L'évaluation du comportement de structures de béton armé est une problématique cruciale dans le domaine du génie civil : l'objectif de cette thèse est la mise en place d'un modèle mécanique capable de décrire l'évolution des paramètres physiques qui régissent l'évolution de la perméabilité de ce matériau. Le béton (initialement micro-fissuré) est modélisé comme un milieu fia microstructure : la cinématique du corps est enrichie par une variable caractéristique de la taille et de l'orientation du champ de fissure. La théorie des forces configurationnelles est utilisée afin de tenir compte des évolutions irréversibles des micro-défauts. Ces deux approches nous permettent de déterminer les équations d'équilibre régissant la déformation du milieu ainsi que la propagation des fissures. Les paramétres utilisés pour décrire la microstructure ont été choisis de faficon fia schématiser le milieu poreux : la résolution des équations de Stokes sur le volume élémentaire représentatif (microstructure) permettra d'évaluer la perméabilité intrinsèque en tout point du corps. Un exemple a été détaillé : on détermine le comportement d'un solide en traction tout en considérant des conditions d'étude simplifiées (champ de fissures homogène, isostaticité, application de la mécanique linéaire de la rupture). Déformation, propagation des fissures et perte de rigidité sont déterminées en fonction du chargement. On présente par ailleurs l'évolution de la perméabilité du milieu : une fois amorcée, la propagation du champ de fissure devient la cause principale de la perte d'étanchéité.

Thesis (M.S.D.)--Indiana University School of Dentistry, 2009. / Title from PDF t.p. (viewed Feb. 5, 2010) Advisor(s): Michael A. Cochran, Chair of the Research Committee, Armando E. Soto Rojas, Margherita R. Fontana, Timothy Carlson, Tien-Min Gabriel Chu. Curriculum vitae. Includes abstract. Includes bibliographical references (leaves 56-61).

Orientador: Hercilio Martelli Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:21:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paranaiba_LiviaMarisRibeiro_M.pdf: 2553101 bytes, checksum: 6179ee67bbd1b06f25acf5159a38f58a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Mutações no gene do fator regulador de interferon 6 (IRF6) têm sido identificadas em afetados pela síndrome de van der Woude (SVW) e polimorfismos em IRF6 foram associados a pacientes com fissura labial e/ou palatina não-sindrômica (FL/PNS). A síndrome de van der Woude (SVW) é uma alteração craniofacial rara, autossômica dominante, caracterizada pela associação de fossetas em lábio inferior e fissura lábio-palatina (FL/P). A presença das fossetas labiais representa a manifestação clínica que distingue a SVW das FL/PNS. O objetivo deste estudo foi identificar mutações no gene IRF6 em membros de duas famílias brasileiras afetadas pela SVW e avaliar a freqüência do polimorfismo V274I (rs2235371) em indivíduos com FL/PNS. Membros das duas famílias, afetados e não afetados, foram analisados por seqüenciamento das regiões exônicas do gene IRF6 e as mutações foram confirmadas por digestão com enzima de restrição. O polimorfismo V274I em IRF6 foi analisado por PCR-RFLP (reação em cadeia da polimerase em associação com polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição enzimática) em 241 pacientes com FL/PNS e em 126 indivíduos normais, utilizados como controle. Duas novas mutações foram identificadas nas famílias com SVW: uma mutação com alteração na matriz de leitura, resultante de uma deleção do nucleotídeo G na posição 520 de IRF6 (520delG) e uma mutação por substituição, resultante de uma troca de nucleotídeo T por A na posição 1135 do exon 8 (T1135A) de IRF6. As mutações foram ausentes em todos os indivíduos normais e nos pacientes com FL/PNS, confirmando assim, suas especificidades. Nas famílias afetadas. A presença do polimorfismo V274I foi identificada em 9,5% dos indivíduos do grupo de FL/PNS e em 10,3% dos voluntários do grupo controle. Os resultados deste estudo demonstram que mutações no gene IRF6 estão relacionadas com a etiologia da SVW, mas a presença do polimorfismo V274I não é um fator etiológico isolado para o desenvolvimento de FL/PNS / Abstract: Mutations in the interferon regulatory factor 6 (IRF6) gene have been identified in the patients with van der Woude syndrome (VWS) and polymorphisms at the IRF6 are associated with nonsyndromic cleft lip and/or palate (NSCL/P). VWS is a rare autosomal dominant craniofacial disorder characterized by lower lip pits and cleft lip and/or palate. The presence of the lip pits in the lower lip is the only clinical features distinguishing VWS from NSCL/P. The aim of this study was identified IRF6 mutations in the members of the 2 Brazilian families affected by VWS and to evaluate the frequency of the V274I polymorphism (rs2235371) in patients with NSCL/P. Members of the both families, affected and unaffected, were analyzed for sequencing of the IRF6-exonic region, and the mutations were confirmed by restriction enzyme digestion. The IRF6 V274I polymorphism was analyzed by PCR-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism-Polimerase Chain Reaction) in 241 patients with NSCL/P and in 126 control individuals. Two novel heterozygous mutations were identified in the families with VWS: a mutation with alteration in the codon-reading, resulting from a deletion of G at the nucleotide position 520 in the exon 6 (520delG), and a substitution mutation, resulting from a change of the single nucleotide T to A at position 1135 in exon 8 (T1135A) of the IRF6. The mutations were absent in all healthy individuals and in all patients with NSCL/P, thus confirming their specificities. The presence of the V274I polymorphism was identified in 9.5% of the NSFL/P group and in 10.3% of the control group. The results of this study show that IRF6 mutations are released with the SVW etiology, but the presence of the V274I polymorphism is not an isolated etiologic factor for development of the NSFL/P / Mestrado / Patologia / Mestre em Estomatopatologia

La corrosion des aciers dans le béton armé conduit à la formation de produits de corrosion (PdC) qui, outre les pertes de section, génère des contraintes mécaniques à l’interface acier/béton qui mènent, à terme, à la fissuration du béton. Le diagnostic de ce type de dégradation est souvent difficile et limite l’évaluation de l’aptitude au service de l’ouvrage, la prédiction de l’évolution des dégradations et le choix adapté d’une méthode de réparation. L’objectif de cette étude est de préciser et de quantifier les relations entre les dégradations internes dues à la corrosion de l’armature (formation de PdC et fissuration du béton) et les dégradations externes (fissuration du béton).Un programme expérimental a été défini pour appréhender ces mécanismes de dégradations. La corrosion des armatures des corps d'épreuve en béton armé confectionnés dans le cadre de cette étude a été générée de manière artificielle et accélérée en présence d'ions chlorure sous un courant imposé en considérant trois densités de courant (50,100 et 200 µA/cm²) et différentes durées.Les caractérisations électrochimiques avant et après corrosion accélérée ont permis de démontrer le passage de la corrosion passive à active des armatures dans le béton à l'échelle macroscopique. L'analyse au MEB des PdC créés à l’interface acier/béton (échelle microscopique) a montré une hétérogénéité importante de ces PdC autour de l'armature, en termes de répartition et d'épaisseurs (entre 0 et 1584 µm). Cette hétérogénéité peut s'expliquer par l'évolution des zones anodiques et cathodiques étant donné la dissymétrie géométrique des corps d’épreuve, les conditions de l'essai accéléré qui engendrent des environnements différents (gradients d'humidité, d'ions chlorure et d'oxygène) et la nature du matériau béton (granulats, porosité).La fissuration interne (orientation, ouverture et longueur de fissures) et externe (ouverture maximale de fissure) du béton d’enrobage induite par la formation des PdC a été analysée. Les faciès de fissuration internes sont constitués d’une à cinq fissures réparties en trois groupes. Les premier et second groupes rassemblent les fissures horizontales et les fissures verticales progressant des côtés de plus petit enrobage. Le troisième groupe est formé des fissures obliques situées du côté opposé aux fissures horizontales. Les ouvertures de fissures internes sont comprises entre 0,1 et 0,4 mm et leurs longueurs entre 1 et 3 cm. Les ouvertures de fissures externes maximales, localisées sur les faces du faible enrobage, varient entre 0,1 et 0,7 mm.L’effort maximum appliqué durant les essais d’arrachement diminue en fonction du taux de corrosion, mais ces taux se sont révélés trop faibles pour influencer la loi de l’interface acier/béton. Le mécanisme prépondérant de rupture observé est l’éclatement du béton d’enrobage qui est resté inchangé avec le niveau de corrosion.Un scénario de « cause à effet » entre la corrosion de l’armature et la dégradation mécanique du béton a été proposé en prenant en compte l'ensemble des résultats.A partir des nombreuses données expérimentales acquises, deux modèles ont été élaborés. Un premier modèle a été développé pour expliquer l’initiation et le développement de la corrosion des aciers. Les résultats numériques permettent de déterminer l’instant d’amorçage de la corrosion selon la densité de courant.Une deuxième modélisation qui a pour objectif d’analyser le comportement mécanique du béton armé corrodé a été mise en place. Les résultats ont montré que la seule prise en compte des épaisseurs de PdC (donnée d'entrée expérimentale) n'était pas suffisante pour obtenir un résultat numérique en adéquation avec le faciès de fissuration interne obtenu expérimentalement. Dans une seconde étape, la prise en compte de nouvelles répartitions des épaisseurs des PdC a permis d'améliorer la concordance entre les résultats numériques et expérimentaux / Corrosion of steel in reinforced concrete generates iron oxides which induce tensile stresses at the steel/concrete interface leading to the concrete cover cracking and loss of reinforcing bar cross-section. The evaluation of such pathology remains difficult and consequently limits the assessment of the structure serviceability, the knowledge on the degradation evolution, and the choice of a suitable repair method. The aim of this study is to correlate internal degradations (corrosion products formation and concrete cracking) induced by steel corrosion to external degradations (concrete cracking).The experimental program aims to determine these degradation mechanisms. The accelerated corrosion tests are carried out on reinforced concrete specimens in the presence of chloride ions by applying a constant current using three current densities (50,100 and 200 µA/cm²) during different exposure periods.Electrochemical properties of reinforced concrete specimens are determined before and after the accelerated corrosion tests. The quantitative evaluation of the corrosion products at the steel/concrete interface based on SEM observations (microscopic scale) demonstrates an important heterogeneity in the distribution and thicknesses (between 0 and 1584 µm). This heterogeneity can be explained by the evolution of anodic and cathodic zones due to different factors such as the non symmetric geometry of the specimens, the accelerated corrosion test environment (moisture, chloride ions and oxygen gradients), and the characteristics of concrete (aggregates, porosity).The internal (angular position, width, and length of cracks) and external crack patterns (maximum crack width) induced by the formation of corrosion products are analyzed. One to five internal cracks are identified in the internal crack patterns and they are classified in three groups. The first and second groups contain horizontal and vertical cracks which propagate in the direction of the shortest concrete cover. The third group is constituted of oblique cracks which are located in the opposite side of the horizontal cracks. The widths of the internal cracks range between 0.1 to 0.4 mm and their lengths between 1 to 3 cm. The maximum external crack widths are between 0.1 to 0.7 mm and are located on the shortest cover sides of the specimens.The maximum effort applied during the pull-out tests decreases with increasing levels of corrosion. However, the corrosion levels reach during the tests are too low to affect the steel/concrete interface behavior. The failure mode identified during the testing is concrete splitting failure regardless the corrosion level. A cause/effect scenario is proposed between steel corrosion and the mechanical induced degradation considering all experimental results.Based on experimental results, two models are proposed. The first one is developed to explain corrosion initiation and propagation. This model is able to determine the corrosion initiation time for each current density.The second model analyses the concrete cover mechanical behavior. The numerical results show that taking into account only the thickness of corrosion products (as an experimental input) does not generate a numerical cracking pattern similar to the experimental one. Then, complementary calculations considering a different distribution of the corrosion product’s thicknesses allow enhancing the agreement between experimental and numerical results

The retraction affects the setting process and the useful life of the concrete with the appearance of fissures; in last year's studies and methods have been generated to mitigate and control it with the use of different products and applications. The development of road infrastructure with the use of concrete as a rolling folder, requires methods to guarantee the durability and reduce the effects of the efforts incorporated by the use, climatic conditions, support base and restrictions of movement of the structure. To evaluate the effects of recycled synthetic polypropylene fibers in plastic retraction tests (ASTM C 1579), 3 mix designs were prepared with different ratios 58 gr., 116 gr., and 176 gr. of recycled and virgin synthetic fibers; the most significant and positive result to reduce fissures without affecting the resistance of concrete by bending and compression, was 0.50 mm without addition fibers, 0.10 mm and 0.15 mm with 176 gr. of virgin and recycled synthetic fibers. Finally, it can be concluded that adding a ratio of 4 kg per m3 allows good workability, in addition, the costs of the fibers are not representative compared to the high costs for future repairs.

Le captage et stockage du CO2 (CSC) dans les formations géologiques profondes est une solution pour réduire les effets indésirables du CO2 atmosphérique. Les formations géologiques étant des milieux hétérogènes, contiennent souvent des réseaux de fissures. La ténacité (KC) est un paramètre de la roche associé à la capacité du matériau à résister la propagation d'une fissure. La propagation d'une fissure peut dériver du changement de l'état de contrainte ou du changement de la ténacité dû à la dégradation de la roche. La connaissance de la ténacité et son évolution due aux effets chimiques est donc importante pour la modélisation de la propagation des fissures dans le contexte de stockage géologique du CO2.Un objectif de ce travail est l'évaluation de la dégradation par le CO2 sur la ténacité d'une roche réservoir. Un calcaire (Pierre de Lens) est choisi pour être étudié dans son état sain et dégradé. La dégradation est réalisée dans un autoclave : les échantillons sont placés dans une solution aqueuse saturée en CO2, sous les conditions de réservoir (60°C et 15 MPa).Plusieurs configurations ont été choisies pour les essais mécaniques en mode I et en mode II. Certains essais ont été réalisés en utilisant une technique de corrélation d'images (DIC). Ce dispositif permet d'évaluer la ténacité à partir de l'évolution des champs de déplacements. Les résultats expérimentaux montrent que les valeurs de ténacité en mode I sont tout à fait concordantes entre les différents types d'essai. La technique de corrélation d'image met en évidence que la ténacité en mode II ne peut pas être évaluée dans les essais de chargement non confiné. Pour la procédure de dégradation, on peut constater par des analyses complémentaires que la porosité de la roche change peu (0,4 %). La ténacité de la roche n'est pas sensiblement affectée passant de 0,62 à 0,58 MPa.m0,5. On a également étudiée l'effet de la présence de l'eau par des essais de fracturation avec des échantillons saturés. Celle-ci a une influence plus significative avec une réduction d'environ 17% de la ténacité relatif aux échantillons secs. En ce qui concerne l'analyse en mode II (PTST), des essais ont été réalisés sous différentes pressions de confinement (5 - 15 MPa). On peut constater que cet essai permet une bonne évaluation en mode II (de l'ordre de 3 MPa.m0,5). Cependant, le mode I est encore présent pour les pressions de 5 et 10 MPa, et n'est pas toujours inexistant pour une pression de 15 MPa. On a montré, là encore, que l'influence de CO2 est faible avec une ténacité en mode II passant de 2,96 à 2,77 MPa.m0,5. L'influence de la dégradation de la roche par le CO2 sur la propagation de fissures a été étudiée à l'aide d'une modélisation numérique en utilisant le modèle ENDO-HETEROGENE, intégré dans le code de calcul Code-Aster®. Ce modèle est basé sur l'amorçage et la propagation des fissures dans un milieu hétérogène dont la variabilité des paramètres du matériau suit le modèle probabiliste de Weibull à 2 paramètres (m et σ0). On a exploré la possibilité que la dégradation chimique influence l'hétérogénéité de la microstructure. La modélisation montre que le paramètre m influence le nombre et la dimension des fissures, cependant, la taille maximale de la fissure ne varie pas avec m. Pour remettre ces résultats expérimentaux en contexte, les paramètres de Weibull sont évalués pour la roche saine et dégradée. On observe que m varie de 8,55 à 8,52 et σ0 de 2,8 et 2,2 MPa. Selon la simulation numérique cette variation n'est pas suffisante pour changer le réseau des fissures créées après un chargement dans une couche géologique. Ces résultats montrent que dans le cas d'un réservoir calcaire l'injection de CO2 n'influe pas significativement ni le paramètre ténacité, ni dans les paramètres probabilistes de la fracturation. Ces résultats correspondent à une période de 10 ans dans une zone du réservoir loin du puits d'injection / The capture and the storage of CO2 (CSC) on the underground geological formations is a solution for the CO2 undesirable effects reduction. The geological formations being composed by heterogenic material have a crack network. The fracture toughness (KC) is a rock parameter connected with the capacity of a material to resist crack propagation. The propagation of a crack can be due to the changing of the stress or to the rock degradation. The evaluation of the fracture toughness and its evolution due to the chemical effects is then important to the modelling of the crack propagations on the CO2 storage context. One objective of this work is the experimental evaluation of the CO2 degradation on the fracture toughness. For the experimental program a preliminary study was made to the choice of the rock and the test to be performed. In this way, a limestone (Pierre de Lens) was chosen to be studied in an intact and degraded state. The degradation takes place in an autoclave, where the samples are put at CO2-saturated water in reservoir conditions (60 °C and 15 MPa).Several experimental tests are chosen for the evaluation of the fracture toughness in modes I and II. Some examples are the Central crack Brazilian disc (CCBD) for the mode I and the Punch through shear test (PTST) for the mode II. Some tests where performed using an image correlation technique (DIC). This set-up allows the fracture toughness evaluation by the displacement field evolution. The experimental results shows the fracture toughness values obtained by the different configurations are in good agreement. After the DIC technique analysis we can point the fracture toughness in mode II can not be evaluated in a non confined test. For the degradation process, the complementary analysis in the mercury porosimeter shows the rock porosity changing is low (0.4 %). At the SEM, the degradation can be observed by a homogenization of the sample. For the fracture toughness it value passes from 0.62 to 0.58 MPa.m0.5. We also have studied the effect of water performing tests in a saturated environment. The influence is more significant with a reduction on 17 % in the fracture toughness. The CO2 presence in the fluid does not affect this value. Concerning the mode II evaluation by the PTST test, the samples were submitted to different confining pressures (5, 10 and 15 MPa). We can observe a good evaluation of the fracture toughness in mode II (around 3 MPa.m0.5). Nevertheless, the mode II is still present for the pressures 5 and 10 MPa, and it is not inexistent for a 15 MPa pressure. Still in this case the influence of CO2 is low with values passing from 2.96 to 2.77 MPa.m0.5.The influence if the rock degradation by the CO2 presence on the crack propagation were studied by the help of a numerical model ENDO-HETEROGENE, that is present in the Code-Aster® calculation code. This model is base on the initiation and propagation of cracks in a heterogenic environmental where the parameter variability follows the 2 parameters Weibull probabilistic model (m and σ0). We exploited the possibility of the chemical degradation influence on the microstructure heterogeneity that is represented by the parameter m. The model shows that the changing of m influence on the crack number and dimensions by the maximum size of the crack didn't change. Putting this result in context, the Weibull parameters were evaluated for the intact and degraded rock. We observed that m changes from 8.55 to 8.52 and σ0 from 2.8 to 2.2 MPa. The numerical simulations show this variation is not enough to change the crack network that is formed after a load in a geological layer. The general results show that for a limestone reservoir the CO2 injection affect significantly neither the fracture toughness nor the probabilistic parameters. These results correspond to a 10 years period for a zone far from the injection point

Ces dernières années les développements des traitements thermomécaniques ont conduit à l'utilisation de l'alliage 718 à l'état DA (Direct Aged). Cette optimisation de l'alliage conduit de façon générale à une augmentation de la durée de vie en fatigue mais aussi de sa dispersion. L'objectif de cette étude est d'une part la compréhension des mécanismes d'amorçage en fatigue et d'autre part la modélisation de la durée de vie et de sa dispersion. Dans un premier temps une étude expérimentale des sites d'amorçage de fissures de fatigue a permis d'identifier les particules comme principale source d'amorçage pour l'alliage à grains fins. Des essais de traction interrompus ont par ailleurs montré que leur fissuration se produit lors du premier quart de cycle en fatigue. Des essais de comportement en fatigue ont ensuite été réalisés pour différentes tailles de grain. Enfin, des mesures directes de propagation de petites fissures en fatigue oligocyclique amorcées sur des micro-défauts d'électroérosion ont été réalisées à l'aide d'un microscope à grande distance focale. Cette technique a permis d'observer l'interaction de microfissures. Un modèle de durée de vie en fatigue est proposé. Il est basé sur la compétition entre trois mécanismes d'amorçage: l'amorçage sur particules surfaciques, internes et en stade I. L'amorçage sur particules est considéré instantané au passage d'une contrainte seuil. Le nombre de cycles à l'amorçage en stade I est déterminé à l'aide du modèle de Tanaka et Mura. Le modèle de propagation utilisé est celui de Tomkins, identifié à partir des mesures expérimentales de propagation de petites fissures. Le modèle proposé comporte trois niveaux: déterministe, probabiliste et probabiliste avec prise en compte des phénomènes de coalescence de petites fissures.

La rupture macroscopique d’un matériau intervient généralement lorsque des micro-défauts coalescent, plutôt que par la propagation catastrophique d’une seule fissure. Il est donc souhaitable d’étudier des configurations de rupture où de multiples fissures interagissent. Les paires de fissures en-passant (EP), où deux fissures parallèles croissent l’une vers l’autre, sont particulièrement intéressantes d’un point de vue applicatif. Cette configuration de rupture se retrouve aussi bien dans des situations naturelles (os, dorsales océaniques,…) qu’industrielles (génie civil, pièces métalliques,…). Malgré la diversité de tailles et de matériaux dans lesquels ces fissures existent, leurs trajectoires ont une forme typique en crochet quasi-universelle dont l’origine, résultant de l’interaction fissure-fissure répulsive puis attractive, est mal comprise. En particulier, le comportement répulsif initial semble mettre à mal la mécanique élastique linéaire de la rupture (MELR). Dans cette thèse, nous avons d’abord étudié les fissures EP dans le cadre de la MELR. L’étude de l’angle initial de déviation et la simulation de trajectoires a montré contre toute attente que la MELR permet de reproduire qualitativement la forme en crochet. Prédire précisément certaines caractéristiques, comme l’intensité de la phase répulsive, nécessite plus de finesse au niveau de la représentation du comportement matériau. Nous avons ensuite utilisé un modèle par champ de phase pour enrichir le modèle matériau. Les nouvelles trajectoires simulées étant fortement influencées par la longueur caractéristique du champ de phase, il est possible d’obtenir un modèle plus juste quantitativement. Une perspective intéressante reste de relier cette longueur à la microstructure du matériau / Macroscopic failure of a material happens generally through the coalescence of micro-defects rather than the catastrophic propagation of a single crack. It is therefore advisable to study fracture problems in which many cracks interact. The case of en-passant crack pairs (EP-cracks), two parallel and offset cracks approaching each other by propagating through their inner tips, presents a marked interest as these cracks can be found in various natural (bones, oceanic rifts,..) or industrial (civil engineering,…) situations. Despite the large variety of scales and materials in which these cracks are observed, their trajectories present a remarkably self-similar hook-shape. This shape result from the crack-crack interaction, first repulsive before becoming attractive, and its origin is poorly understood. In particular, the initial repulsive behaviour seems to question the validity of linear elastic fracture mechanics (LEFM). In this thesis, we first studied EP-cracks in the LEFM framework. The study of the initial kink angle and the simulation of crack paths showed against all expectations that LEFM is able to reproduce qualitatively the hook-shaped paths. Precise predictions of specific characteristics, such as the magnitude of repulsion, requires a more refined model of the material behaviour. We then used a phase-field model to augment the material representation. As they are strongly influenced by the characteristic length scale of the phase-field, the new simulated trajectories indicate that it is possible to develop a more quantitatively correct model. An attractive prospect is to link this characteristic length to the material microstructure

De nombreuses structures aéronautiques telles que les contacts aube/disque, rivet/tôle, assemblages frettés ou boulonnés subissent des endommagements de fretting fatigue dus à des sollicitations vibratoires. Ces sollicitations, qui combinent des chargements de contact de fretting (micro déplacements alternés) et de fatigue, peuvent induire des phénomènes de fissuration. L’objectif de cette thèse est d’identifier les mécanismes de propagation et d’arrêt de fissuration pour différentes configurations, impliquant des chargements de fretting et de fatigue. Différents aspects seront étudiés : - Les essais de fretting simple, fretting fatigue et fatigue seront corrélés de manière à mesurer certaines propriétés mécaniques de matériaux. Dans cette démarche, une méthode inverse permettant l’identification du seuil d’arrêt de propagation des fissures longues et courtes en fatigue à partir d’essais de fretting simple et fretting fatigue est introduite. - L’effet du rapport de charge est pris en compte afin de quantifier la fermeture de fissure pour les essais de fretting et fretting fatigue. Un nouveau modèle de fermeture sera proposé. - L’effet d’échelle est étudié grâce au développement d’une nouvelle machine de fretting fatigue permettant le suivi in situ des propagations de fissures sur des éprouvettes millimétriques. Le comportement des fissures courtes en fretting pendant un essai de fretting fatigue a été observé pour la première fois. L’idée principale de ce travail est de considérer que lors d’un essai en fretting simple, une condition d’arrêt de propagation est systématiquement atteinte. Les facteurs d’intensités de contraintes seuils en fatigue peuvent ainsi être extraits par une méthode inverse à partir des essais de fretting. La méthodologie adoptée consiste à mesurer la longueur de fissure maximale obtenue lors d’un essai de fretting correspondant à une condition d’arrêt de propagation. En jouant sur les chargements de fretting, les domaine des fissures courtes et longues sont étudiés. Pour chaque condition d’arrêt, le facteur d’intensité de contraintes seuil correspondant est calculé. Enfin, en traçant l’évolution de ce dernier en fonction de la longueur de fissure, une description complète des seuils d’arrêt de fissuration en fatigue peut être obtenue. Cette méthodologie est appliquée sur plusieurs configurations de fretting simple et est étendue aux essais de fretting fatigue. Ainsi une large gamme de rapports de charge peut être étudiée. Des essais conventionnels de fatigue propagation sur éprouvettes C(T) ont été réalisés de manière à valider complètement la démarche d’identification inverse des conditions d’arrêt de fissuration. Le manuscrit est divisé en six chapitres adoptant une évolution linéaire. Le chapitre 1 traite d’une revue bibliographique concernant la propagation des fissures courtes et longues en fatigue dans les matériaux métalliques, introduisant les phénomènes de fermeture. L’analyse est étendue à la propagation des fissures en fretting et fretting fatigue. Le chapitre 2 présente l’ensemble des techniques et méthodes expérimentales utilisées au cours de ce travail. Une analyse numérique et la méthode inverse d’identification des conditions d’arrêt de propagation sont introduites dans le chapitre 3. Les chapitres suivants traitent les différents résultats obtenus. Le chapitre 4 présente les essais de fretting simples menés sur différents matériaux métalliques. Une corrélation entre les conditions d’arrêt de fretting simple avec celles de fissures longues en fatigue est obtenue pour rapports de charge négatifs. Cette analyse est étendue aux rapports de charge positifs au chapitre 5 en couplant les essais de fretting simple, fretting précontraints et essais de fatigue C(T). Enfin, les effets d’échelle et la cinétique de propagation des fissures de fretting fatigue sont étudiés au chapitre 6. / Aircraft structures such as blade/disk, rivet/sheet and fretted or bolted assembly contacts are subjected to fatigue fretting damage caused by vibratory loads. These loads combining fretting (alternating micro displacements) and fatigue contact loading can induce cracks. The objective of this thesis is to identify the propagation and crack arrest mechanisms for different configurations involving fretting and fatigue loads. Various aspects will be studied : - Simple fretting, fatigue fretting and fatigue tests will be correlated in a way to measure some material mechanical properties. A reverse approach allowing to identify the long and short fatigue crack propagation thresholds from simple fretting and fretting fatigue will be introduced. - A new closure model taking into account the effect of loading ratio on crack closure in fretting and fretting fatigue tests will be proposed. - The scaling effect will be studied thanks to the development of a new fretting fatigue machine allowing for in-situ monitoring of the propagation of small scale cracks. The behavior of fretting short cracks has been observed for the first time in a fretting fatigue test. The main idea behind the current work is the consideration that for a simple fretting test, the crack will always lead to a crack propagation arrest condition. Threshold stress intensity factors can thus be extracted from fretting tests using a reverse method. The methodology used consists in measuring the longest fretting crack corresponding to a crack propagation arrest condition. Short and long crack regimes are studied by varying fretting loads and geometries. The corresponding threshold stress intensity factor is calculated for each arrest condition. A complete description of fatigue crack arrest thresholds can be obtained from a plot depicting the evolution of the stress intensity factor range as a function of crack length. This methodology has been applied on multiple simple fretting configurations and was extended to fretting fatigue tests allowing to study a large range of loading ratios. Conventional fatigue crack propagation tests were carried out on C(T) specimens in order to validate the reverse method used for crack arrest conditions. The present thesis is divided into six main chapters. Chapter 1 provides a complete literature review on short and long crack propagation in metallic materials introducing crack closure. It provides a treatment for both fretting and fretting fatigue including a comparative analysis. Chapter 2 provides an overview of the different techniques and methodologies used as part of this research project. The reverse method used for the identification of crack propagation arrest conditions as well as a numerical analysis are presented in Chapter 3. The following Chapters provide a treatment of the various results obtained. Chapter 4 focuses on simple fretting tests carried out on different metallic materials. A correlation between simple fretting and long fatigue crack arrest conditions was obtained for negative loading ratios. This analysis is extended to positive loading ratios in Chapter 5 combining simple fretting, prestressed fretting and C(T) fatigue tests. Finally, scaling effects and fretting fatigue crack propagation kinetics are studied in Chapter 6.

La fatigue induite par chargement cyclique est un mode d'endommagement majeur des métaux. Elle se caractérise par des effets environnementaux et de grandes dispersions de la durée de vie qui doivent être mieux comprises. Les matériaux analysés sont de type cfc : aluminium, cuivre, nickel et argent. Le comportement de marches naturellement créées en surface par le glissement cyclique de dislocations est examiné par simulations en dynamique moléculaire sous vide et sous environnement oxygène pour le cuivre et le nickel. Un phénomène de reconstruction est observé sur les marches en surface, qui peut induire une forte irréversibilité. Trois mécanismes de reconstruction des marches apparues en surface sont observés et décrits. L’irréversibilité de ces marches est ensuite analysé. Elles sont irréversibles pour des chargements expérimentaux, sauf arrivée de dislocations de signe opposé sur un plan de glissement directement voisin.Avec arrivée de dislocations sur des plans non voisins, l'irréversibilité s’accumule cycle par cycle et il est possible de reproduire l’apparition de fissures en surface dont la profondeur augmente graduellement.Un environnement oxygène modifie la surface (début d’oxydation) mais pas l’irréversibilité parce que l’oxygène n’a pas d'influence majeure sur les différents mécanismes liés à l’évolution du relief.Une estimation grossière de l'irréversibilité est faite pour des dislocations coin pures dans une bande de glissement persistante pour les matériaux dits ondulés. On obtient un facteur d’irréversibilité entre 0,5 et 0,75 pour le cuivre, sous vide et sous l’environnement oxygène, en accord avec des mesures récentes en microscopie à force atomique.La propagation de fissures est simulée en environnement inerte. Les fissures peuvent se propager à cause de l'irréversibilité des dislocations générées, liée à leurs interactions allant jusqu’à la création de jonctions. / Fatigue is one of the major damage mechanisms of metals. It is characterized by strong environmental effects and wide lifetime dispersions which must be better understood. Different face centred cubic metals, Al, Cu, Ni, and Ag are analyzed. The mechanical behaviour of surface steps naturally created by the glide of dislocations subjected to cyclic loading is examined using molecular dynamics simulations in vacuum and in air for Cu and Ni. An atomistic reconstruction phenomenon is observed at these surface steps which can induce strong irreversibility. Three different mechanisms of reconstruction are defined. Surface slip irreversibility under cyclic loading is analyzed. All surface steps are intrinsically irreversible under usual fatigue laboratory loading amplitude without the arrival of opposite sign dislocations on direct neighbor plane.With opposite sign dislocations on non direct neighbour planes, irreversibility cumulates cycle by cycle and a micro-notch is produced whose depth gradually increases.Oxygen environment affects the surface (first stage of oxidation) but does not lead to higher irreversibility as it has no major influence on the different mechanisms linked to surface relief evolution.A rough estimation of surface irreversibility is carried out for pure edge dislocations in persistent slip bands in so-called wavy materials. It gives an irreversibility fraction between 0.5 and 0.75 in copper in vacuum and in air, in agreement with recent atomic force microscopy measurements.Crack propagation mechanisms are simulated in inert environment. Cracks can propagate owing to the irreversibility of generated dislocations because of their mutual interactions up to the formation of dislocation junctions.