L'objectif de cette étude est de développer des outils informatiques permettant de faciliter la modélisation de phénomènes physiques et de leurs couplages éventuels. Nous partons d'un exemple de résolution de problème multiphysique (le couplage magnétothermique dans un ruban supraconducteur) pour aborder la question de la démarche de modélisation. En particulier nous mettons en avant le besoin systématique de description des propriétés physiques du problème traité. Pour répondre à ce besoin, nous proposons d'utiliser un formalisme générique permettant de décrire les propriétés physiques de tout problème numérique. Pour cela, ce formalisme permet de décrire la structure des propriétés physiques, c'est-à-dire leur modèle de données. Ce formalisme se comporte alors comme un modèle de modèles : c'est un métamodèle. Nous présentons ensuite la structure du métamodèle ainsi que des outils et services qui ont développés autour et qui permettent de gérer les modèles de données et les propriétés physiques. Le métamodèle a été réalisé sous la forme d'un langage informatique orienté objet : le SPML. Nous justifions ce choix et nous détaillons la réalisation des principales fonctionnalités du SPML. Enfin nous présentons l'intégration du métamodèle dans la plate-forme de simulation numérique SALOME et son utilisation pour la résolution d'un problème de magnétostatique simple et un d'un problème d'intéractions fluide-structure.

Ce mémoire est consacré à l'étude de deux composés à structure chalcopyrite que sont le thiogallate et le sélénogallate d'argent. La présentation de leur diagramme de phases et de leurs propriétés physiques a permis de mieux comprendre la complexité de leur cristallogénèse. L'objectif de cette étude a donc été d'améliorer chacune des différentes étapes intervenant dans leur élaboration afin d'optimiser leur qualité cristalline. Des mesures d'absorption résiduelle ainsi que des expériences de doublage laser à 10.6 µm ont permis de confirmer l'intérêt porté aux cristaux d'AgGaX2 (X = S ou Se), en vue de leur intégration dans des systèmes optiques non linéaires. Parallèlement à cette étude, une approche numérique de l'hydrodynamique de la phase fluide, a été effectuée afin de définir plus précisement les phénomènes inhérents à la cristallogénèse de ces composés.

Parmi les procédés de soudage, la simulation numérique du soudage par résistance électrique par points offre l'avantage d'un calcul direct des sources de chaleur par couplage électro-thermique. En revanche, les données nécessaires pour décrire les contacts sont rares et difficiles à mesurer. Comme pour les autres procédés<br />de soudage, la difficulté principale en simulation numérique est la disponibilité de données d'entrée à toutes températures depuis l'ambiante jusqu'au-delà de la fusion. Le couplage des premiers modèles électrothermiques avec des modèles mécaniques permet un bon accord entre expérience et simulation. Une fois qu'un modèle a été validé selon tous les domaines physiques concernés, des résultats comme les cycles thermiques, la taille de soudure ou les contraintes, déformations et état métallurgique résiduels peuvent être utilisés pour mieux comprendre le procédé, pour le piloter ou pour modéliser le comportement des soudures.

Le transport de l'énergie électrique se pose de manière de plus en plus aiguë étant donnée la croissance rapide de l a quantité d'énergie à transporter quotidiennement. En effet, les besoins des villes et des zones industrielles augmentent sans cesse, et des conditions d'esthétique ou d'environnement nécessitent l'installation des ensembles de production dans des sites éloignés des centres de consommation.<br />De ce fait, des études technico-économiques récentes ont montré l'intérêt de prévoir les futurs réseaux à des échelons de tension très élevés, de l'ordre du million de volts. La conception technologique de telles lignes de transport d'énergie doit tenir compte non seulement des conditions de régime permanent mais aussi des régimes transitoires dont l'importance peut, dans certains cas, être prépondérante du point de vue de l'isolement.<br />On conçoit donc facilement l'intérêt des méthodes d'études des régimes non sinusoïdaux, applicables à la prédétermination de la nature et de la forme des ondes de tensions et de courant qui peuvent se propager sur ces réseaux. Cette prédétermination peut être effectuée de deux façons complémentaires : d'une part l'étude analogique à l'aide d'analyseurs transitoires, qui sont de véritables calculateurs analogiques particuliers, d'autre part à l'aide de méthodes numériques implantées sur des ordinateurs. Jusqu'à ces dernières années, les exploitants de réseaux et les constructeurs donnaient la préférence à l'analyseur transitoire, qui permet une meilleure visualisation des phénomènes physiques. Néanmoins, il semble que les méthodes numériques, par leur souplesse, leur fiabilité et leur rapidité d'exécution tendent à prendre le pas sur les études analogiques.<br />Parmi les méthodes numériques on distingue trois grandes familles : celles qui utilisent des transformations intégrales (transformation de Laplace ou transformation de Fourier modifiée), celles du type Bergeron ou des ondes mobiles et les méthodes aux différences finies.<br /><br />Si le choix définitif ne s'est point encore porté de manière unanime sur l'une ou l'autre d'entre elles, il semble que les deux premiers groupes soient proches de leurs possibilités maximales, tandis que les méthodes aux différences finies, quoique encore assez peu développées, se révèlent de plus en plus prometteuses.<br />C'est pour cette raison que, en collaboration étroite avec le service des Etudes et Recherches de 1'E.D.F. (ERMEL), nous avons, au sein de notre équipe, fait porter notre effort sur cette dernière méthode. Une première étude, effectuée par J .C . SABONNADIERE, puis par A. N'DIR, a permis de dégager les caractères d'un schéma semi-implicite et d'une méthode associée, appelée Méthode de Double Balayage; son application à l'ensemble d'une ligne et de son système d'alimentation a donné lieu à la mise au point d'une première version du programme PEGASE (Programme d'Etude Générale et d'Analyse des Surtensions d'Enclenchement. Le travail que nous présentons ci-après est une extension de ces résultats à l'étude d'un réseau de transport d'énergie complexe, comportant un nombre quelconque d'éléments à constantes réparties, voire non linéaires.<br /><br />Dans le premier chapitre, nous exposerons la méthode de Double Balayage, ses principales caractéristiques, et son application au calcul de surtensions d'enclenchement lors de la mise sous tension d'une ligne à vide à partir d'un seul générateur.<br /><br />Le chapitre II, qui est le plus important de notre travail, est consacré à l'extension de notre méthode numérique au traitement d'un réseau de transport d'énergie comportant un nombre quelconque de lignes triphasées et de générateurs, mais un seul jeu de barres, à partir duquel une ligne à vide est mise sous tension.<br /><br />Dans le chapitre III, nous avons généralisé les méthodes mises au point et appliquées dans le chapitre précédant, en traitant le calcul des régimes transitoires dans des réseaux à très haute tension non maillés formés d'un nombre quelconque de lignes et de deux jeux de barres, dans un premier temps, et d'un nombre quelconque de lignes et de jeux de barres ensuite.<br /><br />Nous avons regroupé dans le chapitre IV quelques résultats obtenus à l'aide des programmes de calculs établis dans les chapitres II e t III; nous présentons également des comparaisons avec des courbes résultant d'essais sur analyseur transitoire de réseaux, ou d'essais réels « in situ », ce qui permet de juger la fiabilité de nos méthodes.<br /><br />Enfin, on trouvera dans le chapitre V l'esquisse d'une méthodologie d'utilisation de nos programmes de calculs à des fins d'essais industriels; nous nous appuierons pour cela sur deux exemples : le calcul des phénomènes transitoires qui se développent dans un réseau complexe, d'abord lors de l'apparition d'un défaut en ligne, ensuite lors de la mise sous tension d'éléments triphasés non linéaires, tels que résistances ou inductances.

Lors d'un hypothétique accident majeur dans un réacteur à eau sous pression, la dégradation du coeur peut produire un bain stratifié, traversé par un flux de bulles. Ce dernier influence grandement les transferts thermiques, dont l'intensité est déterminante dans le déroulement de l'accident. Dans ce contexte, ce travail porte sur une modélisation de type interface diffuse pour l'étude d'écoulements incompressibles, anisothermes, composés de trois constituants non miscibles, sans changement de phase. Dans les méthodes à interface diffuse, l'évolution du système est décrite à travers la minimisation d'une énergie libre. L'originalité de notre approche, inspirée du modèle de Cahn-Hilliard, réside dans la forme particulière de l'énergie que nous proposons, qui permet d'avoir un modèle algébriquement et dynamiquement consistant, au sens suivant : d'une part, l'énergie libre triphasique coïncide exactement avec celle du modèle de Cahn-Hilliard diphasique quand seulement deux des phases sont présentes ; d'autre part, si une phase est initialement absente alors elle n'apparaîtra pas au cours du temps, cette dernière propriété étant stable vis à vis des erreurs numériques. L'existence et l'unicité des solutions faibles et fortes sont démontrées en dimension 2 et 3 ainsi qu'un résultat de stabilité pour les états métastables.<br /><br />La modélisation d'un système ternaire en écoulement anisotherme est ensuite poursuivie par couplage des équations de Cahn-Hilliard avec celles du bilan d'énergie et de Navier-Stokes où les contraintes surfaciques sont prises en compte à travers des forces volumiques capillaires. L'ensemble est discrétisé en temps et en espace de façon à préserver les propriétés du problème continu (conservation du volume, estimation d'énergie). Différents résultats numériques sont présentés, depuis le cas de validation de l'étalement d'une lentille entre deux phases jusqu'à l'étude des transferts de masse et de chaleur à travers une interface liquide/liquide traversée par une bulle ou un train de bulles.

Dans cette thèse, nous avons étudié, dans une première partie, l'effet d'onde de choc dans les matériaux cellulaires (mousses, nids d'abeilles et sphères creuses). Une nouvelle technique expérimentale originale avec les barres de Hopkinson pour étudier l'effet d'onde de choc dans de tels matériaux complètée par une mesure locale et par la modélisation éléments de tels effets sont présentées. Dans la seconde partie, nous avons mis en place une nouvelle technique de la mesure de la perforation dynamique en utilisant aussi la technique de la mesure avec les barres de Hopkinson : la perforation inversée. Cette technique permet de rendre possible de comparer directement l'histoire de force vs déplacement dynamique avec la quasi statique.

Le but de cette thèse est d'étudier numériquement les écoulements diphasiques liquide-gaz à l'aide d'une méthode de suivi d'interface précise. Tout d'abord, nous mettons en place une configuration turbulence homogène isotrope diphasique. Cette configuration est utilisée pour étudier la turbulence liquide-gaz ainsi que le modèle ELSA. A l'aide de la simulation présentée il a été possible de déterminer les constantes de modélisation et de valider les termes sources utilisés dans la zone dense du spray. Ensuite, le phénomène d'évaporation est étudié en utilisant dans un premier temps un scalaire passif puis en utilisant un formalisme DNS d'évaporation. Les équations d'énergie et des espèces ont été ajoutées dans le code ARCHER. La validation de la DNS d'évaporation a été réalisée en comparant nos résultats aux solutions théoriques, tel que la loi du D2. Les limitations et les apports de cette approche sont finalement discutés et des perspectives d'améliorations sont proposées.

Les études sur les procédés de soudage et sur la fiabilité des structures assemblées apparaissent actuellement comme un domaine de recherche actif, ouvert et complexe, car elles nécessitent de combiner de nombreuses connaissances dans différents domaines de la physique, de la mécanique et des procédés. La distribution des contraintes résiduelles joue un rôle important dans la vie des structures en favorisant la rupture par fatigue ou par fissuration. Ainsi, une meilleure compréhension des contraintes résiduelles évite l'utilisation de facteurs de sécurité plus élevés et, par conséquent permet de mieux optimiser le cycle de vie des structures soudées. A travers ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés au soudage par laser d'un acier dual phase DP600, soudé en configuration par recouvrement, dont l'application est l'utilisation dans le domaine automobile. Cette thèse présente deux volets : un volet expérimental et un volet numérique.L'étude expérimentale nous a permis d'une part d'appréhender les conséquences métallurgiques et mécaniques du procédé laser sur l'acier DP600 et d'autre part d'utiliser et de valider les résultats numériques des modèles développés. L'étude numérique a eu pour objectif de prédire l'histoire thermique, métallurgique et l'évolution des caractéristiques mécaniques des tôles soudées par faisceau laser. Nous avons développé, sur un code de calcul par élémentsfinis Abaqus, trois modèles numériques. Le modèle thermomécanique, nous a permis de simuler la distribution spatio-temporelle de la température. Dans ce cas, le chargement appliqué est dépendant des paramètres du procédé etdes caractéristiques du faisceau laser et est associé à des conditions aux limites. Pour le modèle mécanique, nous avonsconsidéré un comportement élasto-plastique avec un chargement thermique transitoire, résultat du modèle thermique.Le deuxième modèle thermo-métallurgique nous a permis de simuler les phénomènes d'austénisation pendant la phase de chauffage (modèle de Waeckel) et de prendre en compte les fractions volumiques des phases martensitiques générées par les transformations de phases austénite-martensite lors du refroidissement (modèle de Koistinen-Marburger). Enfin, dans la dernière partie de simulation, nous avons réalisé le couplage thermo-metallo-mécanique. Les résultats obtenus dans la partie précédente, ont été implémentés dans deux modèles mécaniques : le modèle mécanique classique et le modèle mécanique avec prise en compte de la déformation liée aux effets de dilatation métallurgique. Cet effet a été intégré à travers le coefficient de dilatation thermique des phases ferritiques et martensitiques et des fractions volumiques obtenues à partir du modèle thermo-métallurgique. Les résultats ont montré que la répartition des contraintes résiduelles dans la zone de fusion et dans la zone affectée thermiquement sous l'effet de la déformation thermo-métallurgique donne des valeurs supérieures à celles estimées par le modèle élasto-plastique classique.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans l'industrie, et en particulier dans le domaine automobile, il est crucial de valider la fiabilité des systèmes de manière efficace, rapide et à moindre coût. Les pièces de Liaison Au Sol chez PSA sont soumises au phénomène de fatigue et leur conception est validée à partir de calculs mais aussi et principalement d'essais physiques. Les méthodologies globales de qualification en fatigue sont basées sur un protocole d'essai spécifique et une méthode d'estimation associée. Les travaux présentés ici présentent tout d'abord un état de l'art de méthodologies globales de qualification en fatigue, issues de la littérature et des applications PSA. Ces différents axes d'étude sont comparés par simulation numérique afin d'en définir la robustesse, l'efficacité et le coût. A l'issu de cette étude, une méthodologie globale efficace a été développée, et en partie mise en place. L'ensemble des travaux permet tout d'abord d'avoir un point de vue critique sur les méthodologies d'estimation de la fiabilité par les essais. Ils ont mené à la mise en place d'une amélioration des stratégies actuelles et ouvre la voie à des changements d'envergure chez PSA.