Bien que l'aménagement forestier écosystémique basé sur les perturbations naturelles soit généralement proposé afin de poursuivre la récolte de la matière ligneuse tout en conservant la biodiversité, son efficacité doit être démontrée. Dans ce mémoire, je compare les assemblages de carabes et d'araignées retrouvés dans une chronoséquence de peuplements naturels d'épinette noire enclins à la paludification à ceux de peuplements de même type ayant subi des CPRS traditionnelles et des coupes partielles sensées reproduire ou conserver des structures de peuplements anciens. Les 1 618 spécimens de carabes (Coleoptera : Carabidae) et 1l 628 spécimens adultes d'araignées (Araneae) totalisant 163 espèces qui sont inclus dans cette étude ont été récoltés par pièges-fosses lors des étés 2007 et 2008. Les deux taxons à l'étude ont montré des changements dans leurs assemblages lors du vieillissement naturel des peuplements, mais leur réponse aux traitements sylvicoles a été très différente. Pour les carabes, la coupe n'a pas eu d'effet remarquable. Ceci s'explique par l'effet important de l'épaisseur de la matière organique qui s'accumule avec le temps passé en absence de feu. Pour les araignées, les coupes ont favorisé des assemblages qui n'avaient pas d'équivalent dans la gamme de peuplements naturels utilisés comme référentiel. L'importance de la surface terrière pour les araignées et de la matière organique pour les carabes conduisent à proposer une modification des stratégies de coupe afin de mieux tenir compte de ces deux attributs forestiers dans l'émulation des perturbations naturelles. Dans une optique d'aménagement et de conservation par filtre brut, les coupes partielles pourraient être efficaces en étant pratiquées dans des peuplements productifs afin de laisser sur pied une surface terrière assez importante pour être représentative de celle des vieux peuplements de la mosaïque qui résulte des régimes de perturbations naturelles de la région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : arthropodes terricoles, araignées (Araneae), carabes (Coleoptera : Carabidae), filtre brut, chronoséquence, coupes partielles, CPRS, pessière noire.

Thèse de doctorat--Informatique et réseaux--Paris--ENST, 2006. / Bibliogr. p. 161-167. Glossaire. Résumé en anglais et en français.

Thèse (M. Sc.)--Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 68-74. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. [124]-131. Publié aussi en version électronique.

Cette thèse doctorale se focalise sur l'étude du procédé d'usinage au moyen de l'outil numérique de calcul par Eléments finis (MEF). Concrètement, il s'agit d'étudier les phénomènes thermomécaniques qui ont lieu, lors de l'opération d'arrachement de matière, à l'interface et qui contrôlent le type de contact entre l'outil et le copeau. Pour cela, un modèle numérique de coupe orthogonale sous la formulation ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) a été développé avec le code de calcul par MEF Abaqus/Explicit. Plusieurs études paramétriques ont été menées à bien pour découpler les effets des variables locales, tant sur les résultats macroscopiques (forces...), comme dans la zone de l'interface (température...). Les résultats numériques montrent que ce sont les effets combinés du type de modèle de frottement implémenté à l'interface, avec l'adoucissement thermique du matériau, qui conditionnent l'apparition du type de contact collant, et par conséquent, régissent le contact outil/copeau. On propose deux nouveaux modèles de frottement variable en fonction de la vitesse, pour améliorer la définition du frottement à l'interface. D'autre part, la validité du modèle numérique est vérifiée en observant une bonne corrélation entre les forces numériques obtenues, et les forces de coupe expérimentales obtenues pour le même matériau et dans les mêmes conditions de coupe / This doctoral thesis is focused on the study of the process of machining by means of the numerical tool for calculation by Finite Element Method (FEM). Concretely, it is a question of studying the thermomechanical phenomena which take place, during an operation of material removal, at the interface and that control the type of contact between the tool and the chip. for that, a numerical model of orthogonal cutting under the ALE formulation (Arbitrary Lagrangian Eulerian) was developed with the code Abaqus/Explicit. Several parametric studies were carried out to uncouple the effects of the local variables, on the macroscopic results (forces...), as in the interface (temperature...). The numerical results show that in fact the combined effects of the type of the implemented friction model at the interface, both with the thermal softening of the material, condition the appearence of the sticking contact, and consequently, govern the tool/chip contact type. Two new models of variable friction with to velocity are proposed, to improve the definition of friction in the interface. Finally, the validity of the numerical model is checked by observing a good correlation between the obtained numerical forces, and the experimental cutting forces obtained for same material and under the same cutting conditions

La coupe à rétention de bouquets est un type de coupe à rétention variable visant à atténuer l'impact de la coupe totale sur la diversité biologique et sur la qualité visuelle des paysages. Puisque l'utilisation des types de coupe associés à l'aménagement écosystémique est encore récente au Québec, très peu d'études ont été réalisées afin d'en vérifier l'impact réel sur les écosystèmes forestiers. La présente étude vise à déterminer si les bouquets réussissent à préserver des attributs qui sont perdus lors de coupes traditionnelles en comparant la structure et les communautés de plantes de sous-bois retrouvées dans ces deux milieux. Nos résultats indiquent que la diversité végétale des deux milieux est semblable. Cependant, l'approche par traits fonctionnels montre que la tolérance à l'ombre semble jouer un rôle significatif dans la répartition des espèces entre les deux environnements. À court terme, la coupe à rétention de bouquet devrait également préserver une plus grande quantité de bois mort qu'une coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS), ce qui pourrait avoir des effets bénéfiques à long terme pour le maintien de la biodiversité.

L’introduction massive des alliages de titane pour les pièces de structures aéronautiques a soulevé de nouvelles problématiques d’usinage. Du fait que les matériaux réfractaires présentent de faibles propriétés thermiques leur mise en forme par usinage à sec est difficile. L’objectif industriel est d’améliorer la productivité de l’usinage des alliages de titane afin d’en réduire les coûts. Des travaux concernant la coupe du Ti6Al4V α+β, du Ti54M et du Ti6Al4V traité β ont été réalisés pour mettre en évidence les différences d’usinabilité entre ces trois matériaux. Ces travaux mettent en avant une forte influence du comportement orthotrope et de l’hétérogénéité de la microstructure lamellaire, ainsi que de la taille des grains du Ti6Al4V traité β sur la mise en forme par coupe. L’étude sur l’usure des outils par diffusion montre que le principal élément de diffusion est le titane et que par conséquent aucune différence n’est observée entre les trois matériaux. Pour confirmer que la diffusion est le mode d’usure principal, des essais de perçage instrumentés avec un système de mesure de température sans fil ont été effectués. Les températures à l’arrière de l’arête de coupe atteignent des températures supérieures à 500°C pour de faibles vitesses de coupe. A cette température le phénomène de diffusion est thermiquement activé et confirme les hypothèses évoquées précédemment. Enfin, pour avoir une compréhension des différences d’usinabilité mises en évidence lors des travaux expérimentaux, une recherche sur le comportement des matériaux (Johnson-Cook) et la mise en place d’une simulation numérique ont été réalisées. Les simulations réalisées à l’aide des lois de comportement identifiées précédemment modélisent précisément l’usinage du Ti6Al4V α+β et du Ti54M. L’hétérogénéité du Ti6Al4V traité β ne permet pas une bonne modélisation de la formation du copeau. Une modélisation polycristalline serait plus adaptée. / The massive introduction of titanium alloys onto the aeronautical structures parts has raised new problems in the machining process. Because of their low thermal properties (refractory materials), they are considered as difficult to cut material. The industrial aim is therefore to improve the productivity of the titanium alloy’s machining and to reduce their costs. Some research on Ti6Al4V α + β, Ti54M and β-treated Ti6Al4V cutting was carried out to point out machinability’s differences between these three materials. This work highlights a strong influence of the orthotropic behavior and the heterogeneity of the lamellar microstructure as well as the grain size of the β-treated Ti6Al4V on cutting. The study on the tool wear diffusion shows that the main diffusion element is titanium and therefore no difference is observed between those three materials. To check that diffusion is the main wear mode, instrumented drilling tests with a wireless temperature measurement device were performed. Temperatures behind the cutting edge reach temperatures above 500 °C for low cutting speeds. At this temperature the phenomenon of diffusion is thermally activated. Finally, in order to have an understanding of the machinability consistencies, a research on the materials’ behavior (Johnson-Cook) and the implementation of a numerical simulation were realized. The simulations carried out, using the previously identified behavior’s laws, model precisely the machining of the Ti6Al4V α+β and Ti54M. The heterogeneity of the β-treated Ti6Al4V does not allow a good modeling of the chip formation. Polycrystalline modeling would be more appropriate.

La modélisation des efforts de coupe en usinage est nécessaire pour prédire certaines caractéristiques de la pièce usinée comme sa géométrie, son état de surface ou encore l'intégrité de la matière en sub-surface.Les nombreux modèles d'efforts de coupe déjà développés sont souvent appliqués dans le cas d'opérations d'usinage simples, ce qui limite leur diffusion vers le milieu industriel, alors qu'il existe un réel besoin de modélisation d'opérations d'usinage complexes et variées, et prenant en compte d'éventuels changements métallurgiques au niveau du matériau usiné.L'objectif de ces travaux est de proposer un modèle d'efforts de coupe appliqué à toute opération de tournage d'une part et considérant certaines propriétés mécaniques du matériau usiné d'autre part.Concernant l'aspect multi-opérations, un modèle géométrique utilisant des transformations homogènes a été développé et permet de décrire à la fois la trajectoire et la géométrie de l'outil. Les effets de paramètres originaux, tels que le diamètre de la pièce, l'angle de direction d'arête et le rayon de bec, sont étudiés, notamment à l'aide de nouvelles configurations de coupe élémentaires. La prise en compte de ces paramètres dans les relations de coupe locales permet finalement d'améliorer la simulation des efforts de coupe lors d'un contournage.L'approche utilisée pour l'aspect multi-matériaux consiste à modifier progressivement le matériau usiné. Ainsi, le matériau initial, le cuivre pur, a été étudié dans différents états métallurgiques, obtenus par des traitements thermo-mécaniques. En particulier, le procédé d'extrusion coudée à aires égales (ECAE) a été utilisé afin d'écrouir le matériau dans la masse. Ainsi, trois matériaux aux caractéristiques mécaniques différentes mais conservant plusieurs caractéristiques communes (thermiques notamment) ont pu être comparés en termes d'efforts de coupe. Les coefficients des relations de coupe sont finalement mis en regard des propriétés mécaniques obtenues par des essais de traction et de compression à grande vitesse.

Le travail présenté consiste, fondamentalement, en une analyse tectonique aux différentes échelles, d'une transversale E-W à l'arc alpin occidental. L'inventaire des structures et les reconstitutions tectogénétiques locales sont suivis d'une discussion sur les modalités essentielles de la tectogenèse alpine dans le contexte d'une collision intercontinentale. La coupe, localisée au S du massif du Pelvoux, intéresse la zone dauphinoise orientale et sa couverture de nappes penniques (flysch à Helminthoides et flysch subbriançonnais), la zone subbriançonnaise ,la zone briançonnaise et ses lambeaux charriés de flysch à Helminthoides et enfin la zone piémontaise occidentale. Les régions traversées sont l'Oisans, l'Embrunais, le Briançonnais et l e Queyras. Ces régions étaient déjà connues,pour l'essentiel,sous les aspects stratigraphique, cartographique et pétrographique, tandis que le nombre , la géométrie et la signification des structures superposées n ' y avaient pas encore été déchiffrés. Leur étude permet de faire la liaison entre les chaînes subalpines, mieux connues de ce point de vue, et les Schistes lustrés piémontais récemment étudiés par CARON (1977) sur cette transversale. Première partie les structures dauphinoises orientales au Sud du Pelvoux : La couverture nummulitique des contreforts méridionaux du Pelvoux et la couverture mésozoïque de la demi-fenêtre d'Embrun présentent la même structuration, caractérisée par la superposition de deux plissements synschisteux. Le premier, à vergence externe, est responsable de la schistosité ardoisière régionale; il est globalement plus serré vers l'E . Il est associé au décollement,au toit du socle, et au départ, en chevauchement vers l'W, de la couverture. Le second, à vergence interne, est globalement plus serré vers le S et vers l'E . Il représente l'amorce, côté externe,des rétrodéversements qui vont en s'accentuant dans les zones internes. On étudie plus particulièrement les figures de superposition de schistosité dans la couverture et les relations de celle-ci avec le socle. Deuxième partie :les structures de la partie médiane de la zone briançonnaise au Sud de Briançon : La zone briançonnaise présente trois générations de structures superposées . - Les structures synschisteuses primitives (structures 1) sont liées à la mise en place des nappes. Le style tectonique évolue transversalement dans le sens d'une accentuation vers l'E du cisaillement régional : d'un style particulier, "en dalle", à l'W, on évolue vers un écaillage avec plissement disharmonique généralisé à l'E. On propose un modèle interprétatif pour la déformation dans une telle tectonique de charriage . - Les structures 2 sont liées à un rejeu cisaillant, vers la zone externe , de la pile des nappes. C'est l'origine des digitations de nappes (précédemment attribuées aux charriages primitifs) . On examine les particularités géométriques des structures dites "de rejeux ". - Au S, les structures 3 sont liées à un plissement majeur-mineur, à vergence interne, de la pile des nappes et digitations . Il s'ensuit un rétrodéversement des structures, croissant vers l'E . Au N, les plis s'amenuisent longitudinalement et l'on passe à une tectonique de rejeux,semblable à la précédente, mais de vergence interne. On développe l'intérêt thématique des figures de superposition correspondantes. Troisième partie structures comparées des unités briançonnaises frontales et subbriançonnaises et de la nappe de flysch à Helminthoides . On identifie , au front de la zone briançonnaise, un accident synschisteux majeur qui correspond au chevauchement vers l' W de cette zone , déjà structurée , sur le domaine dauphinois (non encore plissé) et sur sa superstructure de nappes antéschisteuses. Ce chevauchement est contemporain des structures 1 dauphinoises et 2 briançonnaises . Il représente la cicatrice du domaine subbriançonnais et celle de l'ancien front de schistosité , contemporain des charriages briançonnais (structures 1 briançonnaises). Contrairement aux schémas classiques, la nappe du flysch à Helminthofdes, charriée par-dessus la zone briançonnaise, est arrivée non structurée en domaine dauphinois . Redécollée et chevauchante vers l'W au front de la zone briançonnaise, cette nappe a acquis sa structuration en même temps que son autochtone relatif dauphinois . Les structures 2 dauphinoises et 3 briançonnaises apparaissent contemporaines . Il leur est associé le basculement vers l'E de l'accident majeur ci-dessus, qui perd alors toute mobilité tectonique. Ces unités sont riches en structures distensives précoces. On examine les modalités de leur reprise dans les tectoniques compressives successives . Quatrième partie structures comparées des unités aux confins piémontais - briançonnais. La chronologie tectonique briançonnaise (IIème partie) est reconnue vers l ' E, en Briançonnais oriental et en zone piémontaise occidentale , Une génération supplémentaire de structures, la plus ancienne de toutes, apparaît plus ou moins loin vers l 'E, en zone piémontaise. La limite de structuration correspondante occupe, vis-à-vis du découpage paléogéographique ,une position variable d'une transversale à l'autre . Les structures 1 briançonnaises et les structures 1 piémontaises occidentales (unités piémontaises à structuration briançonnaise) accompagnent le chevauchement de la zone piémontaise sur le domaine briançonnais . La zone piémontaise est déjà partiellement structurée tandis que le domaine briançonnais ne l'est pas encore, Les structures 2 qui, plus à l'W, présentent une vergence externe, prennent une vergence interne à proximité du contact piémontais et accompagnent son basculement vers l'E . C' est la première manifestation des mouvements de rétrodéversements et de rétrocharriages qui se généralisent avec les structures 3 . On détaille les structures de toutes dimensions issues de la superposition de plusieurs plissements généralisés de vergences différentes. Cinquième partie synthèse et discussions, La comparaison des chronologies tectoniques locales conduit à identifier, pour l ' ensemble de la transversale , quatre générations distinctes de structures synschisteuses, d'extensions inégales dans la chaine. Elles recouvrent quatre stades principaux de contraction de l'édifice ("phase tectonique") que l 'on numérote l à IV. 1) On envisage au chapitre XVI les modalités de la tectogenèse suivant une coupe transversale synthétique . Les phases l, II et III voient la tectonisation et l'incorporation à l'édifice, de domaines paléogéographiques de plus en plus externes. Le front de schistosité migre alors d ' E en W par bonds successifs. Chacune des phases II, I I I et IV est à double déversement; l'axe des éventails de structures correspondants migre lui aussi d ' E enW au cours de la tectogenèse. On examine la participation de chacun de ces éventails à la disposition générale de la chaîne actuelle (éventail briançonnais classique) . Les deux bordures du domaine briançonnais (domaines subbriançonnais et ultrabriançonnais) sont interprétés comme des couloirs de failles anté-alpines , siège d 'une relative mobilité du socle durant la sédimentation mésozoique de même qu'aux stades successifs de la contraction synschisteuse , Ces deux zones de faiblesse crustale, longitudinales à la chaîne, se relayent dans le temps et dans l'espace pour représenter successivement : le front externe provisoire de l'orogène synschisteux, une cicatrice dans un chevauchement crustal majeur ( l' orogène synschisteux s 'élargit alors en gagnant vers l'W) et enfin un couloir de failles , siège d 'une tectonique verticale postschisteuse . Ce fonctionnement en relais explique que la segmentation tectonique actuelle de la chaine coïncide pratiquement avec le découpage paléogéographique . 2) Les schémas structuraux: présentés au ohapitre XVII , conduisent à envisager l'existence d'accidents anté-alpins,transverses à la chaine, ayant eux-aussi guidé l'agencement paléogéographique puis ayant fortement influencé la géométrie des structures polyphasées de couverture .Ces accidents sont le siège de mouvements verticaux, dans le contexte d ' une tendance à la surrection du Pelvoux, qui dure depuis le Mésozoique . Les gradins correspondants freinent ou dévient les nappes en cours de progression (synschisteuses ou superficielles) et déterminent ainsi le lieu de leur charriage et leur géométrie finale . Ces mêmes accidents fonctionnent en coulissage, induisant, dans la couverture, des structures arquées ou coniques caractéristiques. Enfin,ces accidents guident la fracturation tardive et post-schisteuse. L' intervention des accidents du socle , longitudinaux et transverses, dans les modalités de la tectogenèse de couverture, tangentielle et polyphasée, explique pour une large part la complexité architecturale de la chaine actuelle . Dans ce même chapitre XVII, on analyse la position des lambeaux de flysch à Helminthoides par rapport aux structures briançonnaises . La surface de charriage du flysch recoupe l'édifice II mais est déformée lors de la phase III ; on l ' interprête comme une surface d'érosion prolongeant celle, connue plus à l'W en domaine externe. 3) Au chapitre XVIII , on discute de l'âge possible des évènements tectogénétiques. Une bonne concordance entre les éléments chronostratigraphiques de datation (essentiellement dauphinois) et les données radiométriques disponibles sur les minéraux de métamorphisme (essentiellement piémontais) conduit à proposer les âges suivants - phase l Crétacé supérieur (cf. CARON 1977) - phase II Près de la limite Eocène- Oligocène - phase III Oligocène supérieur - phase IV Miocène Des charriages sans schistosité précèdent les phases synschisteuses l, II et III . 4) Enfin,au chapitre XIX , on situe les évènements tectogénétiques reconstitués, dans le contexte d ' un poinçonnement de la paléo-marge européenne de la Tethys par le bloc continental ("microplaque" ) Italie . Cette collision intercontinentale prend place dans l'histoire des déplacements relatifs entre les plaques lithosphériques Eurasie et Afrique, qui accompagnent l'ouverture de l'Océan Atlantique. On envisage ,pour la microplaque Italie,une trajectoire induite , complexe vis-à-vis de celle des plaques majeures . On peut admettre un mouvement de l'Italie moins saccadé que ne le laisse supposer l'existence de phases tectoniques brèves et distinctes dans la zone de collision. Le processus fondamental du raccourcissement crustal serait un écaillage en grand vers l'extérieur de l'arc alpin; il induit, dans la couverture les tectoniques de charriages et chevauchements à vergence externe. La tectonique en retour serait un épiphénomène superficiel , induit par la tectonique verticale de réajustement qui résulte de l'épaississement progressif et inégal de la croûte.

L'optimisation des systèmes de forage nécessite une meilleure compréhension des vibrations indésirables comme le stick-slip. Ce phénomène vibratoire, qui affecte principalement les outils PDC (Polycristalline Diamond Compact), met en péril l'intégrité des équipements de forage et réduit considérablement la vitesse de pénétration de l'outil. Plusieurs travaux ont été menés ces dernières années pour déterminer ses origines. Les observations réalisées en fond de puits montrent que ces oscillations s'accompagnent systématiquement d'une baisse du couple à l'outil en fonction de sa vitesse de rotation. De nombreux groupes de recherche attribuent cette baisse de performance à l'occurrence du stick-slip.L'objectif de ce travail est de développer un modèle élémentaire de coupe qui permet d'analyser l'effet de la vitesse de coupe sur la forabilité des roches dans des conditions opératoires réalistes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons réalisé une série d'essais de coupe en utilisant des taillants et des outils à échelle réelle dans trois roches de propriétés hydromécaniques différentes, et ceci à pression atmosphérique et sous pression de fluide. Les essais réalisés à pression atmosphérique montrent que les efforts élémentaires de forage augmentent avec la vitesse de coupe. Sous pression de boue, cet effet dépend largement de la perméabilité de la roche. En effet, nous avons observé que l'effet de la vitesse est relativement faible dans les formations de faible et de moyenne perméabilité sous pression de boue de 20 MPa. En revanche, cet effet augmente d'un ordre de grandeur dans les roches très perméables.Afin de comprendre ces observations, nous avons développé un modèle hydromécanique d'interaction taillant-roche construit à partir de la théorie de la poroélastoplasticité. D'abord, le problème est résolu analytiquement en s'inspirant des travaux existants. Par la suite, nous avons apporté une résolution numérique aux éléments finis des équations de la promécanique appliquées à la coupe des roches sous pression de boue. Les deux modèles montrent que le phénomène de dilatance génère une baisse de la pression de pore qui augmente la résistance de la roche au forage. Cette chute de pression dépend de la vitesse de coupe ainsi que des caractéristiques hydrodynamiques de la roche. Les résultats théoriques ont été comparés aux nombreux résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de ce travail. / The optimization of the drilling practice requires a better understanding of drillstring harmful vibrations such as stick-slip. This form of torsional vibrations is a typical problem of PDC (Polycristalline Diamond Compact) drillbits. It can reduce the rate of penetration drastically and can raise fatigue of the drilling devices. Many attempts were carried out in the last years in order to determine the causes of stick-slip phenomenon. Field observations show that torque on bit decreases as a function of bit velocity during stick-slip oscillations. Hence, it is widely believed that this decreasing relationship is the root cause of stick-slip.The purpose of this work is to examine cutting speed influence on rock drillability as a function of operating conditions and hydromechanical properties of the drilled formation. For this, a set of drilling tests was performed in three sedimentary rocks of different permeability using a full scale PDC drillbit and a single PDC cutter. In the first step, dry tests were carried out at atmospheric pressure. As previously observed in literature, single-cutter tests showed that drilling forces increase with cutting velocity. In a second step, we performed the same experiments at 20 MPa bottom-hole pressure. It appears that rate effect on cutting forces in the medium and low-permeability rocks is relatively low. By contrast, rate effect in the highly permeable rock increases by one order of magnitude in comparison with dry experiments.In order to understand this phenomenon, a steady state solution of the cutting model is derived in the framework of the theory of poroelastoplasticity. The problem is firstly solved analytically using some assumptions derived from previous works. Then, a numerical resolution based on finite element method is presented to solve the fully coupled problem ensuring the satisfaction of poro-material physics basic equations. Using these two different approaches, we show that pore pressure in shear-dilatant rocks decreases as a function of cutting velocity depending on rock permeability and interstitial fluid properties. This change has a hardening effect resulting in an increase of rock drilling resistance. Comparison between theory and experience shows good agreements.