Les Sheet Moulding Compounds (SMC) sont des matériaux composites pré-imprégnés thermodurcissables. Ils sont largement utilisés dans l’industrie automobile pour fabriquer des pièces d’habillage ou semi-structurelles. Le développement de nouvelles formulations SMC hautes performances et de haute réactivité permettent d’envisager des cycles de production rapides et des propriétés convenant à des pièces de structure. Le procédé de mise en forme par compression impose à la matière des chargements thermo-mécaniques sévères couplés à la réaction de réticulation de la matrice (phase de cuisson). Le contrôle des dimensions et des propriétés finales des pièces nécessite la compréhension et la maitrise des phénomènes physiques se déroulant pendant ce procédé. Les travaux de cette thèse portent sur la caractérisation et la modélisation des transferts de chaleur, de la cinétique de réticulation et sur l’évolution des propriétés mécaniques résultant de la phase de cuisson. Tout d’abord, les propriétés thermo-physiques et la cinétique de réaction sont caractérisées afin de prévoir les champs de température, les champs d’avancement et les variations dimensionnelles pendant le cycle de moulage. Ensuite, le comportement rhéologique en cours de transformation est étudié en abordant la notion de gel d’un point de vue mécanique, à travers le concept de contrainte seuil. Enfin, un nouveau dispositif de caractérisation est présenté ; il permet une analyse fine du comportement de la matière pendant la totalité du cycle de compression, à travers le suivi des flux de chaleur et des niveaux de pression dans la cavité moulante. Mots clés Composite thermodurcissable, Sheet Moulding Compound / Sheet Moulding Compound (SMC) materials are thermoset prepregs. They are already extensively used in the automotive industry to manufacture semi-structural parts. The development of new formulations containing a high fibre content (40-60 wt%) and with higher reactivity is ongoing in the perspective of producing structural parts and reducing cycle times. SMC compression moulding process imposes strong thermo-mechanical loadings coupled with the crosslinking reaction of the matrix (curing step). The control of the final dimensions and properties of the moulded parts requires to understand and to predict the physical phenomena occurring during this process. This study is focused on the characterization and the modelling of heat transfer, the kinetic reaction and on the variations of mechanical properties resulting from the curing step. At first, thermo-physical properties and kinetics of reaction are characterized in order to predict the temperature and conversion degree fields but also the dimensional variations during the moulding cycle. Then, the rheological behaviour during the transformation is investigated by considering a mechanical approach for the gel point, based on the concept of yield stress. Finally, a new specific device is introduced; it allows a fine characterization of the material behaviour during the whole compression cycle, thanks to the measurement of heat flux and pressures in the moulding cavity.

Les mortiers colles (prêts à l’emploi) sont caractérisés par une formulation très complexe mettant en contribution plusieurs constituants. En plus des constituants de base (ciment, chaux, différents sables…), des adjuvants d’origine minérale et/ou organique sont souvent ajoutés. Ces derniers permettent de répondre à un certain nombre d'exigences liées essentiellement à la mise en place de ces matériaux. En effet, lors de l’application d’un mortier colle le produit doit adhérer au support, mais pas à l’outil. En se basant sur les normes actuelles, les propriétés adhésives des mortiers colles sont mesurées au jeune âge mais jamais à l’état frais. Or l’encollage s’effectue généralement dans un temps dit ouvert relativement court (quelques heures) qui dépend du type du mortier colle utilisé. Il est donc nécessaire de s’intéresser à l’évolution des propriétés adhésives à l’état frais ainsi qu’à celle des propriétés rhéologiques. Pour caractériser le comportement rhéologique d’un mortier colle, en régime quasi statique, il faut utiliser une loi de comportement à trois paramètres comprenant un seuil d’écoulement, une viscosité et un indice de fluidité. L’aspect collant du mortier peut être caractérisé en identifiant trois forces caractéristiques : force d’adhérence (par rapport au support), force d’adhésion et enfin la cohésion du matériau. L’objectif de cette de thèse est de déterminer le rôle que jouent différents adjuvants d’origine organique (Ethers de Cellulose, Résines) et/ou minérale (argiles) sur les propriétés de mise en place des mortiers colles, notamment leurs propriétés adhésives et leur comportement rhéologique. / Nowadays, with the development of the construction industry, mortars are produced in factory by specifically designed dry-mix plants, in which mineral binders and aggregates are mixed together in the appropriate way. These dry-mix mortars (ready to use) are characterized by a very complex formulation involving various constituents. In addition to the basic components (cement, lime, sand), different additives and admixtures are often added in the mortar formulations to improve their characteristic and to achieve different technical properties. Indeed, when applying an adhesive mortar, the product must adhere to the application support instead of to the working tool. Depend on their application purposes, the usage of these additives and admixtures must be fully investigated in order to observe the most effective contributions. Based on current standards, the adhesive properties of cement-based mortars are often measured at the early age. However the adhesive properties of mortar is usually said to be open in a relatively short duration (several hours) depending on the type of the mortar used. It is therefore necessary to examine the evolution of adhesive properties in the fresh state as well as the rheological properties with the variation of polymer concentrations. An adhesive mortar in fresh state can be considered as a granular suspension in a complex fluid. The study of the rheological behavior of such materials involves the rheology of complex fluids, including granular suspensions, colloidal dispersions, etc. Many scientific questions still exist in this domain, for example: the problem of shear localization and interpretation of the corresponding rheological measurements. The investigation of these problems in the variation of different types of additives and admixtures help answer these questions. To characterize the rheological behavior of an adhesive mortar, in quasi-static regime, we use a three-parameter behavior law that includes a yield stress, a viscosity coefficient and a fluidity index. The adhesiveness of the mortar can be characterized by identifying the evolution of the adhesive force, the cohesive stress and the adherence force. The objective of this thesis is to determine the roles of various additives of organic origin (cellulose ethers, re-dispersible resins powders) and/or mineral (clays, silica fume, etc.) on the fresh state properties of these mortars, including their adhesive properties and rheological behaviors.

La mise en solution et la mise en forme de la cellulose sont deux thèmes d'exploration scientifique intense, souvent à des fins industrielles. Parmi les solvants de la cellulose connus, les solutions aqueuses de soude représentent une solution d'avenir, moins polluante. L'aspect scientifique de notre travail concernait la structure, la dissolution et la structuration de la cellulose dans des mélanges 9% soude/eau. D'abord, le diagramme de phases des solutions soude/eau a été construit. Le système soude/eau à basse température est formé d'hydrates de soude cristallins et de glace, et d'eau amorphe non cristallisable même à-60'C. La structure des mélanges cellulose/soude/eau a été proposée en fonction du type de cellulose (microcristalline et pâte de bois). Dans les deux cas, deux à trois groupes hydroxyles par unité glucopyranose sont occupés par les hydrates de soude. L'écoulement et la gélification des systèmes cellulose/soude/eau ont été étudiés. Ces mélanges ont les propriétés de suspensions. La gélification a lieu à chaque température, et elle est plus rapide quand la température est plus élevée. L'aspect industriel concernait l'étude d'un nouveau procédé de fabrication d'éponges synthétiques, par traitement de cellulose dans la soude selon un cycle temps/température complexe. L'objectif était de comprendre les phénomènes physico-chimiques qui ont lieu lors de la phase de " congélation " à -18'C, essentielle pour obtenir des produits finis avec de bonnes propriétés mécaniques. Nous avons mis en évidence une structuration importante lors des différentes étapes de fabrication, avec une gélification des mélanges à 0'C, et surtout un phénomène de séparation de phases à -18'C. Ce phénomène entraîne une cristallisation, responsable des propriétés des produits finis, et il est le " moteur " du procédé.

Cette thèse porte sur la quantification de l’énergie dissipée ainsi que l’amortissement induit par les micro-glissements dans les interfaces constituant les assemblages mécaniques en présence du défaut géométrique. Le mémoire est composé de quatre chapitres traitant la problématique tant du point de vue analytique qu’expérimental. Un modèle rhéologique de contact basé sur les hypothèses de Greenwood et Williamson est développé afin de prendre en compte les défauts géométriques à l’interface du contact. L’énergie dissipée ainsi que l’amortissement induit par les micro-glissements entre deux surfaces rugueuses soumises à un effort normal constant et un déplacement tangentiel allant du glissement partiel jusqu’au glissement total sont déterminés. Afin de valider et discuter le modèle développé on a considéré un montage expérimental composé d’un tribomètre installé sur la machine MTS 830. Afin de révéler le phénomène de dissipation d’énergie entre deux surfaces nominalement planes soumises à un effort normal statique et une rotation alternée, un second banc d’essai est dimensionné et réalisé. Le montage est constitué de deux poutres assemblées par un boulon et excitées par un pot vibrant. Le modèle rhéologique de contact développé dans le premier partie est étudiée dans le cas où les deux surfaces en contact soumises à une charge normal statique et une rotation alternée dynamique. / This thesis focuses on the quantification of energy dissipation and damping induced by microslipping in interfaces constituent assemblies in the presence of geometric defect. The thesis contains four chapters examining this problem from both analytical and experimental viewpoints. A rheological contact model based on the assumptions of Greenwood and Williamson is developed to take into account the geometrical defects at the interface of contact. The energy dissipated and damping induced by micro-slipping between two rough surfaces subjected to a constant normal force and tangential displacement ranging from partial slip to total slip are determined. To validate and discussed the developed model we considered an experimental setup consisting of a tribometer installed on the MTS 830 machine. To reveal the phenomenon of energy dissipation between two nominally flat surfaces subjected to a static axial force and an alternating rotation, a second test bench is designed andrealized. The experimental setup consists of two beams assembled by bolt and excited by a shaker. The rheological contact model developed in the first part is studied in the case where the two contact surfaces subjected to a normal static and dynamic load alternating rotation.

Cette étude concerne le comportement de mortiers constitués par une matrice résineuse à base d’époxyde désignés dans ce qui suit par mortier de résine, MR.Des études antérieures ont montré que l’ouvrabilité des MR élaborés avec un taux de polymère en masse mp≤12%, afin de baisser leur coût considéré élevé par comparaison à celui des mortiers hydrauliques MH, est médiocre et constitue un frein majeur au développement de ces matériaux dans le domaine de la préfabrication et de la réparation.Un moyen de favoriser le développement des MR consiste, donc, à faciliter leur mise en œuvre. Or le fait de diminuer le taux de polymère afin de diminuer le coût rend la mise en œuvre du mortier encore plus difficile. Par ailleurs l’utilisation de sable recyclé « SR » en substitution au sable naturel « SN »pour répondre à des exigences environnementales en matière d’épuisement de ressources naturelles exacerbe cette difficulté.L’objectif de cette thèse est, donc, de trouver un diluant à incorporer dans les formulations des MR, destinées soit à la préfabrication (2 formulations avec des taux massique de liant à base d’époxyde mp= 9% et 12%) ou à la réparation (mp= 20%). Le but ultime consiste à améliorer leur ouvrabilité tout en assurant leurs propriétés mécaniques et leur durabilité vis-à-vis de la diffusion des ions chlorure. Une comparaison systématique avec des mortiers hydrauliques, MH, est réalisée.Différents diluants ont été sélectionnés. Leur influence sur le point de gel, sur le temps de réticulation et sur les propriétés mécaniques et physiques des époxydes a fait l’objet d’une étude détaillée. Il en ressort que l’octanoate de méthyle permet de diminuer la viscosité de la résine époxyde sans affecter le point de gel et les cinétiques de durcissement de façon significative. Cependant, il joue un rôle de plastifiant à l’origine de l’augmentation de la ductilité et de la diminution des résistances et des rigidités des époxydes à l’état réticulé. Le taux optimal de diluant (md) à incorporer dans la formulation des mortiers de résine a été estimé à 5%.L’incorporation du diluant, avec md= 5%, dans les MR a amélioré leur ouvrabilité, modifié leur microstructure et leurs propriétés de transfert mais a généré une baisse des résistances mécaniques. En effet une baisse de 31% est observée pour MR-SN formulé avec mp= 20%. La substitution du SN par le SR dans les mortiers de réparation (MR avec mp= 20%) engendre, également, une diminution des propriétés mécaniques et une modification des propriétés rhéologiques. Toutefois, ces résistances mécaniques demeurent nettement plus élevées que celles des mortiers hydrauliques à sable naturel (MH-SN) et recyclé (MH-SR). En compression, le mortier MR-SR fabriqué avec mp=20% présente une résistance supérieure de 44% par rapport à celle du MH-SN et de 53% par rapport à celle du MH-SR.La résistance des mortiers à la diffusion des ions chlorure a été appréhendée par un essai de migration en régime transitoire (Non Steady State Migration) et le coefficient de diffusion apparent Dnssm a été calculé pour 10 formulations de mortiers : 1 MH-SR, 1 MH-SN, 2 MR-SR et 6 MR-SN. Il en ressort que les bétons de résine ont une résistance à la diffusion des ions chlorure nettement plus élevée que celle des mortiers hydrauliques. Les coefficients Dnssm des mortiers MH-SN et MH-SR sont respectivement 100 et 200 fois plus élevés que celui du MR-SN (mp= 20%).Le mortier MR-SN destiné à la réparation (avec mp= 20% et md=5%) est caractérisé par une très bonne ouvrabilité et des résistances mécaniques et à la diffusion des ions chlorure les plus élevées. On montre que son adhérence à un support constitué d’un MH-SN dépend de l’état de surface du support (lisse sec, lisse saturé, rugueux sec et rugueux saturé). Le mortier de réparation n’adhère pas aux supports à surface saturée en eau alors qu’une bonne adhérence est observée pour les surfaces sèches. Cette adhérence est meilleure lorsque la surface est lisse. / This study concerns the behavior of mortars constituted by epoxy-based resinous matrix and sand designated in what follows by resin mortar, RM.Previous studies have shown that the workability of RM made with a polymer rate by weight mp≤12% in order to reduce their cost which is considered high compared to that of hydraulic mortars HM, is poor and is a major obstacle to the development of these materials in the area of prefabrication and repair. However decreasing the polymer content to reduce the cost makes the mortar implementation even more difficult. Furthermore the use of recycled sand "RS" to substitute natural sand "NS" to answer environmental requirements regarding natural resource depletion exacerbates this difficulty.The objective of this work is, therefore, to find a thinner to incorporate into RM formulations, intended either to prefabrication (2 formulations with mass rate of epoxy based binder mp= 9% and 12%) or repair (mp = 20%). The ultimate goal is to improve their workability while maintaining their mechanical properties and their sustainability to chloride ion diffusion. A systematic comparison with hydraulic mortars, HM, is performed.Various thinners were selected. Their influence on the gel point, on the time of crosslinking and mechanical and physical properties of the epoxy resin has been the subject of detailed study. It shows that methyl octanoate reduces the viscosity of the epoxy resin without affecting significantly the gel point and curing kinetics.However, it acts as a plasticizer which represents the origin of the increased ductility and reduced resistance and rigidity of the epoxy resin in the cured state.The optimal rate of the thinner (md) to be incorporated in the formulation of resin mortar was estimated at 5%.The incorporation of thinner, with md=5% in the RM improved their workability, changed their microstructure and their transfer properties but generated lower mechanical strength. Indeed a decrease of 31% was observed for RM-NS formulated with mp=20%. The substitution of NS by the RS in repair mortars (RM with mp=20%), leads also, to decreased mechanical properties and modified rheological ones.However, these strengths remain significantly higher than those of hydraulic natural sand (HM-NS)and recycled (HM-RS) mortars. In compression, the RM-RS mortar manufactured with mp=20% has a higher resistance by 44% compared to the HM-NS and 53% compared to that of HM-RS.The resistance of mortars to chloride ions diffusion was apprehended by non Steady state migration test and apparent diffusion coefficient "Dnssm" was calculated for 10 mortar formulations: 1 HM-RS, 1 HM-NS, 2 RM-RS and 6 RM-NS. It follows that the resin concrete has a resistance to chloride ions diffusion considerably higher than that of hydraulic mortars. The "Dnssm" coefficients of HM-NS and HM-RS mortars are respectively 100 and 200 times higher than that of RM-NS (mp= 20%).The RM-NS mortar intended for repair (with mp=20% and md=5%) is characterized by very good workability and the highest mechanical strength and resistance to chloride ions diffusion. We show that adhesion to a support consisting of a HM-NS depends on the surface condition of the support (smooth dry , smooth saturated, rough dry and rough saturated). The repair mortar does not adhere to the surface saturated on water while a good adhesion was observed for dry surfaces. This adhesion is better when the surface is smooth.

L’élastographie par ondes de cisaillement consiste essentiellement en deux étapes: d'abord, une onde de cisaillement est générée en appliquant soigneusement une source contrôlée externe (par exemple actionneur mécanique ou force de rayonnement ultrasonore); Alors les déplacements induits sont imagés et l'élasticité tissulaire est déduite de la propagation d'onde de cisaillement mesurée. Cependant, avec les techniques d'élastographie actuellement disponibles, l'estimation quantitative correcte de la viscosité n'est pas possible. Dans ce contexte, le but principal de cette thèse est double: d'abord, développer un outil capable d'estimer simultanément les propriétés viscoélastiques d'un solide souple, notamment en utilisant l'imagerie par cisaillement supersonique, puis de l'appliquer aux certains problèmes rencontrés en médecine et l'industrie alimentaire.La première étape consiste à utiliser la technique SSI pour générer des cartes de vitesses des ondes de cisaillement dans des milieux solides mous et isotropes. Dans ce contexte, cette technique a été utilisée pour évaluer le processus de coagulation du lait. Au cours de cette étape, les limites de la technique SSI pour obtenir une caractérisation rhéologique complète des solides viscoélastiques sont mis en évidence. Pour parvenir à cette caractérisation, la vitesse de propagation ondes de cisaillement et la absorption que l’onde subi en traversant le milieu doivent être évalués à la fois. Compte tenu des caractéristiques de la technique SSI, en raison des effets de diffraction due à la taille finie des sources, l’absorption ne peut pas être obtenue correctement de façon quantitative.La partie centrale de la thèse porte sur l’étude des avantages et des ses limites de la correction des effets de diffraction de la technique SSI à partir d’une approximation cylindrique. Cette étude a été réalisée expérimentalement en comparant les résultats obtenus avec ceux des simulations numériques. L’étude a montré que la correction cylindrique est utile pour estimer l'atténuation provoquée par l'absorption dans certaines conditions. Une fois déterminé la zone de validité de la procédure de correction, des cartes des vitesses et des cartes d'atténuation ont était obtenus. Ces cartes ont permis t la caractérisation rhéologique complète des milieux étudiés.Une fois validé cette correction nous avons procédé à réaliser trois applications d'intérêt pour obtenir les propriétés rhéologiques, une pour l’ industrie alimentaire et deux pour la médecine clinique : a) suivie et étude du processus de coagulation du lait b) suivie et étude de processus de la coagulation du sang in vitro, c) des expériences de caractérisation rhéologique du foie in vivo. Finalement, une étude de la correction cylindrique mis en œuvre a été utilisée pour caractériser rhéologiquement des solides mous avec isotropie transversale. Milieux avec différents degrés d'anisotropie ont été analysés à l'aide de simulations numériques. Les résultats obtenus montrent que pour de faibles niveaux d’anisotropie la correction cylindrique s’avère utile avec une erreur raisonnable. Pour des degrés plus élevés d'anisotropie la correction cylindrique conduit à des erreurs majeures dans l'estimation de l'atténuation. Des mesures des coefficients d’absorption ont été réalisées dans des phantoms de gel anisotropes et dans des échantillons de viande de bœuf avec des tissues musculaire / Shear wave elastography consists essentially of two steps: first, a shear wave is generated by an external controlled source (eg mechanical actuator or ultrasonic radiation force); then the induced displacements are imaged and the tissue elasticity is deduced from the measured shear wave propagation. However, with the currently available elastographic techniques, a quantitative estimation of viscosity is not possible. In this context, the objective of this thesis is twofold: first, to develop a tool capable of estimating the viscoelastic properties of a soft solid, in particular by using supersonic shear imaging (SSI), and then to apply it to some problems encountered in medicine and the food industry.The first stage consisted in using the SSI technique to generate shear wave velocity maps in soft, isotropic solid media. In this context, this technique was used to evaluate the milk coagulation process. During this stage, limitations of the SSI technique to obtain a complete rheological characterization of viscoelastic solids were demonstrated. To achieve this characterization, the velocity of the shear waves and the absorption generated when passing through the medium must be evaluated at the same time. Given the characteristics of the SSI technique, the absorption cannot be directly quantified due to diffraction.The central part of the thesis focuses in the study of the advantages and limitations of using a cylindrical approximation to correct the diffraction effects. This study was carried out experimentally and through numerical simulations. The study showed that cylindrical correction is useful for estimating the attenuation caused by absorption under certain conditions. After determining the validity zone of the correction, velocity and attenuation maps were obtained. These maps allowed the complete rheological characterization of the studied media.Once the correction was validated, three applications of interest were carried out to obtain rheological properties, one for the food industry and two for clinical medicine: a) monitoring the process of milk coagulation through storage and loss moduli maps b) following in vitro blood coagulation processes, c) rheological characterization experiments of the liver in vivo. Finally, the application of the cylindrical correction to characterize transversely isotropic soft solids was studied. Media with different degrees of anisotropy were analyzed through numerical simulations. The results obtained showed that for low levels of anisotropy the cylindrical correction proves useful within a reasonable error. For higher degrees of anisotropy the cylindrical correction leads to major errors in the estimation of the attenuation. Measurements of the absorption coefficients were performed in anisotropic gel phantoms and in beef samples with muscle tissue

Le but de ce travail est le développement d'une méthode automatique d'identification de paramètres couplée au logiciel éléments finis FORGE3. L'analyse d'essais mécaniques faisant intervenir des écoulements de matière complexes ainsi que la prise en compte de modèles rhéologiques de plus en plus raffinées rendent nécessaire l'utilisation de méthodes inverses couplée avec des solveurs éléments finis. La méthode développée est couplée avec le modèle direct tridimensionnel FORGE3, afin de prendre en compte l'écoulement de matière tridimensionnel intervenant dans certains essais. Le problème inverse est formulé comme un problème d'optimisation au sens des moindres carrés. Afin de minimiser les temps de calcul associé à la résolution de ce problème inverse, une méthode à direction de descente (méthode de Gauss-Newton) est choisie. Cet algorithme permet un bon compromis entre précision et temps de calcul. Les méthodes à direction de descente pouvant présenter des instabilités numériques, l'algorithme de Gauss-Newton est stabilisé afin d'être en mesure d'identifier les paramètres de modèles rhéologiques relativement complexes. L'approche proposée est validée sur quelques problèmes numériques représentatifs des problèmes concret que l'on veut étudier. Afin de programmer l'algorithme de Gauss-Newton et d'étudier sa stabilité, un module d'analyse de sensibilité est développé. Celui-ci est basé sur un schéma semi-analytique, alliant flexibilité, précision et faible coût en terme de temps de calcul. L'approche globale d'identification de paramètres est testée sur un certain nombre de cas concrets: des essais de compression simple, de torsion, de bipoinçonnement. L'approche proposée permet aussi d'utiliser des essais de formabilité comme des essais rhéologiques. Dans ce contexte, l'essai SICO, l'essai de gonflage hydraulique de tôle ainsi que l'essai Nakazima sont analysés. Le module d'identification de paramètres proposé permet d'identifier divers modèles rhéologiques (e.g. viscoplastiques, élasto-viscoplastiques, critère de Hill anisotrope), à partir de divers essais mécaniques plus ou moins complexes. Enfin, l'analyse de sensibilité s'est révélée être un outil d'aide à la conception des expériences elles-mêmes pour l'essai Nakazima et pour l'essai de bipoinçonnement.

Le formage superplastique (SuperPlastic Forming, SPF) permet d'élaborer des pièces de forme complexe qui, de par les matériaux employés, allient faible densité et haute résistance mécanique. Toutefois, sa mise en œuvre nécessite la connaissance de la loi de pression à appliquer afin de contrôler l'endommagement tout comme la répartition d'épaisseur au sein de la pièce. Il est ainsi nécessaire de mettre en place des simulations numériques pour déterminer les conditions optimales du formage. L'exactitude des prédictions obtenues repose alors sur la description du comportement et de l'endommagement du matériau soumis à des conditions thermomécaniques représentatives du procédé considéré. Le présent travail propose donc une modélisation du comportement et de l'endommagement de l'alliage d'aluminium 7475 via une étude comparative de divers modèles. Les travaux peuvent ainsi être divisés en trois grandes étapes : (i) la caractérisation du comportement de l'alliage ; (ii) la caractérisation de l'endommagement de l'alliage et (iii) la mise en place de simulations numériques pour des formes types. Des essais de traction uniaxiale à chaud ont été réalisés afin de caractériser le comportement de l'alliage 7475. Une modélisation de ce-dernier par trois modèles (Norton-Hoff, Johnson-Cook et Zener-Hollomon) est proposée. Les résultats obtenus montrent que le modèle de Zener-Hollomon conduit à la meilleure description du comportement rhéologique de l'alliage dans les conditions thermomécaniques étudiées. Par la suite, l'endommagement de l'alliage 7475 dans des conditions représentatives du formage superplastique a été étudié. Un critère de type Gurson est proposé. Des observations par micro-tomographie aux rayons X ont d'ailleurs permis d'étudier plus précisément l'évolution de l'endommagement au cours de la déformation. À partir de ces résultats, des simulations numériques par éléments finis (sous ABAQUS) ont été mises en place. / Superplasticity is the ability of some materials to sustain very high value of strain (up to 2000%) under low stress and within a specific range of temperature and strain rate. Complex shape components combining low density and high strength can thus be elaborated by using this peculiar characteristic. Superplastic forming process consists in deforming a flange by applying a variable pressure until the flange takes the form of a die. A good knowledge of the pressure law to apply is therefore primordial in order to avoid damage and obtain homogeneous thickness distribution. Numerical simulations are generally used to predict the optimal forming conditions. But a precise description of the rheological response of the material (in terms of flow rule and damage evolution) under thermomechanical conditions representative of the process is necessary. The PhD work introduces several rheological models to describe the behavior of a 7xxx aluminum alloy during superplastic forming process. The work is divided into three parts: (i) characterization of rheological models, (ii) characterization of damage models and (iii) development of numerical simulations to predict the superplastic forming of typical shapes. Hot uniaxial tensile tests have been performed to characterize the rheological behavior of a 7475 alloy. Three models (i.e. Norton-Hoff, Johnson-Cook and Zener-Hollomon) have been identified but only the last one leads to a good prediction of the material response. A GTN damage model has also been identified. Observations by X-rays micro-tomography have allowed studying in more details the damage evolution during the deformation. From these results, different cases have been simulated in ABAQUS.

Les estuaires sont généralement soumis à des phénomènes de comblement sédimentaires. Dans cette partie des systèmes fluviaux du territoire, l'accumulation des matériaux fins modifie radicalement la morphologie de l'estuaire, et conditionne la présence des espèces animales et végétales et on distingue un impact fort sur le plan économique, social et industriel. Les comblements compliquent la circulation dans les estuaires, compliquent les activités de pêches, de loisirs, modifient les propriétés des écoulements et constituent un facteur risque sur les zones d'habitations voisines. Des solutions temporaires consistent à curer les estuaires et des solutions d'aménagement des estuaires peuvent être envisagées. Néanmoins, il ressort de la littérature un manque important sur la caractérisation des mélanges liquides-solides et sur les mécanismes de structuration. Ce travail s'inscrit dans le contexte de l'étude des mécanismes de structuration des matériaux sédimentaires dans les estuaires afin de mieux comprendre les remplissages des zones estuariennes et surtout d'envisager des solutions durables de « nettoyage » de ces zones. L'estuaire de la Rance est particulièrement ciblé par notre étude. Le but est de donner des éléments de réponse sur le comportement rhéologique des vases naturelles en distinguant les échelles les plus significatives afin de détecter les facteurs structurants qui influencent les paramètres rhéologiques. La rhéologie des sédiments est ainsi étudiée à l'aide du rhéomètre Kinexus, géométrie plan-plan. On a pu alors détecter un comportement visco-plastique Bighamien. L'influence du diamètre moyens et de la fraction volumique solide sur la viscosité et le seuil de la contrainte de cisaillement dynamique du modèle de Bingham sont ainsi analysés. Ensuite, nous avons étudié grâce à des sédiments sans sel et sans matière organique, l'influence de ces deux composés chimiques sur le comportement rhéologiques des sédiments et puis leurs influences sur le vieillissement des sédiments. Une étude statique est également réalisée à l'aide du Va ne test permettant le calcul de la contrainte de cisaillement seuil. •Enfin, une assimilation du piège du Lyvet est réalisée grâce à des colonnes de sédimentation dans des conditions assez proches des conditions naturelles. Un processus de sédimentation-tassement-consolidation sous poids propre est recréé en laboratoire. Les sédiments sont amenés à vieillir cette fois pour des longues durées allant jusqu'à 9 mois. Au terme de périodes de vieillissement retenues, le massif créé est caractérisé depuis l'interface fluide-sédiments. Cela nous a permis d'étudier la répartition granulaire des sédiments après structuration et la variation de la contrainte de cisaillement seuil selon la profondeur de la colonne et la durée du vieillissement. Ce type d'essai est aussi réalisé pour les sédiments sans sel et sans matières organiques. / Estuaries are generally subject of sedimentary filling phenomena that alter their morphology and affect subsequently the economic, social and industrial plans. In this part of the fluvial systems of the territory, the accumulation of fine materials radically modifies the morphology of the estuary, and conditions the presence of animal and plant species and cause a strong impact on the economic, social and industrial. Filling complicates navigation in estuaries, fishing, recreational activities and modifies flow properties and is a risk factor in neighboring housing areas. Temporary solutions consist of cleaning estuaries and estuarine management solutions can be considered. Nevertheless, the literature shows a significant lack of characterization of liquid-solid mixtures and structuring mechanisms. This work is in the context of the study of structuring mechanisms of sedimentary materials in estuaries to better understand the fillings estuarine areas and specially to consider sustainable solutions of "cleansing" of these areas. The Rance estuary is particularly targeted by the study. The aim is to provide answers on the rheological behavior of natural vessels by distinguishing the most significant scales to detect structural factors influencing the rheological parameters. The rheology of the sediments is studied using the Kinexus rheometer, plan-plan geometry. A Bighamien visco-plastic behavior was then detected. The influence of the mean diameter and the solid volume fraction on the viscosity and the threshold of the dynamic shear stress of the Bingham model are thus analyzed. Then, using sediments without salt and organic matter, we studied the influence of these two chemical compounds on the rheological behavior of the sediments and their influence on the aging of the sediments. A static study is also carried out using the Vane test allowing the calculation of the threshold shear stress. Finally, an assimilation of the natural filling phenomenon is achieved in columns under conditions similar to natural conditions. These columns are then filled with natural sediments, washed sediments and sediments free of organic material and left for ages ranging from one week to 9 months. Then, the columns will be disassembled and rheological tests with the Brookfield Rheometer will be performed throughout the depth of the columns as well as measurements of water content and grain size. These tests allow us to study sediment structuring in the long term and also to identify the effect of salt and organic matter on sedimentation.

Ce travail présente une nouvelle méthode de prédiction de l'effondrement d'un terrain minier suite à une exploitation intensive. L'approche développée a été appliquée pour le cas de la concession de Drouville, appartenant à la Compagnie des Salins du Midi et des Salines de l'Est.<br/>Le gisement y était exploité par cavités de dissolution interconnectées par facturation hydraulique. Des développements incontrôlés de la dissolution ont abouti à la jonction de deux cavités voisines et à la formation d'une grande cavité SG4/5 dont l'effondrement a été provoqué pour des raisons de sécurité.<br/>La rétro-analyse de cet effondrement a été le point de départ de la recherche qui est présentée, dont l'objectif final était la mise au point d'une méthode d'exploitation sûre permettant de récupérer la plus grande partie du gisement sans risquer d'évolution ultérieure.<br/>Afin d'atteindre det objectif, nous avons utilisé la méthodes des éléments finis pour résoudre le problème mécanique.<br/>Le modèle développé intègre des lois rhéologiques décrivant le comportement des matériaux rencontrés. Les paramètres de ces lois ont été obtenus par rétro-analyse directe (méthode d'essai et d'erreur / méthode de minimisation d'erreur).<br/>L'application du modèle pour des simulations bidimensionnelles et tridimensionnelles nous a permis d'identifier les zones de forte plastification et de rupture. De plus, il nous a été possible d'anticiper la réaction du massif rocheux durant le processus d'effondrement.<br/>En utilisant cette technique conjointement avec une analyse détaillée du comportement mécanique du massif, une nouvelle méthode d'exploitation intensive par élargissement progressif de la zone d'effondrement a été proposée.