Cette thèse entre dans le contexte des études portant sur l’endommagement laser des optiques en silice utilisées sur le Laser MégaJoule (LMJ) au CEA/CESTA. L’étude par spectroscopie de luminescence des défauts présents dans les micro-fractures sous surfaciques des pièces de silice polie, supposés être à l’origine de l’amorçage de l’endommagement laser, a été choisie pour cette recherche. Les micros fractures étant difficiles à détecter, nous avons créé des fractures modèles en faisant des indentations dans la silice. Une comparaison des spectres de luminescence sous excitation à 325 nm, proche de la longueur d’onde utilisée sur le LMJ, entre les indentations et les dommages laser dont l’analyse a donné lieu à des interprétations indiscutables dans la bibliographie, est proposée. Des expériences de luminescence à basse température ou sur des pièces acidées sont présentées pour compléter les informations obtenues sur les différents défauts observés. / Defects present in subsurface damage, supposed to be possible damage precursors, have been studied by luminescence spectroscopy. Because of the difficulty to detect micro cracks, we have selected a model cracks based on indentations. Luminescence spectra performed under a 325 nm excitation wavelength (experimental condition close to that used on the LMJ) are be compared on indentation as well as laser damages. Luminescence experiments at low temperature and on etched samples are reported in order to complete data obtained for the different observed defects.

This thesis describes the results of the experimental investigations into some new geometrical configurations in plate-like structures materialising one-dimensional (1D) acoustic black holes for flexural waves (wedges of power-law profile) and two-dimensional (2D) acoustic black holes for flexural waves (circular indentations of power-law profile). Such acoustic black holes allow the user to reduce the amplitudes of the vibration responses of plate-like structures to a maximum effect, while not increasing the mass of the structures. This thesis also suggests some new real world practical applications for this damping technique. Initially, the effects of geometrical and material imperfections on damping flexural vibrations in plates with attached wedges of power-law profile (1D black holes) were investigated, demonstrating that this method of damping is robust enough for practical applications. Then, damping of flexural vibrations in turbofan blades with trailing edges tapered according to a power-law profile has been investigated. In addition, experimental investigations into power-law profiled slots within plates have been also conducted. Another important configuration under investigation was that of circular indentations (pits) of power-law profile within the plate. In the case of quadratic or higher-order profiles, such indentations materialise 2D acoustic black holes for flexural waves. To increase the damping efficiency of power-law profiled indentations, the absorption area has been enlarged by increasing the size of the central hole in the pit, while keeping the edges sharp. The next step of investigation in this thesis was using multiple indentations of power-law profile (arrays of 2D black holes). It was shown that not only do multiple indentations of power-law profile provide substantial reduction in the damping of flexural vibrations, but also a substantial reduction in radiated sound power. The experimental results have been obtained also for a cylindrical plate incorporating a central hole of quadratic profile. They are compared to the results of numerical predictions, thus validating the results and the experimental technique. Investigations into the effects of indentations of power-law profile made in composite plates and panels and their subsequent inclusion into composite honeycomb sandwich panels are also reported. These indentations again act as 2D acoustic black holes for flexural waves and they effectively damp flexural vibrations within the panels. It was also demonstrated that these indentations can be enclosed in smooth surfaced panels and that no additional damping layer is required to induce the acoustic black hole effect in composite structures. In conclusion, it has been confirmed in this thesis that one and two-dimensional acoustic black holes represent an effective method of damping flexural vibrations and reducing the associated structure-borne sound. Furthermore, this thesis has shown that acoustic black holes can be efficiently employed in practical applications, such as trailing edges of jet engine fan blades, composite panels, and composite honeycomb sandwich structures.

Cette thèse entre dans le contexte des études portant sur l'endommagement laser des optiques en silice utilisées sur le Laser MégaJoule (LMJ) au CEA/CESTA. L'étude par spectroscopie de luminescence des défauts présents dans les micro-fractures sous surfaciques des pièces de silice polie, supposés être à l'origine de l'amorçage de l'endommagement laser, a été choisie pour cette recherche. Les micros fractures étant difficiles à détecter, nous avons créé des fractures modèles en faisant des indentations dans la silice. Une comparaison des spectres de luminescence sous excitation à 325 nm, proche de la longueur d'onde utilisée sur le LMJ, entre les indentations et les dommages laser dont l'analyse a donné lieu à des interprétations indiscutables dans la bibliographie, est proposée. Des expériences de luminescence à basse température ou sur des pièces acidées sont présentées pour compléter les informations obtenues sur les différents défauts observés.

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L'objectif de cette étude s'inscrit dans une démarche de développement de céramiques apatites phosphocalciques et de leur évaluation biologique. Les matériaux étudiés sont des hydroxyapatites silicatées ou carbonatés denses en monophasées. Il s'agit d'un travail interdisciplinaire, qui va de la synthèse et la mise en œuvre de matériaux céramiques à la biomécanique cellulaire et les essais de cultures cellulaires in vitro. La dimension originale du projet concerne le suivi de la réponse des cellules osseuses déposées sur ces céramiques par l'indentation à l'aide d'un AFM. Ces travaux montrent d'une part, que la bioactivité des matériaux étudiés était semblables et d'autre part, que la relaxation de cellules ensemencées sur TA6V et hydroxyapatite stochiométrique suivent une loi puissance (exposant ≈ 0.2) sur 2-200 secondes. La méthode originale utilisée montre par ailleurs que la relaxation d'une fibre d'actine est différentiable de la relaxation de la membrane cellulaire.