Resumo: O presente trabalho estudou a influência da energia do pulso de soldagem, no caso processo laser de Nd:YAG operando no modo pulsado, na soldagem de duas lâminas finas com 100 μm de Hastelloy C-276, utilizado no revestimento de sensores que trabalham em ambiente corrosivo da indústria sucroalcooleira, química petroquímica e alimentícia. Utilizou-se energia de pulso de 1,0 Joule a 2,25 Joules, com incremento de 0,25 Joules com a velocidade de soldagem de (ν) taxa de repetição (Rr) fixas de 525mm/min e 39Hz respectivamente e largura temporal de 4 ms. As soldas foram realizadas com proteção gasosa de argônio. Foram realizadas análises macrográficas e micrográficas das juntas soldadas, através de secções transversais das mesmas e ensaios de microdureza Vickers e ensaio de tração. Os resultados obtidos mostraram que o controle da energia do pulso, em processo de soldagem por laser de lâminas finas é de fundamental importância para a geração de juntas soldadas livres de descontinuidades. Os parâmetros geométricos da junta soldada, tais como largura do cordão, largura de união e profundidade do cordão, aumentaram em função do aumento da energia do pulso. O processo mostrou-se muito sensível à formação de porosidade e à presença de gap entre as lâminas / Abstract: This work measured experimental investigations were carried out using a pulsed neodymium: yttrium aluminum garnet laser welding to examine the influence of the pulse energy in two thin foil welding with 100 μm thickness, employed to cover sensors that work in corrosive environment of the sugar and alcohol industry,chemical petrochemistry and nourishing. The pulse energy was varied from 1,0 to 2,25 J at an increment of 0.25 J and an increment of 0.25 Joules with a welding speed and(ν) repetition rate (Rr) fixed 525mm/min and 39Hz respectively and 4 ms pulse duration. The specimens were laser-welded in an argon atmosphere. The welds were analyzed by macroscopic and microscopic observations using optical microscopy and micro hardness and tensile test. The results indicated that pulse energy control, in laser welding of thin foils, is of considerable importance for weld quality since it can generate discontinuities free weld joints. The geometric parameters of the welded joints like bead width, connection width and bead depth increased with the pulse energy increasing. The process showed very sensitive to porosity formation and gap between couple / Orientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Coorientador: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Alessandro Roger Rodrigues / Banca: Ricardo Cury Ibrahim / Mestre

Cette thèse vise à analyser expérimentalement une structure flexible et légère dans différents régimes d’écoulement, dont le régime cavitant. Un protocole expérimental a donc été mis en place afin de caractériser le comportement hydroélastique d’un profil NACA 0015 en polyoxyméthylène (POM) et de le comparer à un profil en acier inoxydable considéré comme « rigide ». Des mesures en écoulement subcavitant ont été réalisées : chargement hydrodynamique, contraintes, déformées statiques, réponse vibratoire et champ de vitesse ont été mesurés pour les deux matériaux. Enfin, une analyse vibratoire a été menée en écoulement cavitant. Ces mesures nous ont permis de constater que les déformées statiques du profil flexible sont similaires aux déformations observées sur une poutre encastrée : la flexion est la déformation principale et la torsion est faible. Toutefois les performances du profil flexible sont moins bonnes que pour un profil rigide : la portance diminue tandis que la traînée augmente. D’autre part, il apparaît que la dynamique du profil est contrôlée par l’écoulement. En effet, lorsque l’incidence du profil est proche de l’angle de décrochage, une fréquence liée au détachement tourbillonnaire apparaît sur les spectres de vibration des profils. Elle conduit à une réduction des fréquences propres liées à la flexion : si l’influence de cette fréquence sur le profil rigide reste faible à basse vitesse, sa proximité avec la fréquence propre du profil flexible conduit à un lock-in. Celui-ci se produit également en écoulement cavitant : lorsque la poche de cavitation devient instable, sa fréquence d’oscillation devient très énergétique et prend le contrôle de la dynamique du profil flexible. Le lock-in prend fin quand une supercavitation se développe autour du profil. Il conduit à une augmentation de la masse ajoutée au profil alors qu’elle devrait diminuer en présence de vapeur d’eau. / This work deals with an experimental analysis of a flexible and light lifting profile for various flow conditions, including cavitation. An experimental protocol was set up to study a flexible NACA 0015 made of polyoxymethylene (POM) and compare its behaviour with a foil made of steel, which is considered as rigid. The forces, strains, stresses and vibrations of the foils were measured, as well as the velocity field. Moreover, a vibratory analysis was performed in cavitating flow. The flexible foil behaves like a built-in beam : the deformations corresponds to predictions from the beam theory, with high bending and low twisting. These deformations imply lower lift and higher drag compared to the rigid foil. The vortex shedding frequency appears on the vibration spectra near stall. It increases with flow velocity and leads to a decrease of the natural bending frequency. But flexibility involves lower natural frequencies : the first bending frequency of the flexible foil is 3.5 times lower than the rigid one. This allows lock-in between the first bending frequency of the flexible foil and the vortex shedding frequency. Lock-in occurs in cavitating flows too : when cavitation becomes unstable, it oscillates with a frequency close to the bending natural frequency of the flexible foil. This lock-in ends when the cavitation number is low enough, what leads to a decrease of the cavitation oscillation frequency. In those conditions, the added mass of the flexible foil does not decrease with the cavitation number as the added mass of the rigid foil.

The training of movement procedures to increase the skills of athletes is a fundamental part of competitive sports. A realistic training, supported by technical equipment provides athletes a better success of training and is requested by trainers and training centers all over the world. Especially in winter sports, like luge or bob, a realistic training simulation is not always possible and demands adaptations of specific training procedures. As a part of this article, a new multilayer slide-foil will be presented, which allows athletes an even more realistic training. For this purpose the structure and production process of the foil composite will be shown, as well as results of the tribological behaviour of the foil. / Das Training von Bewegungsabläufen, zur Steigerung von Fähigkeiten, ist ein fundamentaler Bestandteil im Leistungssport. Ein realistisches Training, unterstützt durch technische Systeme, ermöglicht es Athleten optimale Trainingserfolge zu erzielen und wird dementsprechend von Trainern und Leistungszentren überall auf der Welt gewünscht. Insbesondere in Wintersportarten, wie z. B. Rennrodeln oder Bobfahren, kann dies allerdings nur bedingt realisiert werden und erfordert oftmals Abstriche bei der Trainingsgestaltung. Im Rahmen dieses Beitrags wird daher eine mehrschichtige Verbundfolie vorgestellt, welche den Athleten ein realistischeres Training ermöglichen soll. Hierzu werden zum einen der Aufbau und die Herstellung des Folienverbundes erläutert sowie tribologische Untersuchungsergebnisse präsentiert.

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<p dir="ltr">Laser-induced acoustic desorption (LIAD) is an evaporation technique that allows for thermally labile, nonvolatile neutral compounds to be vaporized without the need for derivatization or excessive heating. After a thin coating of a sample is applied to a titanium foil, the opposite side of the foil is subjected to laser irradiation to desorb neutral compounds from the opposite side into the gas phase. LIAD shows great potential for facilitating the analysis of a wide variety of compounds when coupled with molecular rotational resonance (MRR) spectroscopy. In this work, a few model compounds were chosen based on previous research to optimize the sample preparation and foil deposition methods for LIAD/MRR spectroscopy. One possible strategy to maximize the MRR signal is attempting to generate amorphous samples on the foils instead of ordered, crystalline samples. Changing the solvents used for dissolution of the compounds and freeze-drying the sample before deposition were also investigated.</p>

The radioactive ion implantation wear measuring method (RII) has been used for many years as a tool to make highly sensitive real-time in-situ measurements of wear and corrosion in metallic or ceramic materials. The method consists of the controlled implantation of radioactive ions of limited decay time in a thin layer at the surface of the material. The progressive abrasion of the material results in a decline in radioactivity which is followed to monitor material losses. The application of RII to control the wear of polymers is potentially of interest, but it has been lagging behind because of uncertainties related to possible changes in material properties during and after the implantation, and to the exact shape of implantation profiles. In this thesis, we investigate these issues on two thermoplastic elastomers typically used for making the soles of sport shoes, among which one contains radiation-sensitive unsaturated bonds, using as ions 7Be, 7Li and Kr. The results of the sample characterisation indicate that the 7Be and 7Li implantations, under properly-selected conditions, do not induce significant modifications in the materials. The implantation of a stack of polymer thin films and the activity measurements performed to determine the implantation profile are also presented. The experimental results on the ion implantation profiles and the determination of calibration curves are presented and discussed in comparison with simulated results. The results indicate that it is possible to predict the implantation profile by means of simulations. This bodes well for the application of the RII method to polymer materials. In the last part, an experimental study is presented regarding the possible redistribution of the implanted 7Be after implantation. Since very few existing experimental techniques are able to detect light elements implanted in polymer targets at fluences less or equal to 1012 cm-2, with implantation depths of a few µm, a new method is presented, which implies the use of plasma etching techniques in order to remove layers of polymers and measuring the remaining activity after each step. Our results indicate that a redistribution of the implanted ions takes place during the implantation process, resulting in a scrambling of the initial implantation profile. Nevertheless, provided a suitable methodology be used, wear measurements in polymers by using the RII method are still possible, as we propose in the thesis.

Le CO2 est un produit des nombreuses voies métaboliques intervenant lors de l’affinage des fromages. Ce composé gazeux se dissous et diffuse dans les différents constituants du fromage (notamment phase grasse et phase aqueuse) et affecte la qualité finale du produit. La production et le gradient de CO2 sont considérés comme la force motrice de la croissance des « trous » ou « yeux » dans les fromages à pâte pressée non cuite sujet à fermentation propionique. Dans ce cas là, la perte de CO2 du fromage vers l'atmosphère pendant la phase de maturation est limitée par le conditionnement du produit dans un emballage barrière aux gaz. Malgré l’extrême importance de cette molécule lors de l'affinage de ce type de fromages, son taux de production, sa solubilité et sa diffusivité dans la pâte fromagère ont été très peu étudiés et abordés par la communauté scientifique travaillant dans le domaine. L'objectif de ce travail de thèse est donc de caractériser la solubilité, la diffusivité et le taux de production du CO2 dans des fromages modèles à pâte pressée non cuite. L’effet de la composition chimique du produit (teneur en sel, en eau, etc.) et de différentes variables de maturation (la température et le temps d’affinage) a été systématiquement évalué pour ces trois grandeurs. La perméabilité de l’emballage utilisé pour l’affinage a également été mesurée dans des conditions « industrielles » (emballage entier, incluant l’effet du scellage et de la rétraction à chaud, gradient d’humidité et de gaz correspondants à ceux rencontrés lors de l’usage, etc.). Toutes les variables de composition et de maturation de fromage étudiés ont montré un impact significatif mais d’amplitude variable sur la production de CO2 et les coefficients de transfert (diffusivité et solubilité). Par exemple la solubilité du CO2 dans le fromage diminue linéairement avec la température, tandis que la production de CO2 augmente exponentiellement et que la diffusion du CO2 suit une fonction quadratique. Les coefficients évalués ont été utilisés comme paramètres d'entrée d'un modèle mathématique développé dans le cadre de ce travail dans le but de décrire l’évolution des gradients de CO2 en fonction du temps au sein du fromage (fromage aveugle, i.e. sans « trous » mais avec fermentation propionique). Une analyse préalable effectuée sur les paramètres d'entrée du modèle a mis en évidence la très grande importance de la production du CO2 sur les gradients de CO2 formés dans le fromage par rapport aux autres paramètres de transfert. Nous avons développé le premier modèle couplant transfert de CO2 par perméation, transport et production de CO2 dans un produit dense, solide. Ce modèle a été validé expérimentalement sans ajustement d’aucun paramètre sur un fromage aveugle dans différentes conditions. Le modèle s’est révélé très robuste et prédictif des phénomènes de production et de diffusion de CO2 à l'intérieur de la pâte de fromage, ainsi que de la perméation à travers l’emballage. Ce modèle est une première étape vers plus de connaissances des mécanismes mis en jeu lors de l’affinage d’un fromage à pâte pressée non cuite et constitue un premier outil pour une meilleure prise de décision par les industriels dans le domaine de l’affinage fromager. / CO2 is an end product of numerous metabolic pathways of the cheese microflora taking place during ripening. This gaseous compound can affect the final quality of most cheeses, depending on its ability to diffuse and dissolve in both their water and fat phase. For example, CO2 is considered as the driving force for eye growth in cheeses with propionic acid fermentation. In such type of product, the loss of CO2 from the paste to the atmosphere during ripening may be limited by wrapping the cheese in a barrier packaging (foil ripening) to favour eyes growth. Despite the great importance of this molecule during cheese ripening, its production rate, solubility and diffusivity have scarcely been investigated in literature. The objective of this PhD work was to experimentally assess CO2 solubility, diffusivity and production rate in model semi-hard cheeses in relation to the main composition and ripening variables: salt and moisture content, temperature and cheese age, amongst others. The permeability of an industrial ripening foil was also assessed at different temperatures and in conditions of industrial relevance. All studied composition and ripening variables were found to significantly affect the CO2 production and transfer coefficients, but in a different way. For example increasing temperature was found to linearly decrease CO2 solubility in the cheese, while the CO2 production exponentially increased and CO2 diffusion was described with a quadratic function. The assessed coefficients were used as input parameters of a mathematical model with the goal of describing the CO2 gradients occurring in a blind semi-hard cheese during industrial ripening. A simplified sensitivity analysis performed on the model input parameters highlighted the greater importance of CO2 production on the CO2 gradients formed in the cheese compared to the other transfer coefficients. We developed the first experimentally validated model with the attempt of predicting the phenomena of CO2 production and diffusion inside the cheese paste, CO2 transfer at the rind interface and its permeation via an industrial packaging during ripening.