Les dépôts élaborés par projection thermique sont largement utilisés pour des applications de hautes performantes grâce à leurs propriétés mécaniques élevées (dureté et module d’Young). La détermination de ces propriétés est donc importante. Elles sont habituellement mesurées par des méthodes d’indentation en utilisant des indenteurs Vickers, Knoop et Berkovich. Mais ces méthodes de mesure nécessitent des équipements sophistiqués, une préparation rigoureuse des surfaces et la réalisation qui les rend coûteuse et difficile à mettre en oeuvre. Les travaux de cette thèse portent sur l’étude de la résistance à la perforation comme méthode alternative pour déterminer les propriétés mécaniques de dépôts céramiques élaborés par projection plasma. Pour ce faire, six poudres de compositions chimiques les plus souvent utilisées au niveau de l’industrie ont été sélectionnées pour élaborer les dépôts par projection plasma : Al2O3, TiO2, Al2O3-15wt % TiO2, Al2O3-43wt % TiO2, YSZ et Al2O3-YSZ. Les propriétés physico-chimiques et mécaniques des dépôts ont été déterminées. Les macro et micro duretés ont été déterminées par des indentations Vickers, le module d’Young a été calculé à partir des mesures de la micro dureté Knoop et la ténacité à la fracture a été déterminée à partir des résultats de micro dureté Vickers. La résistance à la perforation en mode statique a été conduite en utilisant des forets pour le perçage de verre et en traçant des courbes de charges (P) en fonction de la profondeur (h) d’enfoncement de la pointe du foret dans la surface du dépôt. Des rapports entre la charge et les aires de contact et de la section transversale de la pointe du foret (P/Ac et P/At respectivement), correspondant à la profondeur de pénétration du foret, ont été établis, permettant de définir la dureté par perforation statique (HDs). A partir des pentes ΔP/ΔAc et ΔP/ΔAt lors de la décharge des courbes P-h, le module d’élasticité par perforation statique (Es) a été déterminé. HDs et Es ont montré une bonne correspondance avec la micro dureté et le module d’Young déterminés par les méthodes classiques d’indentation et une haute reproductibilité des résultats. L’apparition de fissures et d’écaillage sur la surface des dépôts lors de l’étape de charge a mis en évidence une réduction de la pente des courbes P-h qui pourrait être utilisée pour trouver des corrélations avec la ténacité à la fracture. Sous le mode dynamique, les essais de résistance à la perforation ont été conduits en utilisant des forets pour le perçage des métaux (de type HSS) et pour la maçonnerie. Les rapports entre la charge appliquée et les aires de contact et de la section transversale (P/Ac et P/At respectivement) pour une profondeur h de la pointe du foret dans la surface des dépôts ont été utilisés pour calculer la dureté par perforation dynamique (HDD). Les résultats ont montré une bonne correspondance avec la micro dureté Vickers malgré la plus faible reproductibilité que ceux obtenus en mode statique. / Thermal sprayed ceramic coatings are highly used in application where high performance regarding to mechanical properties are required. Thus it is essential to determine the coatings’ mechanical properties (hardness, Young modulus and fracture toughness), which is made by classical indentation methods using Vickers, Knoop and Berkovich indenters. Those methods use sophisticated devices, rigorous sample preparation and demanding time processes in execution and data analysis that make them expensive and complicated in implementation. This research is focused tostudy the drilling resistance as an alternative method to measure the mechanical properties of atmospheric plasma spray ceramic coatings. For these purpose powders of six chemical compositions most widely used in industrial applications were employed as feedstock powders to manufacture coatings by atmospheric plasma spraying: Al2O3, TiO2, Al2O3-15wt % TiO2, Al2O3-43wt % TiO2, YSZ and Al2O3-YSZ. Physical, chemical and mechanical properties have been determined. Macro and micro hardnesses were determined by Vickers indentations, the Young’s modules werecalculated from Knoop micro hardness measurements and fracture toughness from Vickers micro hardness. Static drilling resistance tests were carried out with commercial drill bits used to perforate glass plotting the applied force (P). against the drill bit depth (h). Relationships between the applied force and the bit’s contact or cross sectional areas (P/Ac and P/At respectively) corresponding to the drilled depth (h) were used to set the Static Drilling Hardness (HDs).Furthermore, the slopes in the unloading stage corresponding to ΔP/ΔAc or ΔP/ΔAt were used to calculate the Static Drilling Elastic Modulus (Es). The HDs and Es results exhibit both well fit with the micro-hardness and Young modulus measurements made by classical methods and high reproducibility in the results. It was observed that cracks and spalling produced on the coatings surfaces during loading reduce the slope of the P vs h plot which could be used in future studies to correlate to the toughness of coatings. Dynamic drilling tests using bits to perforate metals (HSS) andmasonry were also carried out. The ratios between applied load and contact or cross sectional areas (P/Ac and P/At respectively) corresponding to the depth (h) of the hole drilled on each coating were used to calculate the Dynamic Drilling Hardness HDD which shows a good fit with the measured hardness on the surface of coatings realized by micro-indentation Vickers but lower reproducibility than those obtained with static drilling hardness results.

Les vitrages feuilletés, mis en oeuvre dans le secteur du bâtiment (protection pour les bâtiments commerciaux, garde-corps, vitrines...) sont utilisés essentiellement pour la protection contre le heurt accidentel, contre le risque de blessures et contre le vandalisme et l'effraction. Leur résistance aux chocs et à la perforation, leur rigidité résiduelle après casse de la totalité des couches de verre, la réduction de la projection de fragments et du risque de lacération sont évaluées à l'aide de tests normatifs. Ce travail est une contribution à l'étude expérimentale du comportement à l'impact jusqu'à perforation des vitrages feuilletés. A partir d'une analyse expérimentale de l'impact de corps durs, la chronologie et la phénoménologie du processus d'endommagement des vitrages feuilletés ont été identifiées et ont permis de définir le bilan énergétique de la sollicitation. Les phénomènes mécaniques responsables de la dissipation de l'énergie incidente (fissuration, projection de fragments, déformation du film intercalaire et délaminage à l'interface verre/polymère) ont alors été décrits et quantifiés. Cette étude a montré, pour les catégories d'impacts considérés, la prédominance de la déformation du film intercalaire dans la dissipation d'énergie et la nécessité de considérer conjointement ce mécanisme avec les conditions d'adhésion. Enfin, à l'aide d'un dispositif original d'essais d'impact interrompus qui discrétise l'évolution de l'endommagement, la capacité du vitrage à dégrader l'énergie d'impact a été évaluée au cours du temps. Le principe de ce dispositif est de faire varier, pour une même énergie incidente, la distance de perforation du projectile. Ce dernier est de plus instrumenté afin de suivre l'évolution de son déplacement au cours de l'impact. Ainsi, l'évolution de l'endommagement peut être décrite et confrontée à la dissipation d'énergie afin de caractériser la résistance à la perforation des vitrages feuilletés.

Dans le cadre de cette thèse, on étudie le comportement mécanique de panneaux sandwich métalliques avec une âme à architecture gaufrée. Ces structures fournissent une alternative économiquement avantageuse aux nids d'abeilles hexagonaux car leur production de masse est réalisable par emboutissage progressif de tôles planes. Les différentes géométries possibles de la structure gaufrée sont limitées par des risques de rupture lors de la fabrication. Ainsi, l'étude de l'optimisation de la capacité portante des panneaux sandwich à âme gaufrée est contrainte par la rupture ductile du matériau de base. Le choix d'un modèle de rupture ductile approprié pour prédire le comportement à rupture du matériau de base joue donc un rôle central dans cette recherche. La première partie de cette thèse est entièrement consacrée aux évaluations expérimentale et numérique des capacités prédictives de deux versions du modèle de rupture de Mohr-Coulomb; l'une étant la version originale, l'autre intégrant un indicateur d'endommagement. En limitant notre attention aux contraintes planes induites par la traction uni-axiale et équi-biaxiale dans la tôle d'acier doux, on réalise des essais de rupture sur des éprouvettes entaillées et des essais de poinçonnement à l'aide d'un poinçon circulaire afin d'identifier les paramètres du modèle de rupture. Un test de Hasek et un essai d'emboutissage d'une structure gaufrée sont utilisés afin d'évaluer les capacités prédictives des deux modèles de rupture. Le modèle avec indicateur d'endommagement utilisant une fonction poids dépendant de l'état de contrainte prédit l'apparition de la rupture lors de l'essai d'emboutissage avec la meilleure précision. Dans la deuxième partie de cette thèse, pour l'étude de la fabrication de la structure gaufrée, on utilise le modèle de Mohr-Coulomb avec indicateur d'endommagement pour déterminer la profondeur d'emboutissage maximale en fonction de la géométrie de l'outil de mise en forme. Le comportement en grandes déformations est décrit par un modèle de plasticité quadratique avec écrouissage isotrope et une loi d'écoulement non associée. Des cartes de sensibilité aux principaux paramètres sont développées : rigidité au cisaillement de la partie cœur, résistance au cisaillement, résistance au délaminage et au flambement élastique des peaux en fonction de la géométrie de la structure cœur. Une méthode d'optimisation des performances des panneaux sandwich à âme gaufrée est développée pour les panneaux rectangulaires sur appuis simples soumis à un chargement latéral uniforme. Les résultats des expériences de flexion quatre points montrent que les panneaux sandwichs optimisés offrent des plus grandes résistance et rigidité (pour un moindre poids) que des panneaux avec une partie cœur en mousse de polyéthylène de haute densité. La dernière partie de cette thèse se concentre sur l'étude de la résistance à la perforation des panneaux sandwich métalliques à âme gaufrée. L'effet des paramètres décrivant la géométrie de la structure cœur et le l'influence du matériau constituant les peaux est étudié. On s'intéresse en particulier à un acier doux, un acier " dual-phase " DP780 et un acier martensitique à très haute résistance. Un nouveau modèle utilisant un indicateur d'endommagement avec une fonction poids basée sur le critère de Hosford est utilisé pour modéliser la réponse à la rupture de ces matériaux. Une étude paramétrique de la résistance à la perforation des panneaux sandwich pour différentes tailles de cellule élémentaire de la partie cœur est réalisée à l'aide d'un modèle éléments finis. La résistance à la perforation diminue avec la taille de la cellule et avec la hauteur de la partie cœur. Ainsi, le panneau sandwich le plus mince offre une résistance supérieure à la perforation. Des essais sont réalisés qui confirment ce résultat important.