Cette thèse vise à analyser le risque systémique sur les marchés futures de matières premières. En effet, plusieurs travaux de recherche mettent en évidence l'importance de ces futures dans la détermination du prix physique des matières premières. Leur incorporation dans la finance traditionnelle en tant qu'actif diversifiant a entraîné une évolution de leurs prix similaire à celles de différents actifs financiers depuis environ 2004. La question ayant motivé cette thèse a donc été de quantifier ce risque systémique (puisqu'affectant les matières premières, directement impliquées dans l'économie réelle), d'en voir précisément les moyens de transmission (quels marchés affectent quels autres marchés) et enfin de permettre d'en évaluer les conséquences, par exemple à partir de scénarii (stress tests). Elle permet donc de développer des outils de surveillance des marchés et pourrait donc contribuer à la régulation de ces marchés. / This thesis aims at studying systemic risk in commodity futures markets. A whole strand of the literature is dedicated to the "financialization of commodity markets", but also to the influence of the existence of futures markets on the spot price of their underlying asset. Indeed, since these commodity futures have been largely used by in asset management as diversifying assets, their financialization has raised concerns, especially seeing the evolution of their price, which seems to be similar to that of financial assets. My interest here is thus to quantify this systemic risk, provide a toolbox to assess the consequences of various scenarios (stress tests), but also to assess which markets should be monitored more closely (because they could threaten the real economy or the whole system).

Ce projet traite de l'effet des lignes de soudure sur le polypropylène renforcé de fibres de verre et moussé par injection. Une analyse morphologique au niveau des bulles et des fibres ainsi que des essais de résistance mécanique en flexion, en torsion et en traction ont été réalisés. L'analyse des photos prises au microscope électronique démontre une orientation des fibres parallèle à l'écoulement sauf à la ligne de soudure où elles sont perpendiculaires. De plus, la taille des bulles augmente en fonction de la réduction de la densité (40-53 ^m). L'analyse mécanique donne un aperçu de l'effet de la ligne de soudure et du moussage. En flexion ainsi qu'en traction, une chute radicale (entre 30 et 70%) des propriétés mécaniques des spécimens avec ligne de soudure a été observée dans la plupart des cas comparativement aux échantillons de même densité mais sans ligne de soudure. Les modules d'élasticité en torsion ont connu une légère hausse allant jusqu'à 14% pour les échantillons avec ligne de soudure en fonction de leurs homologues de même densité qui n'en possédaient pas. Ces deux situations s'expliquent par la morphologie des mousses et l'orientation préférentielle des fibres. Le but de cette recherche est de comprendre ce qui se passe au niveau de la ligne de soudure lorsqu'il y a un moussage en présence d'un renforcement de fibres.

Afin de développer un protocole d’essai standardisé et des outils analytiques facilitant la conception de réparations collées en biseau pour des structures composites aéronautiques primaires, le présent mémoire se concentre sur la caractérisation et la modélisation des performances de joints collés en composite de type lisse-escalier soumis à un effort de traction uni-axiale. Dans un premier temps, deux matériaux composites tissés, une toile (PW) et un satin (8-HS) pré-imprégnés de type plastique à renfort de fibre de carbone ont été testés en traction uni-axiale à température ambiante sec (TAS) et à température élevée sec (TES). Les données issues de cette caractérisation ont permis la modélisation numérique des réparations. Dans un deuxième temps, des réparations de type lisse-escalier ont été fabriquées sur des stratifiés en utilisant les matériaux composites PW et 8-HS en suivant la même séquence de plis quasi-isotrope ([+45°/0°/-45°/90°]2s) pour le parent et pour la réparation. Le film adhésif utilisé est le Cytec FM300-2M. L’effet des conditions environnementales et de l’angle de biseau (3°, 5.5° et 7.5°) sur les performances des réparations a été étudié. Les résultats des essais de traction ont révélé que l’angle de biseau a un impact significatif sur le mode de rupture de la structure réparée. Alors que la rupture s’est produite dans le composite pour les réparations avec un angle de biseau de 3°, une rupture en cisaillement de type cohésive a été observée pour les réparations pour les biseaux à 5.5° et 7.5°. Ce changement de mode de rupture a été retrouvé pour les deux conditions environnementales (TAS et TES). Comparativement au stratifié intact, une baisse non-significative de la rigidité a été notée pour tous les angles de biseau. Toutefois, l’augmentation de l’angle de biseau a conduit à une baisse significative de la restitution de la contrainte à la rupture comparativement à celle du stratifié d’origine, indiquant l’importance de l’angle de biseau sur l’intégrité de la structure des réparations adhésives de type lisse-escalier. Les essais de tractions à TES suggèrent qu’il n’y a qu’une très faible diminution de la rigidité et de la contrainte à la rupture pour les réparations à TES comparativement à TAS. Finalement, des analyses par éléments finis 2D dans l’épaisseur ont été conduites en utilisant ABAQUS Standard et Explicit. Une analyse élastique a tout d’abord été menée afin de prédire les distributions des contraintes de pelage et de cisaillement normalisées au milieu de l’adhésif, le long de la ligne adhésive, pour trois différentes configurations géométriques de jointure (lisse-lisse, lisse-escalier, escalier-escalier). Contrairement aux distributions de contraintes uniformes observées le long de la ligne adhésive de la configuration lisse-lisse, de forts et fréquents pics de contraintes de pelage et de cisaillement ont été observés pour les deux autres configurations. Ces observations ont mené à conclure que la modélisation d’un joint de réparation collé en biseau doit être conduite avec précaution. Émettre l’hypothèse que la surface adhésive du stratifié patch est lisse (i.e.: configuration lisse-lisse) alors qu’elle est en fait de type lisse-escalier implique de ne pas prendre en compte les pics de contraintes causés par les irrégularités géométriques de la surface adhésive du stratifié. Cela peut mener à la surestimation de la contrainte à la rupture de la réparation. Pour finir, une analyse élastique-plastique a été conduite en utilisant les modèles de plasticité et d’endommagement par cisaillement déjà implémentés dans ABAQUS. Ces modèles de plasticité et d’endommagement ont été utilisés pour le film adhésif seulement. Le matériau composite a été supposé linéaire élastique jusqu’à la rupture. Le critère des déformations maximales a été utilisé pour prédire la rupture du premier pli dans le composite. Les prédictions obtenues avec le modèle et les résultats expérimentaux ont montré de très bonnes corrélations. / This master’s degree thesis focuses on testing and modeling the bonded scarf-stepped composite joint performance under uniaxial tensile loading as part of the effort to develop testing protocols and analytical tools for the design of scarf bonded repair for primary aeronautical composite structures. First, plain weave (PW) and 8-harness satin (8-HS) carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) pre-preg composite materials were tested under uniaxial tensile loading at room temperature dry (RTD) and elevated temperature dry (ETD) conditions. The gathered characterization data was later used for the numerical modeling of the repairs. Furthermore, smoothed parent laminate bonding surface and stepped patch laminate bonding surface (scarf-stepped repairs were performed using both PW and 8-HS composite materials with matching quasi-isotropic ([+45°/0°/-45°/90°]2s) ply stacking sequence between the parent and the patch. The adhesive film that was used is the Cytec FM300-2M. The effects of environmental conditions and the influence of the scarf angle (i.e. 3˚, 5.5° and 7.5˚) on the performance of the bonded repairs were investigated. The tensile test results revealed that the scarf angle has a significant impact on the failure mode of the repaired composite part. While substrate failure occurred with a 3˚ scarf angle, cohesive shear failure was observed for the 5.5° and 7.5˚ angles. This change in failure mode is consistent both at RTD and ETD. When compared with the pristine laminate, an insignificant drop in stiffness was found regardless of the scarf angle. Although, increasing the scarf angle led to a significant drop in strength restitution in comparison with the pristine laminate. This indicates the importance of the scarf angle on the structural integrity of a scarf-step bonded repair. The tensile test results in ETD conditions suggest a slight decrease in stiffness and strength for both materials at ETD. Eventually, 2D through-thickness finiteelement analyses were also conducted using both ABAQUS Standard and Explicit. An elastic analysis was first performed to predict the distribution of normalized shear and peel stresses in the middle of the adhesive along the bondline for three different joint geometries (scarf-scarf, scarf-step and step-step). As opposed to the uniform stress distributions found along the bondline of the scarf-scarf configuration, high and frequent peaks of peal and shear stresses were found for both scarf-step and step-step configurations. These observations led to the conclusion that one must be particularly cautious when modeling a scarf joint bonded repair. Assuming that the patch laminate bonding surface is smoothed (i.e., scarf-scarf configuration) while it is actually stepped (i.e., scarf-step configuration) can lead to overestimating the overall repair strength since the high stress peaks caused by the geometric irregularities of the stepped patch laminate bonding surface would then be ignored. Furthermore, an elastic-plastic analysis was conducted using the already implemented plasticity and shear damage models in ABAQUS. These plasticity and damage models were used for the adhesive film only. The composite material was supposed to behave linear-elastically up to failure. The maximum strain criterion was used to predict the first ply failure in the composite. The predictions obtained with the model correlated very well with the experimental results.

Dans ce travail, du polyéthylène linéaire de densité moyenne (LMDPE) et des microcapsules Expancel ont été utilisés pour produire des mousses polymères avec un gradient de densité. En contrôlant indépendamment les plaques supérieure et inférieure d'un moule de compression à des températures différentes et en contrôlant le temps de moulage, des mousses symétriques et asymétriques ont été produites. Aussi, l’effet du type et de la concentration des agents gonflants sur le profil de densité et la morphologie (taille des bulles et la densité des bulles) des mousses a été étudié. Finalement, on rapporte et on discute les propriétés mécaniques en flexion et en tension en relation avec le profil de densité et la morphologie. / In this work, linear medium density polyethylene (LMDPE) and Expancel microbeads were used to produce density graded polymer foams using compression molding. By controlling independently the top and bottom plate temperatures in the mold, different temperatures and molding times were used to produce symmetric and asymmetric foams. The effect of blowing agent type and content were also studied to control the density profile and foam morphology (cell size and cell density) across thickness. Finally, the mechanical behavior in flexion and tension is reported and discussed in relation with foam morphology and structure.

Les complexes électrostatiques à base d'isolats de protéines de lactosérum (IPL) et de pectine faiblement méthylée (PFM) ont été étudiés en tant que matrice d'encapsulation d'ingrédients hydrosolubles. L'étude a porté sur la résistance des complexes IPL-PFM à différents traitements physiques, tels que l'homogénéisation et la pasteurisation, en fonction des paramètres de formation des complexes (mode d'acidification graduel ou spontané, concentration totale en biopolymères et ratio IPL:PFM). Des analyses de tailles, de charge, de turbidité, de morphologie et de concentration en thiamine encapsulée ont permis d'évaluer la stabilité des complexes durant l'entreposage. La pasteurisation des jus non homogénéisés réduit la stabilité des complexes IPL-PFM. Cependant, l'homogénéisation des complexes de ratio 1:1 formés selon un mode graduel réduit l'effet déstabilisateur de la pasteurisation sur les complexes et limite la perte en thiamine encapsulée. Les complexes électrostatiques présentent un potentiel intéressant pour la microencapsulation de produits nutraceutiques destinés aux produits acides. / Whey proteins isolate (WPI) and low-methylated pectin (LMP) electrostatic complexes were studied as an encapsulation matrix of water-soluble ingredients. The study aimed to evaluate the stability of WPI-LMP complexes subjected to various physical treatments, such as homogenization and pasteurization, according to the parameters of complexes formation, like the acidification mode (gradual or spontaneous), the total concentration in biopolymers and the WPI : LMP ratio. Size, charge, turbidity, microscopy and concentration of encapsulated thiamine measurements were made to characterize the stability of complexes during storage. The pasteurization of nonhomogenized juices decreases the stability of WPI-LMP complexes. However, the homogenization of 1:1 (WPI :LMP ratio) complexes obtained by gradual acidification reduced the damaging effect of pasteurization on the complexes and reduces the encapsulated thiamine loss. Electrostatic complexes offer a promising potential for the microencapsulation of charged nutraceutical compounds to be used in fruit juices and acidic products.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Une étude alimentaire menée en 1996 sur 614 Canadiens-Français adultes vivant à Montréal ayant rempli un journal alimentaire de 7 jours dans le contexte d'une enquête portant sur les habitudes alimentaires de 1450 personnes a révélé des niveaux élevés en matières grasses et faibles en fibres. Ces résultats ne rencontraient pas les recommandations nutritionnelles émises par Santé Canada. Suite à ces constatations, une étude fut planifiée afin d'expliquer les niveaux élevés en matières grasses et faibles en fibres chez un sous-échantillon des participants issus de l'étude de référence. L'objectif de la présente étude est d'identifier les sources alimentaires de ces deux composants nutritionnels chez les personnes âgées de 19-49 ans et de mesurer leur fréquence de consommation de 7 jours consécutifs en fonction des caractéristiques socio-démographiques. Le choix de cette tranche d'âge s'explique par le risque de déséquilibres alimentaires des jeunes adultes et la survenue des maladies cardio-vasculaires chez les plus âgés de cet échantillon. Pour examiner les sources alimentaires en matières grasses et en fibres, une analyse descriptive sur la banque de données issues de l'enquête sur les habitudes alimentaires des 360 Canadiens-Français âgés de 19-49 ans vivant à Montréal a permis d'apprécier davantage leur alimentation habituelle en qualité (sources en matières grasses et en fibres) et en quantité (en nombre de fois) consommées. Pour ce faire, tous les aliments ont été classifies selon leur regroupement alimentaire, rendant ainsi les données alimentaires utilisables lors des analyses statistiques. Pour mieux comprendre quels facteurs avaient une influence sur la prise alimentaire, des analyses de variance ont été effectuées. Ces analyses ont fait ressortir des différences dans la fréquence de consommation des groupes alimentaires sources des matières grasses et des fibres en semaine et fin de semaine, selon certaines caractéristiques socio-démographiques, notamment, la scolarité et le revenu. En ce qui concerne la source en matières grasses, on note que les femmes de 35-49 ans consommaient plus les viandes que les hommes du même âge (1,43 fois par jour, p<0,001) et le lait et produits dérivés par rapport à d'autres femmes moins âgées (1,42 fois par jour, p=0,014). Les hommes d'un niveau d'études collégiales mangeaient plus de poissons et fruits de mer que les femmes, plus en semaine qu'en fin de semaine (1,63 fois par jour, p=0,020). Cependant, les sujets qui n'avaient complété que le niveau d'études primaires ont consommé plus les œufs que ceux d'un niveau d'études collégiales (2 fois par jour, p=0,001). Aucune autre différence significative n'a été trouvée parmi les groupes fournissant les matières grasses. Quant à l'apport en fibres, ce sont les participants plus scolarisés, ayant fait des études universitaires, âgés de 25-34 ans qui marquent une différence de fréquence de consommation des fruits et jus de fruits par rapport à ceux qui avaient complété les niveaux d'études secondaires (1,63 fois par jour, p=0,001) et primaires (3,2 fois par jour, p=0,002). Les femmes âgées de 35-49 ans ont consommé les grains céréaliers plus que les hommes du même âge (1,25 fois par jour, p=0,003). On n'a relevé aucune autre différence significative dans les groupes alimentaires sources en fibres. Ces nouvelles informations pourraient clarifier les sources et expliquer les niveaux élevés en matières grasses et faibles en fibres observés dans l'étude de référence. Ainsi, les résultats de cette étude augmentent nos connaissances sur les facteurs influençant la consommation des matières grasses et des fibres, indispensables aux professionnels de la santé, épidémiologistes et autres décideurs en matière de santé publique pour une action préventive ou éducationnelle au bénéfice de cette population spécifique. Ces actions préventives et éducationnelles viseraient à réduire les déséquilibres alimentaires et la survenue des maladies cardio-vasculaires ou chroniques liées à la nutrition des adultes âgés de 19-49 ans.

L’utilisation de Matériaux Composites est de plus en plus courante dans plusieurs applications, notamment dans les structures aéronautiques où des pièces de forme complexe sont fort demandées. Dans ces matériaux, la disposition ou l’orientation des fibres l’une par rapport à l’autre, la concentration de celles-ci, et leur distribution sont des facteurs qui ont une influence notable sur la résistance et d’autres propriétés des composites renforcés de fibres. Ainsi, on a besoin de développer des techniques d’essai pour évaluer la teneur en fibres. Des méthodes destructrices peuvent être utilisées pour évaluer les fibres dans un échantillon composite par exemple, en évaluant une section de coupe du matériau après polissage de la surface par microscopie. Cependant, l’approche destructrice n’est pas toujours une option puisque l’échantillon est endommagé après l’inspection et probablement impropre à l’utilisation. Ainsi, les techniques de Contrôle non-destructif (CND) doivent être utilisées dans certains cas pour évaluer le contenu de la matière fibreuse. Dans cette thèse, la thermographie infrarouge, une technique de CND bien connue, est utilisé afin d’évaluer l’orientation des fibres de matériaux composites, à la surface et sous la surface de pièces plates ainsi que de pièces de forme complexes. Plus précisément, l’ellipsométrie thermique utilisant une source de point laser de chauffage (statique) et une source de chauffage en ligne produit par balayage en vol du point laser (dynamique) sont employés. L’évaluation de l’orientation de la fibre sur des pièces de forme complexe est accomplie avec succès en raison de la fusion d’un modèle en trois dimensions de la surface de l’échantillon avec les données infrarouge obtenues par l’inspection d’ellipsométrie thermique. Le matériau qui va être inspecté dans ce projet est le Carbone/Polyether-Ether-Ketone (PEEK) réalisé par disposition de flocons de fibres appelée Randomly-Oriented Unidirectional Strand (ROS). / The use of Composite Materials (CM) is growing more and more every day in several applications, especially in aeronautic structures where complex shaped parts are highly demanded. The arrangement or orientation of the fibers relative to one another, the fiber concentration, and the distribution all have a significant influence on the strength and other properties of fiber reinforced composites. Thus, one needs to develop testing techniques to assess fiber content. Destructive methods can be employed to evaluate the fiber on a composite, e.g. cutting a section of the material, polishing the area and evaluating it by microscopy. However, the destructive approach is not always an option since the sample will be ‘damaged’ after the inspection and probably unfit for use. Therefore, Non-Destructive Testing and Evaluation (NDT&amp; E) techniques must be employed in some cases to assess the material’s fiber content. In this thesis, InfraRed Thermography (IRT), a well-known NDT&amp; E technique, is used in order to assess fiber orientation of composite materials on the surface and beneath the surface of booth flat and complex shaped parts. More specifically, Thermal Ellipsometry (TE) using a laser spot heating source (static) and a line heating source produced by a flying laser spot inspection (dynamic) are employed. Fiber orientation assessment on complex shaped parts is successfully accomplished due to the merge of a Three-Dimensional (3D) model of the part’s surface with the InfraRed (IR) data obtained by the TE inspection. The specimens that are going to be inspected in this project are Carbon/Polyether-Ether-Ketone (PEEK) plates reinforced by Randomly-Oriented Unidirectional Strand (ROS) of unidirectional slit tape. / O uso de Materiais Compósitos tem crescido mais e mais a cada dia em várias aplicações, especialmente em estruturas aeronáuticas onde peças em forma de complexos sõ extremamente procurados. O arranjo ou orientação das fibras com relação umas às outras, a concentração de fibra, e sua distribuição tem todos um grande impacto na força, rigidez e outras propriedades de materiais compósitos reforçados com fibras. Assim, se faz necessário o desenvolvimento de técnicas capazes de avaliar o conteúdo fibroso destes materiais. Métodos destrutivos podem ser empregados para avaliar as fibras em um material compósito, por exemplo cortando-se uma secção do material, polindo a área e avaliado a região com um microscópio. Entretanto, a abordagem destrutiva nõ é sempre uma opção uma vez que após o ensaio a peça ficará danificada e provavelmente imprópria para uso. Deste modo, ensaios não-destrutivos devem ser empregados em certos casos para avaliar o conteúdo fibroso do material. Nesta tese, termografia infravermelha, uma conhecida técnica de ensaios não-destrutivo, é usada para acessar a orientação das fibras de materiais compósitos na superfície e sub-superfície de amostras planas bem como de amostras com formas complexas. Mais especificamente, elipsometria térmica usando fonte de aquecimento ponto de laser (estático) e uma fonte de aquecimento em linha produzida por uma inspeção de ponto voador (dinâmico) são empregadas. Avaliação de orientação de fibra em amostras de formas complexas é realizada com sucesso graças a fusão de um modelo tridimensional da superfície da amostra e os dados infravermelhos obtidos com o ensaio de elipsometria térmica. As amostras inspecionadas durante este projeto são feitas Carbono/Polyether-Ether-Ketone (PEEK) reforçadas com Randomly-Oriented Unidirectional Strand (ROS).

Ce mémoire porte sur la situation du domaine d’apprentissage de l’univers social au primaire dans la hiérarchisation des matières. En effectuant une recherche de type qualitative dans une démarche descriptive, nous avons identifié des éléments qui influencent le statut de cette matière à l’aide des réponses qui ont émergé lors d’un questionnaire de pré-entretien, ainsi que d’un entretien semi-dirigé menés auprès de cinq enseignants au primaire. Ces données nous ont permis de faire ressortir les éléments d’influence suivants : la formation initiale, le développement professionnel et le sentiment de compétence; le curriculum formel et les ressources didactiques; ainsi que le temps et la prise de décision. Les résultats vont dans le même sens que la littérature existante au sujet de la situation de l’univers social dans la hiérarchisation des matières soit qu’elle se situe au centre ou au bas de celle-ci, puis qu’elle est considérée comme moins importante que le français et les mathématiques. En revanche, notre recherche permet d’apporter des nuances à la situation de l’univers social en classe parmi les autres matières à l’aide des éléments d’influence. Notre travail avance également que le concept de stratification des matières serait plus adéquat étant donné les éléments qui expliquent la situation de la discipline dans le curriculum réel, puis qu’un simple classement n’est pas assez pour expliquer cette situation. Finalement, quelques recommandations et pistes de recherche sont présentées afin d’améliorer la situation de l’univers social au primaire, puis de poursuivre le travail entamé. / This thesis focuses on the situation of the social and human sciences in primary school in the subject matter hierarchy. By executing a qualitative research with a descriptive approach, we identified factors that influence the status of this subject through the responses that emerged during a pre-interview questionnaire and a semi-structured interview conducted with five primary school teachers. These data allowed us to highlight the following influencing factors: initial training, professional development and the feeling of competence; formal curriculum and didactic resources; as well as time and decision-making. The results align with existing literature about the social and human sciences in the hierarchization of subjects, placing it either at the center or towards the bottom of the hierarchy, as this subject is considered less important than French (primary language) and mathematics. However, our research brings nuances to the situation of the social and human sciences in the classroom with the help of the influencing factors. Our work also suggests that the concept of subjects stratification might be more appropriate given the elements explaining the subject’s situation in the reel curriculum. A simple ranking is insufficient to explain this situation. Finally, some recommendations and research avenues are presented to improve the situation of the social and human sciences in primary education and continue the work initiated.

Ce mémoire s'inscrit dans un projet de recherche qui vise à modéliser un matériau composite tissé taffetas dans le cas d'un écrasement. Les industriels sont intéressés à comprendre les mécanismes d'endommagement des matériaux composites et avoir les différents paramètres mécaniques pour faire une modélisation précise qui tend à représenter le mieux possible le comportement de ces matériaux. Il s'agit d'un composite tissé taffetas stratifié à renforts de fibres de carbone et d'une matrice polymérique en époxyde. Des tests sont effectués en quasi-statique et en dynamique afin d'obtenir les propriétés mécaniques dans les directions principales du matériau. Des tests dans le plan, hors plan et en cisaillement ont été effectués afin de pouvoir modéliser le composite en trois dimensions. De plus, le projet vise à développer des outils qui permettent d'avoir des instruments précis pour la mesure de la force et de la déformation lors d'un test d'impact. De nombreuses méthodes ont été développées pour améliorer la mesure de la déformation et du déplacement en utilisant une caméra haute vitesse. Ensuite, une analyse fréquentielle des montages en dynamique permet de mieux cerner le bruit enregistré durant ces tests et d'utiliser un filtre adéquat pour limiter ces vibrations dans les mesures. Des tests ont confirmé la précision des méthodes développées et sont utilisés pour obtenir les propriétés mécaniques du matériau. En résumé, il semble que certaines directions soient plus influencées par la vitesse de déformation. Les propriétés en traction et en compression hors plan ainsi qu'en cisaillement dans le plan et hors plan varient lors d'un impact. Finalement, un modèle de matériau est implanté dans ABAQUS Explicit pour améliorer la précision des simulations dans le cas d'un chargement de cisaillement dans le plan. Le modèle permet de bien prédire le comportement en cisaillement dans le domaine élastique et lors de l'endommagement. / This thesis is part of a research project aiming to model a plain weave composite material during a crash event. Industrial partners are interested in understanding the damage mechanisms of composite materials and identifying different mechanical parameters to carry out precise modelling to represent the behaviour of this material. The studied material is a laminated plain weave made from carbon fibres and epoxy polymer matrix. Tests are performed in quasi-static and dynamic in order to obtain the mechanical properties in the main directions of the material. In-plane, out-of-plane and shear properties are identified to model the composite in three dimensions. Furthermore, the project aims to develop tools providing precise instruments for load and strain measurements during impact. Many methods have been developed to improve the accuracy of strain and displacement measurements using a high-speed camera. Moreover, a frequency analysis of the dynamic setups is performed to understand the noise acquired during testing and to use an appropriate filter to limit these vibrations in the measurements. Tests have confirmed the accuracy of the developed methods and are used to obtain the mechanical properties of the material. In summary, it appears that certain directions are dependent on the strain rate. Out-of-plane tension and compression as well as the in-plane and out-of-plane shear properties are different during a dynamic load. Finally, a material model is developed in ABAQUS Explicit to improve the accuracy of simulations for in-plane shear loading. The model predicts the shear behaviour in the elastic region and during the damage evolution.

Les matériaux composites constituent de nos jours, de par leurs propriétés très prisées, des matériaux incontournables dans plusieurs secteurs industriels telles les industries aéronautique, automobile et navale. Bien que les applications industrielles aient été axées durant des décennies sur les matériaux composites à matrices thermodurcissables, les composites thermoplastiques à renforts continus connaissent actuellement un grand essor. Dans ce sens, des recherches considérables ont été menées sur la modélisation du comportement des matériaux thermoplastiques chargés de fibres continues à température ambiante. Cependant, la modélisation du comportement de ces matériaux à hautes températures et dans les conditions de mise en forme demeure une problématique d'actualité et relativement peu étudiée. Ce travail de thèse se veut une contribution à la modélisation du comportement des composites thermoplastiques à renforts continus dans les procédés de mise en forme. Deux directions de recherches ont été explorées. La première direction consiste à développer une loi constitutive viscoélastique orthotrope pour les milieux incompressibles, et sous l'hypothèse d'un processus isotherme. Dans cette optique, on se propose d'exploiter la théorie du modèle K-BKZ, destiné à la rhéologie des fluides viscoélastiques isotropes, pour une extension aux cas orthotrope et transversalement isotrope. Les tenseurs d'orientation des fibres sont introduits comme arguments de la fonctionnelle densité d'énergie libre pour tenir compte de la symétrie matérielle. La réponse du milieu est formulée en considérant les apports des constituants du milieu, pris séparément, augmentés de la réponse due aux interactions entre la résine et les fibres. Ce faisant, la densité d'énergie libre sera décomposée en un produit d'une fonction mémoire, responsable de la relaxation, et d'une fonction des déformations, laquelle a été scindée en la somme de quatre composantes : i) une fonction rendant compte du comportement de la matrice, ii) une composante responsable de la réponse de la première famille de fibres, iii) une composante responsable de la seconde famille de fibres et iv) une fonction rendant compte des interactions matrice-fibres. La seconde direction vise l'étude du phénomène de l'endommagement susceptible de toucher les composites thermoplastiques à renforts continus dans des conditions proches de celles de la mise en forme. Dans cette perspective, une loi constitutive hyperélastique orthotrope avec endommagement sera proposée. On fait appel à une approche thermodynamique classique, basée sur l'existence d'un potentiel d'énergie libre duquel découle le tenseur de contraintes, et au principe de la contrainte effective, bien connu de la théorie de l'endommagement. À l'instar du modèle viscoélastique orthotrope, la fonctionnelle densité d'énergie libre sera décomposée en la somme de quatre composantes responsables des réponses de la résine, des deux familles de fibres et des interactions matrice-fibres. Pour introduire le phénomène de l'endommagement, on associe à chaque constituant du milieu (i.e. les fibres et la résine) une variable d'endommagement isotrope. Chacune de ces variables est associée à la composante de l'énergie libre rendant compte du comportement du constituant qu'elle caractérise. Une loi d'évolution de l'endommagement isotrope est également associée à la composante de l'énergie libre responsable des interactions matrice-fibres. Les hypothèses d'un milieu incompressible et d'un processus isotherme ont été notamment retenues. Une campagne d'essais expérimentaux, axée sur des essais de traction dans les directions 0°/90° et ±45°, a été réalisée pour caractériser l'endommagement d'une classe de composite thermoplastique à renforts continus. Les résultats de ces essais ainsi que ceux rencontrés dans la littérature ont été exploités afin de réaliser une procédure d'identification inverse visant à tester l'aptitude des modèles de comportement proposés à reproduire des résultats expérimentaux. Des simulations par éléments finis de la mise en forme d'un composite thermoplastique à renforts continus ont été réalisées. Les résultats obtenus montrent que les modèles utilisés reproduisent des résultats physiquement admissibles et en concordance avec des observations expérimentales.