<p>Examensarbetet syftar till att hitta samband mellan ytliga sprickor hos virke, i form av dimensioner och karaktärer, som dagens maskinella avsyningssystem inte klarar av. Tyngdpunkten i projektet har legat på att identifiera eventuella samband mellan verkligt djup hos sprickor och de ytliga sprickmått som kan uppmätas med automatisk avsyning av WoodEye. I huvudsak har projektets praktiska undersökningar gått ut på att bestämma sprickors ytliga dimensioner, djup, typ och position med hjälp av automatisk avsyningsutrustning (WoodEye) samt genom manuell uppmätning i ett antal itusågade sprickzoner. Det provmaterial som använts i utförda försök och som legat till grund för efterföljande sprickanalyser har varit av sådan karaktär att det kunnat jämställas med konstruktionsvirke som normalt sett hållfasthetssorteras enligt europasstandard SS-EN 14081-1.</p><p>I projektet har 568 sprickor, fördelade över 8 olika spricktyper, analyserats. Av erhållna resultat har det konstaterats att störst respektive minst medelbredd uppvisades hos kådlåpor respektive kantsprickor, störst respektive minst medellängd uppvisades hos splintsidesprickor respektive kådlåpor, samt att störst medeldjup uppvisades hos fäll-, kap- och stormsprickor. Vid analys av sprickors bredd och längd i relation till dess djup har inga entydiga samband kunnat påvisas.</p> / <p>This degree project aims to examine any connections between superficial cracks in timber, in terms of dimensions and characteristics, a matter insufficiently addressed by today's visual grading systems. The projects emphasis lies within the practical studies of cracks, characteristics and dimensions, within the acquired samples. In essence, the survey set out to determine superficial dimensions, depth, type and position of cracks by using a visual grading system (WoodEye), and by comparing the results by manually measuring a number of crosscutted cracks. The material used in the experiments and which formed the basis for subsequent analysis has been of such a nature that it could be equated with structural timber normally defined under the European Standard EN 14081-1.</p><p>The project has encompassed the analysis of 568 examples of cracks consisting of 8 various types of cracks. By obtained results it has established that the greatest and smallest width is shown in resin pockets, respective side cracks, the greatest and least average height shown in sapwood cracks, respective resin pockets, and that the greatest average depth shown in cracks occurred from felling or hurricanes. From analysis of the cracks breadth and height in relation to depth no clear connection can be established.</p>

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Le problème du rendement de la distribution des eaux potables a récemment fait l’objet de nombreux travaux de recherche. En effet, les ruptures des canalisations et les fuites sont des phénomènes assez fréquents en milieu urbain. Afin de réduire au maximum les risques de fuite à long terme, près de 60 % des réseaux d’eau potable sont construits ou renouvelés avec des conduites en polyéthylène de troisième génération, PE100. De par ses caractéristiques, c’est un matériau de choix pour les réseaux d’adduction d’eau. Mais la présence d’un défaut superficiel peut générer la rupture de la conduite sous l’effet d’écoulement transitoire. Afin d’étudier ce problème, notre étude est décomposée en deux parties. La première est consacrée à l’étude de l’effet dynamique du comportement viscoélastique du matériau sur l’écoulement transitoire à l’aide d’un modèle mathématique que nous avons développé dans cette thèse. Nous avons démontré que le comportement viscoélastique du PE100 joue un rôle primordial dans l’amortissement du phénomène du coup de bélier et de résonance. En cas de présence de couplage de jonction, l’étude de l’interaction fluide-structure est nécessaire pour définir correctement les fréquences propres d’un système de conduites. Ensuite, dans la seconde partie, nous avons étudié le comportement à la fissuration des conduites en PE100 présentant un défaut. A l’aide d’essais expérimentaux et de modélisations par éléments finis, nous avons démontré que le concept de la mécanique élasto-plastique de rupture, l’intégrale J, peut définir avec une précision acceptable le comportement à la fissuration d’une conduite en PE100. Nous avons cherché à déterminer l’intégrale J à l’aide d’un modèle semi-empirique afin de définir une relation entre la pression d’amorçage de fissure, la taille de défaut (fissure semi-elliptique) et la géométrie de la conduite / The efficiency of potable water distribution systems has been recently the subject of much research. Leakages or a ruptures, occurring in pipes, are quite a frequent phenomenon in urban areas. In order to minimize long-term risks of leakage, about 60% of potable water networks are built or renewed with the third generation of polyethylene pipe, PE100. It is a material with various features, which makes it a widely used material in the water supply networks. However, under transient conditions and with a surficial defect in the pipe, a failure occurs. To investigate this issue, our study is divided into two main parts. The first part is studying the dynamic effect of the viscoelastic material under transient flow conditions using a developed mathematical model. We have demonstrated that the viscoelastic behavior of PE100 plays a primordial role in the damping of water hammer and resonance phenomenon. In case of presence of coupling junction, a study of the fluid structure interaction is mandatory to correctly define the natural frequencies of a piping system. In the second part, we have investigated the crack behavior of PE100 pipes with defects. Using the experimental tests and finite elements results, we have demonstrated that the concept of elastic-plastic fracture mechanics, the J-Integral, define with reasonable accuracy the behavior of cracked PE100-pipe. At the end, we sought to determine the J-Integral with a semi-empirical model in order to define a relationship between the crack initiation pressure, the dimension of semi-elliptical surface cracks and the geometry of the pipe

La modélisation de la rupture des géo-matériaux constitue un important défi pour les applications telles que la séquestration du CO2 , le stockage de déchets nucléaires, la production des hydrocarbures ainsi que les projets de génie civil concernant les tunnels ou les excavations. L'objectif de cette thèse est de développer des lois d'évolution macroscopiques d'endommagement à partir des descriptions explicites de la rupture à l'échelle microscopique en vue de la modélisation du comportement d'endommagement à long terme des sites de stockage géologique. L'approche adoptée est basée sur l'homogénéisation par développements asymptotiques et la description énergétique de la propagation des micro-fissures, qui permettent l'obtention des lois d'endommagement et conduisent à une quantification explicite de l'énergie de l'émission acoustique associée à la rupture. Les modèles obtenus sont capables de prédire la dégradation des modules d'élasticité en raison de l'évolution des micro-fissures. Cette représentation permet de modéliser la propagation des ondes dans un milieu à endommagement évolutif. Deux types de modèles d'endommagement seront proposés: indépendants de temps et dépendants de temps. Les modèles dépendants de temps décrivent l'évolution progressive quasi-fragile de la micro-fissuration. Dans les modèles dépendants de temps, l'évolution des micro-fissures est décrite à travers un critère sous-critique et la propagation mixte, par branchement. En utilisant le modèle dépendant de temps, des simulations seront faites à trois niveaux: du laboratoire, du tunnel et du réservoir. / Accurate modeling of failure of geomaterials is the key to the success of a diverse range of engineering challenges including the topic of CO2 sequestration, nuclear waste disposal and hydrocarbon production plus civil engineering projects for tunnels or excavations. The aim of this thesis is to develop macroscopic damage evolution laws based on explicit descriptions of fracture at the micro-scale level which can be successfully employed to describe long term damage behavior of geologic storage sites. The approach taken is based on homogenization through asymptotic developments combined with micro-crack propagation energy analysis which leads to an explicit quantification of the acoustic emission (AE) energy associated with damage. Proposed damage models are capable of modeling the degradation of elastic moduli due to the micro-crack evolution. This representation allows the modeling of wave propagation in a medium with evolving damage. Two types of damage models will be considered: time independent and time dependent. Time independent damage models capable of describing progressive micro-cracking propagation (i.e. quasi-brittle type damage law) are considered. In the case of time-dependent damage models, the evolution of the micro-crack length during propagation is described through a sub-critical criterion and mixed mode propagation by branching. Using the time dependent damage model including rotational micro-cracks, simulations will be made at three levels: laboratory, tunnel and reservoir scales.

Pour l’industrie photovoltaïque (PV) l’optimisation de la découpe de lingot de silicium en tranches représente un enjeu à la fois économique et scientifique. Enjeu économique en ce qu’il est important de réduire la perte de matière induite par la découpe. Enjeu scientifique en ce qu’il est nécessaire de comprendre l’impact du sciage sur la qualité du silicium au voisinage de la surface. Ce travail de thèse de doctorat a pour objectif de caractériser la nature et l’extension de l’endommagement généré par une technique innovante de découpe réalisée à l’aide de fils diamantés. Un objectif majeur est d’évaluer l’épaisseur de la couche de silicium perturbée (appelée SSD). Afin de caractériser la SSD, des analyses physico-chimiques en fonction de la profondeur ont été réalisées d’une part, sur des échantillons bruts de découpe en surface, en coupes biaises ou transverses et d’autre part, par enlèvement progressif de matière par des attaques chimiques en solutions diluées. Des protocoles de préparation d’échantillons ainsi que de nombreuses techniques de caractérisation ont été utilisées. En particulier des techniques de microscopie (optique, confocale, électronique MEB et TEM), de spectroscopie de photoélectrons (XPS), de diffraction de rayons X (DRX), de spectroscopie Raman ainsi que des essais de résistances mécaniques aboutissent à une caractérisation multi-échelle des tranches et de coupons. Un polissage en coupes biaises avec un angle faible permet d’étendre la zone d’observation des défauts en profondeur et d’en faire une analyse statistique. De plus, des méthodes de mesure de durée de vie des porteurs minoritaires sont exploitées pour évaluer les processus de recombinaison sur la couche perturbée. Le temps de vie a été obtenu via la mesure de la décroissance de photoconductivité (PCD) sur des surfaces passivées par différents matériaux (SiNx :H, Al2O3) et procédés de dépôts (PECVD, ALD). D’abord, la caractérisation des échantillons bruts de découpe indique que les défauts majeurs de la SSD sont des fissures générées par la découpe et qui se propagent en subsurface. Ces fissures se distribuent sur des profondeurs variables et hétérogènes selon les conditions de découpe. Ensuite, les résultats de la méthode par enlèvement contrôlé montrent, d’une part, un effet de la SSD dans les processus de recombinaison. La précision d’évaluation de cet effet est conditionnée par des passivations de surface optimisées et des mesures fiables du temps de vie. D’autre part, ils montrent une interaction de l’attaque chimique avec les fissures. Ce dernier point est déterminant dans l’évaluation de l’épaisseur de la SSD globale pouvant impacter les performances des cellules solaires. / For photovoltaic industry (PV), the optimization of cutting silicon ingot into wafers represents both an economic and a scientific issue. Economic challenge in that it is important to reduce the loss of material induced by cutting. Scientific issue in that it is necessary to understand the impact of sawing on the quality of silicon near the surface. This PhD research work aims to characterize the nature and extent of the damage generated by an innovative cutting technique using diamond wires. A major objective is to evaluate the thickness of the subsurface damage layer (called SSD). In order to characterize the SSD, physical and chemical investigations as a function of depth were performed on either as-cut surface, bevel or transverse sectioned samples or by removal of material by sequential etching in diluted solutions. Sample preparation protocols as well as many characterization techniques were used. In particular microscopy techniques (optical, confocal, electronic SEM and TEM), photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and mechanical strength tests allow multiscale characterization of wafers and coupons. A low bevel angle polishing lets to extend the observation zone of deep defects and to make a statistical analysis. Furthermore, methods from measuring the minority carrier lifetime are used to evaluate the recombination processes on the disturbed layer. The lifetime was obtained by photoconductivity decay (PCD) measurements on SiNx: H and Al2O3 passivated surfaces obtained from PECVD and ALD deposition processes respectively. First, characterizing samples from as-cut wafers indicates that the major defects of the SSD are cracks generated by cutting and propagated into the subsurface. These cracks are distributed over varying and heterogeneous depths depending on the sawing conditions. Second, the results of the sequential removal method show, on the one hand, an effect of the SSD in recombination processes. The evaluation accuracy of this effect is conditioned by optimized surface passivation and reliable measurements of lifetime. On the other hand, an interaction of chemical attack with cracks is shown. This is crucial in the evaluation of the absolute thickness of SSD layer that may impact the solar cells performance.

A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também chamados UAV (Unmanned Aerial Vehicle) vem ganhando espaço nas mais diversas áreas, tais como inspeções em linhas de transmissão e em torres de fracionamento de refinarias, entre outros. Já na construção civil, estudos recentes estão sendo focados na utilização dos VANTs para inspeção de pontes, viadutos e estradas. O presente trabalho visa fornecer uma análise para o uso de VANT na área civil, na detecção de manifestações patológicas em revestimentos de argamassa, de forma a auxiliar na procura por fissuras em fachadas, sobretudo aqueles que a visualização esteja prejudicada, seja pela distância ou pela acessibilidade difícil ao local. Este trabalho analisa possíveis implementações de dois algoritmos de processamentos de imagens desenvolvidos a partir da ferramenta MATLAB para a indicação de presença de fissuras na alvenaria, obtendo o desempenho destes diferentes algoritmos quando executados em software em plataforma que possibilite a embarcação em VANTs. Utilizando a geração automática de código em C a partir do ambiente MATLAB, é realizada uma análise temporal em plataforma ARM e RISC dos algoritmos propostos, demonstrando a oportunidade de utilização de dispositivos na tarefa de processamento de imagem para a aplicação proposta. Esta análise possibilita a previsão do comportamento na utilização de um VANT, uma vez que isto pode impactar na velocidade durante a aplicação e consequentemente sua autonomia. / The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), has been gaining space in several areas, such as inspections of transmission lines, refineries fractionation towers among others. In the construction, recent studies have been focused on the use of UAVs for inspection of bridges, viaducts and roads. The present study aims to provide an analysis using UAVs in the civil construction area, in the detection of pathologic manifestations mortar coatings in order to aid in the search for cracks in the facades especially those that visualization is impaired, or may be the distance the accessibility difficult to spot. This paper provides an analysis of two algorithms of image processing developed from the Matlab tool for indicating the presence of cracks in masonry, getting the performance of these different algorithms when implemented in software platform that enables the vessel in UAV. Using the automatic generation of C/C++ code from the MATLAB environment is performed the temporal analysis on ARM and RISC plataform of the proposed algorithms demonstrates the opportunity to use devices in the image processing task for the proposed application. This analysis allows the prediction of the behavior of a UAV using one since it can impact velocity during application, and therefore their autonomy.

L’étude du comportement des roches nécessite de comprendre leur réponse sous diverses sollicitations. L’étude énergétique de l’endommagement des roches est indispensable pour prédire les phénomènes dynamiques. Ces phénomènes sont dus au développement de fissures dans les roches soumises à des fortes contraintes initiales et induites. La fissuration est une forme de dissipation d’énergie qui permet de rétablir l'équilibre du milieu. L’objectif de la thèse est de modéliser la fissuration dans les milieux rocheux dans la perspective d’étudier le comportement des ouvrages souterrains à grande profondeur. Le développement des modèles capables de représenter la fissuration, la coalescence des fissures et leur interaction avec des fractures préexistantes est indispensable. De la littérature, il ressort deux principales approches théoriques et numériques de modélisation de la fissuration : continue et discrète. Une synthèse critique de ces approches nous a conduit à retenir l’approche discrète et plus particulièrement le code Yade dans le cadre de cette thèse. Ce code permet de simuler explicitement la fissuration avec ou sans fractures pré-existantes. Des développements ont été effectués afin de tenir compte des différentes formes d’énergie intervenant dans le comportement des roches soumises à des sollicitations. En particulier une corrélation entre l’énergie de fissuration numérique et l’activité microsismique observée sur des échantillons en laboratoire en compression. Les différentes composantes énergétiques explicitées puis implémentées dans Yade sont : le travail externe, l’énergie potentielle, l'énergie élastique, l’énergie de frottement, l’énergie de fissuration, l'énergie cinétique et l’énergie dissipée en amortissement. La validation de l’approche énergétique a été réalisée grâce à la simulation des essais de laboratoire. L’évolution des différentes composantes énergétiques a permis de vérifier que le bilan des énergies est correctement évalué. Le bilan énergétique a également été vérifié à échelle de structures en simulant l’excavation souterraine d’un Mine-by Experiment (URL Manitoba). L’extension de la zone endommagée induite par l’excavation prédite numériquement a été comparée à celle observée in-situ autour du Mine-by Experiment. Il a été constaté que l’endommagement prédit est similaire à celui observé dans les directions des contraintes initiales mineure et majeure. Par ailleurs la formulation énergétique permet d’étudier numériquement les processus de fissuration des roches. Wassermann (2006) a réalisé des essais de compression uniaxiale et triaxiale sur des échantillons de minerai de fer lorrain. Nous avons modélisé ces essais. La comparaison qualitative des événements acoustiques et des énergies de fissuration issues respectivement des essais et des simulations numériques a montré des tendances similaires. Par contre, la comparaison d’un point de vue quantitatif a montré que le nombre des événements acoustiques numériques est plus important que celui déterminé expérimentalement. L’énergie dissipée par fissuration numérique est également plus importante que celle obtenue sur les essais. Cette différence est expliquée par le fait que les capteurs du dispositif expérimental ne détectent pas tous les événements acoustiques. Les résultats obtenus pourront permettre de mieux comprendre les cinétiques des phénomènes dynamiques dans les ouvrages souterrains profonds. Une autre application a consisté à modéliser un pilier de mine de fer de Joeuf (Lorraine). Le modèle numérique montre deux modes de fissuration dans le pilier : (a) écaillage en peau de pilier, (b) deux bandes de rupture s’initiant du mur et toit du pilier pour se propager vers le cœur du pilier. Ce travail offre de bonnes perspectives pour mieux comprendre la propagation de la fissuration à plus grande échelle mais aussi de progresser dans la recherche de corrélation entre la géomécanique et la géophysique / The study of rock mass behavior requires the understanding of their response under various loadings. The study of rock damage from an energetic point of view is essential in order to predict dynamic phenomena. These phenomena are due to the development of cracks in rocks subjected to strong initial and induced stresses. Fracturing is a form of energy dissipation that restores the balance of the involved medium. The aim of the thesis is to model rock cracks and study the behavior of underground structures at great depths. The development of models able to simulate the fracturing, the coalescence of cracks and their interaction with pre-existing fractures is essential. In the literature, there are two main theoretical and numerical approaches for crack modeling: continuous and discrete. A detailed analysis of these approaches has led us to choose the discrete approach and more particularly the code Yade. This code enables to simulate explicitly cracks propagation with or without pre-existing fractures. Developments have been made to evaluate the different forms of energy involved in rock behavior. In particular, a correlation between the cracks energy determined numerically and the microseismic activity observed in laboratory samples has been performed. The various energy components developed and then implemented in Yade are: external work, potential energy, elastic energy, friction energy, cracks energy, kinetic energy and damping energy. Validation of the energy approach was carried out by simulating laboratory tests. The evolution of the various energy components permits to verify that the energy balance is correctly evaluated. The energy balance was also verified at a structure scale by simulating the underground excavation of a Mine-by Experiment (URL Manitoba). The extension of the damaged zone induced by excavation and predicted by numerical simulations was compared with that observed in-situ around the Mine-by Experiment. It has been found that the predicted and the observed damage are similar in the directions of initial minor and major initial stresses. In addition, the energy formulation enables to study numerically the fracturing process of rocks. Wassermann (2006) performed uniaxial and triaxial compression tests on samples of iron ore from Lorraine. We have modeled these tests. The qualitative comparison of acoustic events and cracks energies determined from tests and numerical simulations showed similar trends. On the other hand, the quantitative comparison showed that the number of numerical acoustic events is greater than the number of experimental acoustic events. Also, the energy dissipated by cracks determined numerically is greater than the energy measured in the tests. This difference is explained by sensors accuracy of the experimental device, which are not able to detect all the generated acoustic events. The results obtained will allow us to better understand the dynamic phenomena in the deep underground structures. Another application consisted in modeling an iron ore pillar of Joeuf (Lorraine). The numerical model shows two modes of cracking in the pillar: (a) flaking of pillar wall, (b) two breaking bands initiating from the wall and the roof of the pillar to propagate towards his core. This provides good perspectives for better understanding cracks propagation at a larger scale, also to progress in the understanding of the correlation between geomechanics and geophysics

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-19Bitstream added on 2014-06-13T20:13:41Z : No. of bitstreams: 1 jodas_m_me_ilha.pdf: 1356266 bytes, checksum: 018e99760788ea15eba777612fafa224 (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / As estruturas de concreto armado vêm se tornando cada vez mais esbeltas, aliadas ao menor tempo de execução das edificações e aos menores prazos de execução da fixação da alvenaria na estrutura, cada vez com mais freqüência observa-se a formação dos estados patológicos nas alvenarias. As estruturas de concreto armado apresentam progressivamente deformações mais acentuadas, fazendo com que as paredes de vedação trabalhem, oferecendo resistência a esses deslocamentos surgindo assim patologias que se apresentam na forma de fissuras na interface pilar/alvenaria. Desse modo, surge a necessidade de estudos das ligações empregadas na interface pilar/alvenaria, que têm por objetivo “solidarizar” estrutura e alvenaria, distribuindo as deformações excessivas da estrutura que se traduzem na forma de fissuras e com isso diminuir a ocorrência de patologias nas alvenarias de vedação. Para tal, foram desenvolvidos ensaios de diferentes formas de ligação da interface pilar/alvenaria de modo a avaliar a eficiência dos dispositivos empregados no mercado da construção de edifícios de São Paulo atualmente, como a tela metálica eletrosoldada. Numa primeira etapa foram realizados ensaios de arrancamento direto à tração, de modo a se estudar o comportamento do dispositivo quando submetido ao esforço de tração. Foram ensaiados também prismas de alvenaria, com diferentes dispositivos de ligação inseridos de modo a se avaliar as resistências à tração das ancoragens inseridas na junta de argamassa, e numa terceira etapa, foram realizados ensaios em pequenas paredes, para se determinar o desempenho das ancoragens na ligação de paredes e pilares de concreto armado, na situação real. / Structures of reinforced concrete are becoming more slender, associated to the short time of building construction and with the lesser periods of masonry fixation in the structure, each time with more frequency can be observed the formation of pathological state in masonry. The structures of reinforced concrete progressively presents more accentuated deformation, making masonry to work, offering strength to these displacements, creating pathology that appears like cracks in the interface of column/masonry. Thus, it is necessary to study the bonds used in the interface column/masonry, wich has as objective “join” the structure and the masonry, spreading the excessive deformations of the structure that comes up as cracks, and diminishing the occurrence of damages in the forbid masonry. In order to do this, different tests in the interface column/masonry were developed in order to evaluate the efficiency of device used in the civil construction in São Paulo, as tela metálica eletrosoldada. In the first step, pull-out tests were done to sutdy the behavior of the device when submitted to a tensile strength. Prisms were also tested, with different kinds of bond gadgets inserted in order to evaluate the resistance in a traction of devices in the anchorages inserted in the grouts, and in a third step, small walls were tested to analyze the behavior of anchorages in the bond of wall and column, in the real situation.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06110.pdf: 5239500 bytes, checksum: 175d6a6c784cd8fbadb485e4c6d90285 (MD5) / Tese(Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T11:45:07Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T11:45:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP