour augmenter l'efficacité du traitement, améliorer la fiabilité des résultats envisagés, améliorer l'homogénéinité et diminuer les coûts du traitement.

Nowadays, many environmental and climatic factors such as weathering actions, temperature variation, chemical attacks, abrasion and other degradation processes can cause near surface damage (0.0 m to 0.5 m) to most concrete structures exposed to severe environmental conditions. As such, the spread of such damage and, subsequently, the loss of mechanical properties of materials are very progressive in long term. The main purpose of Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) method is to 1) characterize near surface damage in concrete structures as a nondestructive testing procedure, 2) estimate the thickness of superficial layers and determine shear-wave velocity (V[subscript S]) profiles. The originality of this research is the application of MASW as a non-destructive method for the evaluation of near surface damage in concrete structures. Indeed, major applications of this method are concerning geotechnical applications. Experiments have been conducted on two concrete slabs (0.80 m, 3 m et 3.50 m) at IREQ with different typical simulated near surface pathologies in order to test the accuracy of MASW method. The results demonstrate that the MASW method has a potential to identify the homogeneity of concrete and estimate the thickness of superficial layers in concrete structures.

L'influence d'un cisaillement sur les premiers stades et la cinétique de cristallisation isotherme d'un polypropylène isotactique est étudiée expérimentalement. Dans la gamme de taux de cisaillement où les morphologies restent sphérolitiques, le taux et la durée du cisaillement, ainsi que l'instant d'application varient séparément. Des techniques rhéooptiques permettent de suivre la cristallisation, qui se produit dans des conditions thermomécaniques contrôlées. Au-delà d'un taux et d'un temps de cisaillement critique, la cinétique de cristallisation est augmentée. La cinétique n'est en revanche pas affectée par une modification de l'instant d'application, seuls la durée et surtout le taux du cisaillement subis par le matériau comptent. L'influence des paramètres de l'écoulement est reliée aux mesures d'orientation globale des chaînes. Les premiers stades de la cristallisation sont étudiés par diffusion de la lumière aux petits angles, qui détecte des variations dans les fluctuations de polarisabilité. Les fluctuations de densité sont toujours détectées avant les fluctuations d'orientation et sont couplées au cisaillement appliqué. Les expériences permettent de comparer l'influence de la température et du cisaillement sur la cinétique et l'amplitude des fluctuations de densité. L'évolution de ces fluctuations de densité est ensuite comparée aux étapes de germination et croissance suivies par microscopie optique.

Les fluides magnétorhéologiques (MR) sont des fluides intelligents dont la viscosité apparente peut être modifiée rapidement (<1ms) par l'application d'un champ magnétique externe. À l'aide de cette caractéristique unique, les embrayages MR permettent de moduler rapidement un couple entre deux surfaces sans contact mécanique direct. De construction simple et robuste, les embrayages MR offrent ainsi un potentiel remarquable d'innovation pour diverses applications robotiques nécessitant un contrôle rapide et une haute fiabilité, comme dans les domaines de l'automobile [10], de l'aéronautique [16] ou de l'interaction humaine [77]. À ce jour, les embrayages MR exploitent le fluide MR strictement en cisaillement pur. Dans de telles conditions, la densité de couple des embrayages est limitée par l'optimisation de la mécanique des embrayages (ex. : poids) [63] et les propriétés fondamentales des fluides MR (ex. : contrainte) [11]. Alors qu'en cisaillement pur, la contrainte des fluides MR est limitée à ∼100 kPa, des études récentes démontrent qu'elle peut être augmentée d'un ordre de grandeur (>1000 kPa) lorsque le fluide MR est soumis à une compression, avant d'être cisaillé [89]. La combinaison de la compression et du cisaillement du fluide MR pourrait ainsi décupler la densité de couple des embrayages MR, mais ce phénomène d'agrégation assistée par compression, aussi appelé squeeze-strengthening ou super-strong} (SS), est toujours très mal compris. Beaucoup d'incertitude persiste quant à l'origine exacte du phénomène [45], des conditions qui le favorisent [55] [75] et des effets qu'il engendre [31]. Dans le but ultime d'augmenter la densité de couple des embrayages MR à l'aide du phénomène SS, le présent projet de recherche vise à étudier le comportement rhéologique des fluides MR dans des conditions de compression et de cisaillement simultané afin d'en comprendre les conditions qui favorisent le phénomène d'augmentation des contraintes. Pour ce faire, un banc d'essai permettant la compression pure, le cisaillement pur et la compression-cisaillement simultanée des fluides MR est conçu et utilisé pour étudier le fluide MR lorsque soumis à des conditions de chargement typique des embrayages MR. Les résultats expérimentaux issus de cette vaste étude expérimentale permettront d'établir un lien direct entre ce phénomène et le celui de filtration, duquel un modèle prédictif sera proposé. À l'aide du modèle théorique, le phénomène SS sera étudié à l'aide de diverses compositions de fluide MR (ex. : concentration, taille des particules, viscosité) et différentes géométries de compression, ce qui permettra de valoriser le modèle pour la conception préliminaire d'embrayages MR qui exploitent le phénomène SS.

La vitesse des ondes de cisaillement est généralement mesurée en laboratoire en utilisant des éléments piézoélectriques comme les bender elements (BE). Cependant, ces techniques présentent certains problèmes au niveau de l’émission à la fois des ondes primaires et de cisaillement, les effets de champ proche, les effets de bords, et l’incertitude au niveau de l’interprétation du signal. Une nouvelle technique, baptisée technique des anneaux piézoélectriques (P-RAT) a été développée dans le laboratoire géotechnique de l'Université de Sherbrooke afin de minimiser / éliminer les difficultés associées aux autres techniques, en particulier, la pénétration des échantillons, obligatoire pour la technique BE. Cette étude présente une description de la technique P-RAT ainsi que les résultats des simulations numériques réalisées avec le code informatique COMSOL afin d'étudier l'interaction entre les composantes du P-RAT et l'échantillon testé (sol ou solide). L’étude démontre l’efficacité du concept de la méthode P-RAT et présente des modifications pour améliorer la fiabilité et la performance de la méthode P-RAT afin d’étendre son applicabilité dans le domaine du génie civil. L’implémentation de la dernière génération de P-RAT dans une cellule triaxiale et une autre œdométrique était l’aboutissement de cette étude.

Dans le béton, la technique d'émission acoustique (AET) est utilisée pour caractériser les différents modes de fractures dans poutres en flexion par la méthode RA (décrite dans les recommandations du comité RILEM TC 212 ACD). D'une part, la RILEM conclut que les signaux d'EA générés à partir du mode de traction (mode I) présentent une amplitude plus faible et une fréquence plus élevée que ceux du mode de cisaillement (mode II). De plus, dans les résultats les plus récents obtenus par des essais de flexion, les auteurs ont conclu que les fissures commencent par le mode d'endommagement I, alors que le mode II apparaît juste avant la rupture finale des éprouvettes. Cependant, aucune règle spécifique pour déterminer les valeurs de RA et AF caractéristiques de chaque type de fissure n'est donnée par la recommandation RILEM. D'autre part, la méthode de classification RA est déterminée par deux paramètres qui sont la valeur RA (temps de montée par amplitude) et la valeur AF (fréquence moyenne) sans tenir compte de la position des capteurs par rapport à l'emplacement des fissures. Dans cette thèse il a été démontré que la distance entre le capteur et la source des événements affecte les deux paramètres RA et AF de façon très significative. Dans cette thèse, différents types d'essais mécaniques (flexion trois points, cisaillement induit en flexion ou en compression et traction axiale) ont été réalisés sur des éprouvettes à base de ciment (béton, mortier et pâte de ciment) pour favoriser le mode traction et/ou cisaillement. Les données brutes d'émission acoustique (AE) ont été filtrées pour éliminer les signaux liés aux différentes sources de bruit. Ensuite, l'algorithme k-means, en tant que méthode d'analyse de reconnaissance de forme (PRA), a été utilisé pour identifier les similitudes dans les signaux enregistrés, essayé de déduire les caractéristiques de la source et classifier les signaux. Le regroupement des résultats par la méthode k-means s'est avéré efficace en fournissant des informations sur RA, AF, temps de montée, durée et énergie absolue (ABEN) liées au mode I et au mode II. Ensuite, deux techniques de classification des dommages ont été proposées, dans lesquelles la méthode RA était appliquée aux signaux filtrés, soit sur la base de l'ensemble des signaux, soit en appliquant une moyenne glissante. L'emplacement de la droite de démarcation entre mode I et mode II a été définie et ainsi la proportion des modes I et II a été spécifiée. Enfin, l'évolution des signaux d'EA par rapport à la distance de déplacement a été clarifiée en menant des expériences sur des blocs de béton et de mortier. La conclusion est que les capteurs qui sont plus éloignés de la source ont reçu des valeurs RA plus élevées que les plus proches. Il est donc possible de faire une mauvaise interprétation de l'origine de signaux RA élevés et de les classer ainsi en mode II, alors qu'ils ont été générés à partir du mode I. En outre, la forme en rafale des signaux d'EA doit être distinguée des autres formes d'onde provenant d'autres sources (vibrations mécaniques dues au système de chargement, bruit électromagnétique, etc.), en particulier lors phases finales des essais. Ces formes d'ondes exceptionnelles ont une valeur RA significativement plus élevée que celles des signaux d'EA, de sorte que les utilisateurs peuvent être induits en erreur en les associant à des dommages dus au cisaillement. / In concrete, Acoustic Emission Technique (AET) has been used to characterize the different fracture modes in flexural beams by RA method (described in RILEM TC 212 ACD recommendation). On the one hand, the RILEM concludes that AE signals which are generated from tensile mode (mode I) exhibit lower Amplitude and higher Frequency than those from shear mode (mode II). Moreover, in the most recent bending tests, authors concluded that the cracks begin with the damage mode I, whereas the mode II just appears before the final failure of specimens. However, no specific rule to determine the typical RA and the AF value associated with each crack type is given by the RILEM recommendation. On the other hand, RA classification method is determined by two parameters which are the RA (Rise-time per Amplitude) and the AF (Average Frequency) value without considering the position of the sensors in conjunction with location of the cracks. In this thesis it was demonstrated that the distance from the sensor to the source of events significantly affects both RA and AF parameters. Different types of mechanical tests (three-point-bending, flexural-induced shear, compression-induced shear and uniaxial tensile) have been conducted on cement-based specimens (concrete, mortar and cement-paste) to promote tensile mode and/or shear mode in these specimens. Acoustic Emission (AE) raw data were filtered to remove noise from signals. Then, k-means algorithm, as a Pattern Recognition Analysis (PRA) method, was used to identify the similarities within the recorded signals, to deduce the characteristics of the source mechanism and to classify the filtered-signals into groups. Clustering results by k-means according to a proposed process have proven efficiency in providing information on RA, AF, Rise-time, Duration and Absolute Energy (ABEN) related to mode I and mode II. Then, two damage classification techniques were used, in which RA method was applied to filtered signals. By these techniques, the proportion of mode I and II was specified and the location of demarcation line also fixed. Finally, the evolution of AE signals versus travelling distance has been clarified by conducting the experiments on concrete and mortar blocks. The conclusion showed that sensors which have further distance from the source gave higher RA values than the nearer ones. Therefore, users may be confused about the original source of high RA signals and to classify them to mode II, while actually they were generated from mode I. Furthermore, the burst-shape of AE signal waveforms must be distinguished from other waveforms that may results from other sources (mechanical vibration due to the loading system, electromagnetic noise and etc.), especially at the final periods of the tests. These exceptional waveforms have significant higher RA value than those in AE signals, thus users may mislead that they were born from shear damages. In addition to three-point-bending tests, based on the variation of the elastic modulus of the material and the released AE energy, the relation of the Damage variable and Index Damage was established. And, to assess the degree of damage versus loading in concrete beams, Kaiser's effect was observed and the CALM ratio and LOAD ratio were proposed. Thirdly, aiming to examine the influences of the material inhomogeneity (e.g. aggregate) to the shapes of waveform of AE signals, the Cross-Correlation (CC) value have been implemented to three specimens as concrete, mortar and cement-paste beams. As conclusion, although coming from the same event, the waveforms of signals that obtained at different sensors which are placed at different distances were quite incompatible and the further sensors produced higher RA value than the nearer ones. This phenomenon reaffirms the increase of RA values as the signal travelling paths increase.

L'objectif de ce travail est de réaliser un outil de mesure de l'élasticité des milieux biologiques. L'idée est d'employer les ultrasons pour détecter des ondes de cisaillement générées par un « coup » acoustique de basse fréquence (10-500 Hz) au moyen d'un piston. Cette onde contient des informations sur la nature viscoélastique du solide dans lequel elle se propage. Si les ultrasons dans les milieux biologiques sont bien maîtrisés, ce n'est pas le cas des ondes de cisaillements. Par conséquent la réalisation de cet outil nécessite une meilleure compréhension des ondes de basse fréquence. Dans ce manuscrit, nous montrons que les mesures effectuées par les méthodes ultrasonores actuelles fondées sur le même principe (sonoélasticité), subissent des effets de réflexions d'ondes aux frontières, de diffraction et d'interférence avec une onde longitudinale de basse fréquence. Afin de nous affranchir de ces phénomènes, nous avons élaboré une méthode appelée « élastographie impulsionnelle ». Appliquée à un fantôme d'agar-gélatine, à un muscle et à un produit laitier, elle permet de détecter des ondes de cisaillement se propageant aux vitesses respectives de 2.7, 5.3 et 0.5 m.s-1. L'élasticité de cisaillement et la viscosité de cisaillement sont déduites des mesures de vitesse et d'atténuation de l'onde. Nous montrons enfin que les ondes de basse fréquence sont détectées en champ proche ou en champ intermédiaire. Les diagrammes de directivité de Miller et Pursey en champ lointain sont moins aptes à rendre compte du champ de déplacement que les fonctions de Green dans les solides. L'ensemble des résultats contenus dans ce mémoire autorise à penser que l'élastographie impulsionnelle puissent devenir un outil utile en rhéologie et en médecine.

La compréhension de la dynamique de la turbulence de paroi a déjà fait l'objet de nombreuses études expérimentales et numériques depuis des décennies. Le principal intérêt pratique de ces études tient au fait que la contrainte de cisaillement pariétale (et donc le frottement) est étroitement liée à la dynamique des structures à la proximité de la paroi. Les techniques expérimentales en mécanique des fluides ont également fait de grands progrès ces dernières années. Ce travail présente le développement d'une méthode expérimentale visant à fournir des mesures 3D-3C de l'écoulement dans la région de très proche paroi, en vue de mesurer la contrainte de cisaillement à la paroi avec une précision améliorée. Dans ce but, une technique originale de Vélocimétrie Holographique par Images de Particules a été mise au point. Les mesures sont effectuées dans un petit volume à proximité de la paroi dans la soufflerie au Laboratoire de Mécanique de Lille. Des mesures détaillées dans un de l'ordre de 1.5mm3 sont rendues possibles grâce l'utilisation d'un objectif de microscope pour l'agrandissement du champ objet. Les particules sont éclairées par le côté, la lumière diffusée a 90o se recombine avec l'onde de référence pour un enregistrement holographique en ligne de type Gabor. Une procédure d'étalonnage a été développée afin de relier l'espace de reconstruction de l'image holographique aux coordonnées dans le volume de mesure. L'analyse des résultats montre que les images de particules sont reconstruites avec une très bonne résolution axiale, ce qui conduit à penser que la configuration est bien adapté à cette type de mesure. Ces résultats montrent également qu'une optimisation et des ajustements sont nécessaires pour d'améliorer les résultats de suivi de particules

Thèse doctorat : Génie Civil : Villeurbanne, INSA : 1997. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 171-175.