Dans ce travail, l'effet de la taille des cellules sur les propriétés de compression des mousses de caoutchouc de silicone avec des cellules sphériques a été étudié expérimentalement. Les mousses ont été fabriquées en utilisant une résine de silicone et des billes de polystyrène expansé (EPS) par une nouvelle technique. Les billes ont été mélangées avec la résine réactive et le mélange a été laissé à température ambiante jusqu'à ce que la résine soit durcie. Ensuite, le matériau solidifié a été chauffé pour rétracter les billes et former la structure cellulaire. Trois mousses différentes avec des tailles de cellules différentes, allant d'environ 1 mm à environ 2 mm, ont été fabriquées et testées sous compression quasi-statique. Pour chaque échantillon, le module de compression par rapport au poids et la résistance à la compression par rapport au poids ont été obtenus. Enfin, ces valeurs ont été comparées entre elles pour déterminer l'effet de la taille des cellules sur les propriétés de compression. Les résultats montrent que l'augmentation de la taille des cellules augmente la rigidité. Par exemple, l'augmentation de la taille des cellules de 1 mm à 1,5 mm à densité constante (480 kg/m³) augmente le module de compression de 17%, tandis que la contrainte de compression à 50% de déformation augmente de14%. De tous les résultats obtenus, on peut conclure que parmi les mousses de caoutchouc à cellules fermées ayant la même composition de matrice et des densités similaires, mais des tailles d'alvéoles différentes, celle ayant la plus petite taille d'alvéole donne les propriétés de compression les plus faibles par rapport au poids, tandis que celle ayant la plus grande taille d'alvéole donne le rapport le plus élevé lorsqu'elles sont lentement comprimées. / In this work, the effect of cell size on the compressive properties of silicone rubber foams with spherical cells was experimentally studied. The foams were made using a silicone resin and expanded polystyrene beads (EPS) through a novel technique. The beads were mixed with the reactive resin and the mixture was left at room temperature until the resin was cured. Then, the solidified material was heated up to shrink down the beads to form the cellular structure. Three different foams with different cell sizes, ranging from about 1 mm to about 2 mm,were made and tested under quasi-static compression. For each sample, the compressive modulus to weight ratio and compressive strength to weight ratio were obtained. Finally, these values were compared between them to determine the effect of cell size on the compressive properties. The results show that increasing the cell size increases the stiffness. For example, increasing the cell size from 1 mm to 1.5 mm at constant density (480 kg/m³) increases the compressive modulus by 17%, while the compressive stress at 50% strain increasesby 14%. From all the results obtained, it can be concluded that among the closed cell rubber foams having the same matrix composition and similar densities,but different cell sizes, the one having the smallest cell size gives the lowest compressive properties to weight ratio, while the one with the largest cell size gives the highest ratio when they are slowly compressed.

Les nouvelles méthodes de réparation et de réhabilitation des structures ont toujours préoccupé les ingénieurs civils. Le climat rigoureux de notre pays, et le vieillissement rapide de nos structures qui en résulte, amènent des coûts énormes pour les propriétaires des structures. L'utilisation des matériaux composite s'avère une méthode de plus en plus courante lors de la réfection des structures en béton armé. En effet, ces matériaux ne sont utilisés que depuis environ dix ans, mais ils ont su démontrer jusqu'à maintenant de nombreux avantages. L'objectif de cette recherche est de décrire le comportement des poutres en béton armé renforcées avec des matériaux composites. Le collage de ce type de matériaux sur les poutres en béton armé permet d'augmenter leur résistance ultime en flexion et en cisaillement. À ce jour, il n'y a pas de norme concernant la conception d'un renforcement avec ces matériaux. Ce mémoire propose alors un modèle permettant de prédire le comportement des poutres en béton armé renforcées avec ces matériaux et suggère une méthode de conception pour le renforcement en flexion et en cisaillement. Les modèles expliqués se basent sur les normes existantes de béton armé, mais considèrent l'ajout du matériau composite sur le comportement de l'ensemble. Les modèles étudiés ont permis l'élaboration de logiciels d'analyse qui permettent d'aider les concepteurs à bien utiliser ces nouveaux matériaux. Ainsi, avec la description des méthodes de conception et de leur validation avec les résultats obtenus en laboratoires par Lamothe (1999), les ingénieurs ont maintenant une référence supplémentaire pour effectuer les calculs de conception et utiliser adéquatement ces matériaux d'avant-garde que sont les composites.

Les progrès de la fabrication additive (polymère ou métal) ont réanimé l’intérêt pour les matériaux architecturés de type treillis. Nous avons choisi d’étudier les réseaux bi-dimensionnels réguliers les plus simples et constitués de triangles. Les cotés des triangles sont modélisés par des barres en supposant les jonctions articulées ou des poutres pour des jonctions rigides. Une structure en treillis peut être définie comme la combinaison d’un réseau et d’un motif où le motif représente l’épaisseur des barres aux sommets du triangle. Toutes les combinaisons possibles de réseaux triangulaires et de motifs en 2D sont étudiées. En 2D, le tenseur d’élasticité possède 4 groupes de symétrie qui peuvent être distingués en utilisant les invariants de Viannello. À l’aide de ces invariants, nous avons calculé les relations (géométriques et mécaniques) que doivent satisfaire les barres et les poutres pour chaque groupe de symétrie. La thèse confirme le résultat connu qu’une structure de barre ne peut représenter que l’élasticité de type Cauchy (matériaux pour lesquels C1122 = C1212) alors qu’une structure de poutres est des plus générales. On montre finalement qu’en choisissant des raideurs de barres ou de poutres appropriées, il est possible d’obtenir une classe de symétrie élastique supérieure à la symétrie du réseau seul. / Néant

Un des points clés pour l’utilisation sur le long terme des SOEF et SOFC est l’étanchéité. Les solutions de scellement les plus répandues sont des matériaux rigides de type vitreux. Ils présentent l’inconvénient de se fissurer lorsqu’ils sont soumis à des cycles thermiques. Ceci est dû aux différences de CET entre les composants métalliques ou céramiques et les matériaux vitreux. L’autocicatrisation est une solution prometteuse pour pallier ce problème, deux mécanismes existent : intrinsèque et extrinsèque. L’autocicatrisation intrinsèque de matériaux vitreux est basée sur leur ramollissement. Nous avons développé une formulation de joints vitreux «pâteux» qui présente des propriétés autocicatrisantes, donc moins sensible aux différences de CET. La viscosité de ces verres a été estimée par microscopie de chauffage et leur stabilité a été caractérisée par DRX et microsonde de Castaing. L’autocicatrisation extrinsèque ne nécessite pas d’intervention extérieure. Elle est obtenue par ajout de particules cicatrisantes à la matrice vitreuse. Lors de l’apparition de fissures, les particules s’oxydent au contact de l’atmosphère pour former des oxydes qui donne in situ de nouveaux verres. Ces oxydes, fluides à la température de fonctionnement, s’écoulent dans la fissure, formant localement, par réaction, un nouveau verre. Des tests réalisés in situ par MEBE-HT ont permis de mettre en évidence le processus d’autocicatrisation. La formation de phases cicatrisantes a été caractérisée par microsonde de Castaing et par RMN. Un ensemble de caractérisations a été effectué afin de valider l’applicabilité de l’autocicatrisation extrinsèque aux joints de scellement vitreux. / A key point for using SOEC and SOFC in the long-term is the sealant. The most sealing solutions commonly used are rigid materials, particularly glassy seals. However, they have the disadvantage of cracking in operation when subjected to thermal cycles. This is mainly due to TEC differences between metal and ceramic components and glass materials. The self-healing is a promising solution to overcome this problem. Two mechanisms exist: intrinsic and extrinsic. The intrinsic self-healing of glassy materials is based on their softening at high temperature. We developed a formulation of viscous glass seal that exhibits self-healing properties at the operating temperature systems SOEC/SOFC. They are less sensitive to differences of TEC. The glass viscosity was estimated by hot stage microscopy and their stability under use condition has been characterized by XRD and Castaing microprobe. In contrast, the extrinsic self-healing requires no external intervention. It is obtained by the addition of healing particles in the glassy matrix. When cracks occur, the particles oxidize with atmosphere contact to form oxides and in-situ new glasses. We developed this extrinsic method from particles generating B2O3 and V2O5. These oxides, fluid at operating temperature 700-900°C, flow in the crack and form a new locally glass by reaction with glassy matrix. An in-situ test by HT-ESEM highlights the self-healing process. The formation of glass and crystal phases is characterized by Castaing microprobe and solid state NMR. A set of physico-chemical characterization was performed to validate extrinsic self-healing applicability in the SOEC/SOFC glassy seal.

Dans le but de promouvoir des accumulateurs Li-ion moins polluants, une alternative possible à l'utilisation des composés inorganiques consiste à recourir à des matériaux organiques électroactifs. En effet, les molécules organiques présentent l'avantage d'être aisément produites par des techniques organiques simples à partir des précurseurs abondants avec une réelle possibilité d'être issus de ressources renouvelables (biomasse). Dans ce contexte, le sujet se concentre sur l'identification et le développement des matériaux électroactifs organiques capables de réagir à hauts potentiels (3 V vs. Li+/Li) comme à bas potentiels (0,5 < E < 1,0 V vs. Li+/Li) pour application en tant qu'électrodes positive et négative, dans le but de développer une batterie Li-ion "tout-organique" capable d'offrir une tension nominale d'au moins 2 V. Une approche d'ingénierie moléculaire a été appliquée pour moduler les performances électrochimiques notamment le potentiel redox. Dans une première partie, des substituants électroattracteurs (type sulfonates) ont été introduit sur des structures énolates lithiées offrant des matériaux organiques réservoirs de lithium stables à l'oxygène, en particulier le Li4-p-DHBDS (3,25 V vs. Li+/Li). Dans une deuxième partie, des substituants électrodonneurs (+I) tels que méthyle et alcyne, et d'autres électrodonneurs (+M) tels que amine, méthoxy et brome ont été introduit sur des systèmes carboxylates type téréphtalates. Il s'est avéré que le substituant inductif donneur (+I) est plus intéressant pour baisser le potentiel comme observé pour le composé Li2-DMT (0,72 V vs. Li+/Li, une baisse de 110 mV en comparaison le téréphtalate de lithium). Ce travail s'est conclu par la réalisation d'un test préliminaire d'une batterie complète "tout-organique-rocking-chair" offrant une tension de sortie d'environ 2,5 V / To promote low emission electrochemical energy storage systems, a possible alternative consists in partially moving away from inorganic-based to organic-based redox-active electrode materials. Indeed, organic molecules present the advantage to be easily synthesized from abundant raw materials coupled with the real possibility of being derived from renewable resources (biomass). To that extent, the topic is focused on the identification and the development of redox-active organic materials able of being charged at high potentials and being discharged at low potentials for positive and negative electrode applications, with the aim of developing an "all-organic" Li-ion battery able to deliver a working voltage of at least 2 V. A molecular engineering approach has been applied to tune the electrochemical performances in particular the redox potential. Firstly, electron-withdrawing substituents (sulfonates) have been incorporated on lithiated enolate-based backbones offering lithium reservoir organic materials stable to oxygen, particularly the Li4-p-DHBDS (3,25 V vs. Li+/Li). Secondly, electron-donating substituents with inductive effect (+I) such as methyle and alkyne, and others with mesomeric effect (+M) such as amine, methoxide and bromine have been incorporated on carboxylate structures (terephthalate). It was found that substituents with inductive donating effect (+I) are quite interesting to lower the redox potential as observed with Li2-DMT (0,72 V vs. Li+/Li ; i.e, -110 mV in comparison with the lithium terephthalate). The work concluded with a preliminary test of an "all-organic-rocking-chair" battery operating at an average working voltage close to 2,5 V

L'objectif des travaux réalisés est de développer des stratégies de contrôle pour une suspension active de véhicule automobile. Pour atteindre cet objectif, différents modèles analytiques ont été mis au point pour simuler la réponse de la suspension à différentes perturbations. Ces modèles comprennent les éléments passifs représentant le véhicule, les actionneurs et les différentes lois de contrôle étudiées. Au cours des travaux, les principales stratégies utilisées dans la littérature ont été évaluées afin de cibler les avantages et les inconvénients leur étant reliés. Suite à ces résultats, un système actif incluant des capteurs de mouvement de suspension, des gains fixes et des filtres d'ordre limités a été développé en utilisant les algorithmes génétiques. Les résultats obtenus montrent une amélioration appréciable de la performance pour un modèle de véhicule à quatre degrés de liberté.

La physique des hautes pressions, et particulièrement la mesure des équations d'état, s'est développée pour répondre aux besoins d'autres disciplines où la connaissance quantitative du comportement de la matière fortement comprimée est fondamentale. Ainsi, en géophysique, la compréhension de la structure interne de la terre1 dépend de l'équation d'état du fer et de ses propriétés physiques 2 . Une situation similaire se rencontre en planétologie pour d'autres éléments (structure de Jupiter et équation d'état de l'hydrogène3 , structure d'Uranus et équation d'état de l'eau4 ...). Plus généralement, l'équation d'état des matériaux constituant un objet astrophysique intervient nécessairement dans l'étude théorique de sa structure interne pour fermer le système des équations de l'hydrostatique5 .

En vue d'une étude ultérieure du comportement dynamique des matériaux viscoélastiques, une première étape est réalisée comportant une analyse théorique qui conduit à la détermination de la première fréquence propre d'un disque diamétralement soumis à un régime d'excitation sinusoïdale. Par tant de l'évaluation du champs statique des contraintes, un champs de déformations et de déplacements en est déduit. Formant l'hypothèse que ce dernier champs représente l'amplitude du déplacement dans le cas d'une excitation sinusoïdale, l'énergie cinétique du disque en est évaluée au moyen d'un ordinateur, de même que l'énergie potentielle déduite a partir du champs de contraintes. Le quotient de Rayleigh par la suite permet d'obtenir la première fréquence de résonnance correspondant aux conditions limites imposées. On montre que cette fréquence est une^ fonction des propriétés élastiques du matériau et du rapport a/R où "a" est la largeur de contact sur le disque sollicité et "R" est le rayon du disque. Des graphiques sont présentés qui illustrent la dépendance de cette fréquence a ce dernier rapport. La réponse en fréquence de disques de divers matériaux est présentée dans ce rapport. Certains calculs permettent de vérifier que les fréquences de résonance observées sont approximativement en accord avec la théorie.

In the aerospace industry, composite structures design rules and admissible criteria are not well known for strength sustainability after impact induced damage. Predictive numerical tools are thought to be used to reduce design and certification time and costs, and to determine links between the inner behaviour of the material and the outer designable behaviour of structures. In this frame, it is aimed in this study to compare real tests damage measurements and two kinds of numerical damage predictions: one with geometrical openings for delamination discontinuity modelling, and one without any mesh opening that represents damage in a continuous way. Our attention is focused on two types of pre-impregnated unidirectional materials: T700/M21S and T800/M21S both strain rate sensitive because of a high percentage of thermoplastics in the M21 resin. Quasi-static and dynamic characterization tests have been carried out on balanced angle ply [±θ] laminates using Split Hopkinson's Pressure Bars. A saturation of through ply cracking has been outlined and strain rate effect on T800/M21S coupons' strength has been established up to medium strain rates. User defined cohesive finite elements are implemented in the non-linear explicit finite element analysis (FEA) code LS-DYNA® to model the dynamic delamination opening. At the same time a user defined deterministic continuous damage unidirectional composite material model is developed on the basis of the Matzenmiller-Lubliner-Taylor model widely used for woven composites. Initiation and growth of damage are predicted up to saturation and fracture for various pure and coupled damage mechanisms including delamination and matrix cracking, with criteria based on the experimental characterization. Impact induced damage from experimental measurements and numerical predictions are compared for T800/M21S aeronautical samples impacted at different energy levels. The effect on internal damage and residual indentations of 2 different masses and velocities has been evaluated. It is shown that the cohesive discontinuous delamination and the continuous damage coupling numerical models give both a good prediction of the global flexural behaviour of the structure. Spatial extension in shape and dimensions of damage through the plates' thickness is well predicted by the continuous model while the cohesive model is more diffusive leading to "isotropic" delamination predictions. Also, the continuous model gives better correlations between predicted and measured residual indentations after impact.

L’objectif de ce travail de thèse consiste à la modélisation du comportement mécanique des matériaux cimentaires, tel que la pâte de ciment et le béton qui sont soumis à la carbonatation et à la lixiviation. Ces réactions chimiques entre le matériau cimentaire et le milieu agressif environnant entraînent des changements dans la microstructure du matériau et par conséquent sur le comportement mécanique et peut ainsi avoir un impact important sur la durabilité des structures. Pour la caractérisation du comportement mécanique de ces matériaux chimiquement influencés, deux approches différentes sont proposées dans cette thèse: l'approche macroscopique et microscopique. Dans la première partie, une approche macroscopique est utilisée. L'intérêt est d'utiliser un modèle élastoplastique classique pour voir l'influence de la carbonatation et la lixiviation sur les paramètres élastiques et plastiques. Ce modèle est par la suite couplé avec un modèle d’interface pour décrire le comportement mécanique et le processus de rupture des matériaux cimentaires, prenant en compte la localisation des déformations sur une bande de cisaillement. Dans la deuxième partie, en prenant avantage des modèles micro-macro, il est possible de lier explicitement l'évolution de la microstructure durant la dégradation au comportement mécanique du matériau. Deux à trois étapes d’homogénéisations basé sur la méthode sécante modifie sont nécessaires pour aboutir au critère macroscopique. Les capacités prédictives des modèles micro-macro proposés ont été démontrés a travers une large validation expérimentale. / The objective of this thesis is to model the mechanical behavior of cement based materials, such as cement paste and concrete, which are subject to carbonation and leaching. These chemical reactions between the cementitious material and the surrounding aggressive environment lead to changes in the material microstructure and consequently on the mechanical behavior, and can have a significant impact on the durability of structures. To characterize the mechanical behavior of these chemically influenced materials, two different approaches are proposed in this thesis: the macroscopic and microscopic approach. In the first part, a macroscopic approach is used. The interest is to use a classical elastoplastic model to see the effect of carbonation and lixiviation on the elastic and plastic parameters. This model is then coupled with an interface model to describe the mechanical behavior and the failure process of cementitious materials, taking into account the localization of deformations on a shear band. In the second part, by taking advantage of micro-macro models, it is possible to explicitly link the microstructure evolution during the degradation to the mechanical behavior of the material. Two or three homogenization steps based on the modified secant method are needed to reach the macroscopic criterion. The predictive capabilities of micro-macro models proposed here have been demonstrated through a wide experimental validation.