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Comportement en fatigue des composites monolithiques et sandwiches : détection et suivi de l'endommagement par techniques non destructives / Composites laminates and sandwiches fatigue behavior : damage detection and follow-up by non destructive techniquesSawadogo, Cheick Ahmed Hyacinthe 17 December 2009 (has links)
Les travaux de cette thèse concernent l’étude expérimentale du comportement en fatigue de matériaux composites sous trois angles différents qui sont la détection et la caractérisation du délaminage, le comportement en fatigue sous sollicitations multiaxiales et enfin l’étude de structures semi-industrielles. Dans un premier temps, une étude bibliographique complétée par une étude expérimentale permet de mettre en évidence que le délaminage est un mode d’endommagement très sévère pour les composites stratifiés et qu’il est nécessaire d’avoir un indicateur fiable de l’endommagement dans les matériaux composites. Dans le second chapitre, le délaminage est étudié en utilisant deux techniques non destructives : l’imagerie ultrasonore et la thermographie infrarouge. L’utilisation de ces deux méthodes couplées à des observations macroscopiques ont permis une évaluation satisfaisante du délaminage. Le troisième chapitre aborde l’étude d’un matériau composite isotrope sous sollicitations multiples monotones et cycliques. Une éprouvette cruciforme a été conçue et fabriquée de manière optimale pour étudier l’influence de l’ajout d’une contrainte moyenne issue d’un effort constant perpendiculaire à l’effort cyclique appliqué, sur le comportement en fatigue. Les résultats des essais ainsi qu’une modélisation numérique ont montré qu’il n’y avait pas d’influence. Le dernier chapitre étudie le comportement en fatigue en flexion trois points d’une éprouvette sandwich utilisée dans le domaine du ferroviaire. Une étude expérimentale et une modélisation numérique ont permis de mettre en évidence l’influence des joints de colle sur le comportement de ce type de matériaux. Les premiers résultats en fatigue sont présentés. / The work of this thesis concerns the experimental study of fatigue behavior of composite materials from three different angles, which is the detection and characterization of delamination, the fatigue behavior under multiaxial stress and the study of semi-industrial structures. Initially, a literature review completed by an experimental study allows to demonstrate that the delamination is a severe damage mode for composite laminates and it is necessary to have a reliable indicator of damage in composites. In the second chapter, the delamination is studied using two non-destructive techniques: ultrasonic imaging and infrared thermography. Using these two methods coupled with macroscopic observations have led to a satisfactory assessment of delamination. The third chapter discusses the study of an isotropic composite material under multiple stress monotonic and cyclic. An optimum cruciform specimen was designed and constructed to study the influence on the fatigue behavior, by applying a constant average stress in one direction and cyclic loading in perpendicular direction. Test results and a numerical modeling showed that there was no influence. The last chapter examines the fatigue behavior in three-point bending of a sandwich specimen used in the field of railways. An experimental study and numerical modeling have highlighted the influence of glue joints on the behavior of such materials. The first results in fatigue are presented.
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Influence des sollicitations de fretting sur le comportement en bruit de phase de contacts HF / Effects of fretting wear on the phase noise of HF contactsEnquebecq, Richard 17 January 2017 (has links)
Suivant les applications, les composants électroniques passifs dont les connecteurs hyperfréquences évoluent dans des environnements vibratoires importants. Les sollicitations vibratoires induisent des micro déplacements qui se traduisent par l’apparition d’un fretting usure sur les contacts. Ces dégradations modifient les propriétés électriques et HF des connecteurs. Dans cette étude doctorale nous nous intéressons en particulier à l’influence du fretting usure sur le bruit de phase. Pour comprendre l’ensemble des mécanismes mis en jeu, une stratégie multi échelle basée sur le développement de 3 bancs d’essais V1, V2, V3 a été mise en place. Il est donc possible d’étudier les phénomènes macro et micro qui se produisent au sein d’un connecteur HF et d’un système composé de plusieurs connecteurs. Plusieurs phénomènes ont été mis en évidence, notamment la relation entre la résistance électrique de contact et le bruit de phase. En effet, l’expertise des contacts usés révèlent l’apparition d’oxydes au moment de l’augmentation du bruit de phase. Des lois comportementales permettant de prédire la durée de vie en bruit de phase d’un contact HF ont été établies en fonction de l’épaisseur de dépôt appliquée ou de l’amplitude de débattement imposé. De nouveaux axes de recherches ont été définis pour déterminer la durée de vie du contact en fonction de nouveaux paramètres comme la force normale. / In many applications passive electronic components such as microwave connectors operate in severe vibratory environments. Vibratory stresses induce micro displacements which result in surface damage by fretting-wear. Ultimately, this type of damage leads to a change in electric and HF properties of the concerned components. In this doctoral thesis the influence of fretting-wear on phase noise was studied. In order to identify all mechanisms involved in this type of damage, a multi-scale strategy based on the development of three test benches V1, V2 and V3 was established. As a result of this study it is possible to study the macro and micro phenomena that occur within RF connectors and in systems composed of multiple connectors. Several phenomena have been identified, in particular the relation between electrical contact resistance and phase noise. As a matter of fact, the analysis of worn contacts revealed that the presence of oxides coincides with an increase of phase noise. We established a description for the evolution of phase noise in an RF contact as a function of the applied coating thickness and the imposed sliding amplitude. Future areas of research have been proposed in order to determine in how far the lifetime of contacts is influenced by other key parameters such as normal force.
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Les relations jeunes-adultes chez les fourmis : sollicitations alimentaires des larves de l'espèce Ectatomma tuberculatum / Young-adult relation in ants : larval solicitations for food in Ectatomma tuberculatumSauvaget, Matilde 08 February 2017 (has links)
L'investissement des adultes pour augmenter la survie des jeunes est souvent optimisé par une communication émise par les jeunes et informant les parents de leur niveau de besoin. Nous avons exploré dans cette thèse si les comportements des larves de fourmi pouvaient être des quémandes alimentaires telles que définies par les modèles de communication honnête. En effet, les fourmis, eusociales, possèdent un système de relations sociales et de coopérations qui diffère du modèle parental classiquement décrit. Nous avons donc testé chez la fourmi Ectatomma tuberculatum si les comportements des larves pouvaient refléter leur niveau de besoin et si les ouvrières apportaient la nourriture en fonction du signal comme prédit par les modèles. Nous montrons dans cette thèse que les mouvements émis par les larves ainsi qu'un composé chimique volatil larvaire pourraient tous deux intervenir et influencer l'apport alimentaire par les ouvrières. Les mouvements larvaires augmentent avec le stade de développement des larves et le composé chimique augmenterait avec le niveau d'affamement des larves. Les ouvrières, nourrices et fourrageuses, pourraient donc optimiser la répartition des ressources alimentaires de la colonie grâce à ces signaux ou indices des larves. Cependant, nous montrons aussi que plusieurs autres facteurs proximaux interviennent. Les mouvements larvaires font suite à des contacts fortuits avec les ouvrières, et l'organisation spatiale des ouvrières et des larves influencent les mouvements larvaires et le nourrissage. Des hypothèses alternatives ou complémentaires à la communication sont donc proposées. / Parental investment to increase survivability of the young is often optimised by signalling emitted by the young and informing the parents of their level of need. In this thesis, we explored whether the behaviour of ant larvae could be analysed as food solicitations as defined by honest communication models. Indeed, ants are highly social and their social relations differ from the social relation in parent-offspring systems which is usually analysed for food solicitations. We therefore tested, in the ant Ectatomma tuberculatum, whether behaviour of the larvae was correlated with the level of need and if workers provisioned larvae with food according to the intensity of the signal, as predicted by honest signalling models. We showed in this thesis that movements displayed by the larvae as well as a larval volatile emission could influence food provisioning by workers. Larval movements increase with larval developmental stage and volatile emission vary with nutritional state of the larvae. Nurse and forager workers could then optimise food resources allocation inside the nest thanks to signals or cues from the larvae. However, we also show that several other proximal factors are involved. Larval movements are not freely displayed but follow a contact with a worker, and spatial organisation of workers and larvae influences larval movements and food provisioning. Thus we propose alternative or complementary hypotheses to the communication hypothesis.
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Modélisation cyclique des sols et interfaces sol/structureBagagli, Yoann 14 December 2011 (has links) (PDF)
Le projet ANR SOLCYP dans lequel s'inscrit ce travail a pour objectif premier l'étude et la modélisation du comportement des pieux sous sollicitations cycliques à grand nombre de cycles, typiquement de l'ordre du million. Ce type de sollicitations engendre une forte évolution de l'état interne de l'interface pieu/sol et les modèles de comportement classiques ne sont alors pas adaptés pour traiter ce problème. La prise en compte plus fine de l'état interne dans les modèles de comportement semble être nécessaire pour ce genre d'application qui est celui des champs d'éoliennes, hydroliennes, fondations de plateforme offshore. Cette tâche a été envisagée ici dans le cadre d'un nombre de cycles modéré, plus simple à manipuler.Le problème de l'interface est en soi complexe car l'interface mécanique peut se dissocier singulièrement de l'interface géométrique en étant repoussée vers le matériau sol. Les deux cas de comportement extrêmes sont celui des pieux bétons, où l'interface suivra un comportement analogue à celui du sol et celui des peux tubés en acier, qui s'apparentera à un comportement de type Coulomb .Deux variables internes ont pu être identifiées : une variable qualifiée de non-orientée dont la mesure est facilement accessible et une variable orientée associée à l'anisotropie de comportement du matériau. Classiquement, seule la première variable est retenue comme explicative des propriétés du matériau ou de son comportement. Il s'agit bien sûr d'une approximation et la variable orientée dont l'influence est sous-jacente en général tout le long du chemin de contraintes doit apparaître plus explicitement dans certains cas. Les lois d'évolution des propriétés du matériau aux différents états repères ont été données tout comme l'évolution des paramètres de modèle en fonction de ces variables internes.Ce travail a conduit à la mise au point de deux modèles : le premier destiné à la modélisation des éléments de volume de sol. Il compte un jeu unique de 20 paramètres identifiable sur quatre essais et permet de modéliser convenablement le comportement du sol sous des chemins de contrainte très variés (monotone, cyclique, drainé, non-drainé) et différents états internes initiaux (densités, pression de confinement). Le second modèle consiste en l'adaptation du premier à la structure des interfaces, il compte 14 paramètres et permet également de reproduire le comportement de ce type de système pour une large gamme d'états initiaux et différentes conditions aux limites. Chacun de ces modèles, validé sur quelques dizaines de cycles, pourra ultérieurement servir de base à une formulation du problème à grands nombres de cycles.
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Etude par microscopie électrochimique (SECM) de la réactivité d'une surface métallique hétérogène passivée : effet de la contrainte mécanique et thermomécaniqueSidane, Djoudi 24 February 2012 (has links)
Les phénomènes de corrosion localisée observés sur les matériaux passifs, largement utilisés dans l’industrie et le transport, résultent de la présence d’hétérogénéités microstructurales et de l’effet des sollicitations mécaniques et thermomécaniques. C’est pourquoi la caractérisation et la compréhension des processus réactionnels nécessitent l’utilisation de techniques d’investigation locales. La microscopie électrochimique à balayage (SECM), technique récente, a été utilisée dans différentes situations. Dans un premier temps, des essais permettant de visualiser les sites d’amorçage des piqûres ont été réalisées sur un acier inoxydable en situation de corrosion. Les modifications de réactivité de surface induites par des déformations élastiques et plastiques ont ensuite été étudiées sur ce même matériau. Une corrélation a notamment pu être établie entre la répartition des déformations et la répartition de la constante cinétique apparente en fond d’entaille sur une éprouvette pré-entaillée.Enfin, sur des alliages d’aluminium soudés par FSW (Friction Stir Welding), des situations de couplage galvanique à différentes échelles ont été révélées à l’échelle microscopique du fait de la présence des composés intermétalliques et à l’échelle de la structure dans le cas d’une soudure de deux alliages d’aluminium différents. / Localized corrosion phenomena observed on passive materials, used in industry and transport, areresulting from the presence of microstructural heterogeneities and the effect of mechanical andthermomechanical stresses. The characterization and the understanding of reaction processes requirethe use of local electrochemical techniques. The scanning electrochemical microscopy (SECM), newpowerful local technique was used in different situations. First, in order to detect pitting corrosionareas, measurements were performed on a stainless steel in corrosion situation. Then, changes insurface reactivity induced by elastic and plastic deformations were measured on the same material. Ina notch root, correlation between the distribution of deformation and the distribution of the apparentelectrochemical rate constant has been established. Finally, on aluminum alloy welded by FSW(Friction Stir Welding), situations of galvanic coupling at different scales have been shown at themicroscopic scale, because of the presence of intermetallic compounds and at the scale of the structurewhen two different aluminum alloys are welded.
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Simulation de trajectoires complexes à l’aide d’un hexapode de mouvement : application aux sports de glisse / Simulation of complex trajectories using a Stewart platform : application to riding sportsLestrade, Kévin 21 September 2016 (has links)
Le projet SIMUSURF consiste en l’utilisation d’un robot hexapode de mouvement pour l’analyse de la réponse biomécanique d’un sujet positionné sur un plateau mobile et soumis à des mouvements de translation et/ou de rotation. Ce robot permet l’apprentissage d’activités sportives nécessitant des conditions particulières d’équilibre. Les sports de glisse tels que le surf, le ski ou le snowboard sont des activités qui nécessitent la conduite de trajectoire du support (planche de surf, skis ou snowboard) et l’équilibre du sportif. Pour un simulateur de surf, l’hexapode équipé de plates-formes de forces permettra alors d’établir des relations entre figures et réponse biomécanique du surfeur, d’étudier la variabilité interindividuelle pour exécuter un mouvement donné et d’optimiser le geste sportif dans un but d’aide à la performance.L’étude concernant le développement de ce simulateur à partir de l’hexapode a été abordée sous deux aspects.- D’un point de vue instrumentation et acquisition, la simulation des trajectoires correspondant aux mouvements de l’ensemble {surfeur + planche} sur l’eau a nécessité la constitution d’une base de données expérimentales permettant notamment d’identifier un modèle dynamique de comportement d’interactions entre le surfeur, sa planche et la vague. Pour ces mesures in situ, l’instrumentation d’une planche a été nécessaire. La conception d’une planche instrumentée et la mise en place d’un protocole d’acquisition dans les conditions extrêmes que représente l’environnement marin ont été un des verrous technologiques associés à ce projet.- D’un point de vue mécanique et robotique, il a été indispensable d’optimiser le pilotage de cette machine (au total 6 vérins avec des vitesses potentielles de 5 m/s) pour atteindre les trajectoires désirées ou les efforts multiaxiaux à imposer dans le cas particulier d’un pilotage complexe en effort.Afin d’être réaliste, un simulateur de surf réalisé autour d’un hexapode devait être capable de reproduire les mouvements complexes et de dynamiques élevées d’une planche de surf sur une vague et soumis aux efforts du surfeur. Ces performances ont été atteintes en tenant compte des phénomènes de couplage dynamiques existants entre ses actionneurs et en mettant en œuvre une approche de commande multivariable efficace : une approche CRONE permettant de synthétiser des lois de commande à la fois performantes et robustes, c’est-à-dire résistant à une connaissance imparfaite du système commandé. / The project SIMUSURF consists in using an hexapod to analyze the biomechanical response of a human subject positioned on the moving platform of the hexapod and submitted to a translation and/or rotation movement. This robot allows practice of sport activities where balanced specific conditions are required. Riding sports such as surf, ski or snowboard are sports for which special skills to steer the support (surfboard, snowboard or ski for instance) are needed. The development of a surf simulator, using the hexapod equipped with multi-axis force plates, will allow to study the relations between figure and biomechanical response of the surfer, the interindividual variability to execute a given movement and to optimise the actions of the person aiming at better performances.The development of this simulator from the hexapod has been approached from two aspects.- From an instrumentation and acquisition point of view, simulation of the trajectories corresponding to the movements of the set {surfer + board} on the ocean required the constitution of an experimental database to identify such a behavioral dynamic model of the interactions between the surfer, his board and the wave. For these in situ experimentations, instrumentation of a surfboard was required. The design of an instrumented board and the implementation of an acquisition protocol in the extreme conditions due to the marine environment have been one of the technological hurdles associated.- From a mechanical and robotics point of view, it was essential to optimize the control of the hexapode (a total of 6 actuators with the potential speed of 5 m/s) to reach the desired trajectory or multiaxial efforts to impose in the special case of a force complex command.To be realistic, a surfing simulator designed with an hexapod had to be able to reproduce the complex movements and high dynamic of a surfboard on a wave and submitted to the efforts of surfer. These specifications were reached by taking account of existing dynamic coupling phenomena between actuators and implementing effective multivariable control approach: CRONE approach synthesizing control laws both powerful and robust, that is resistant to imperfect knowledge of the controlled system.
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Modélisation cyclique des sols et interfaces sol/structureBagagli, Yoann 14 December 2011 (has links)
Le projet ANR SOLCYP dans lequel s’inscrit ce travail a pour objectif premier l’étude et la modélisation du comportement des pieux sous sollicitations cycliques à grand nombre de cycles, typiquement de l’ordre du million. Ce type de sollicitations engendre une forte évolution de l’état interne de l’interface pieu/sol et les modèles de comportement classiques ne sont alors pas adaptés pour traiter ce problème. La prise en compte plus fine de l’état interne dans les modèles de comportement semble être nécessaire pour ce genre d’application qui est celui des champs d’éoliennes, hydroliennes, fondations de plateforme offshore. Cette tâche a été envisagée ici dans le cadre d’un nombre de cycles modéré, plus simple à manipuler.Le problème de l’interface est en soi complexe car l’interface mécanique peut se dissocier singulièrement de l’interface géométrique en étant repoussée vers le matériau sol. Les deux cas de comportement extrêmes sont celui des pieux bétons, où l’interface suivra un comportement analogue à celui du sol et celui des peux tubés en acier, qui s’apparentera à un comportement de type Coulomb .Deux variables internes ont pu être identifiées : une variable qualifiée de non-orientée dont la mesure est facilement accessible et une variable orientée associée à l’anisotropie de comportement du matériau. Classiquement, seule la première variable est retenue comme explicative des propriétés du matériau ou de son comportement. Il s’agit bien sûr d’une approximation et la variable orientée dont l’influence est sous-jacente en général tout le long du chemin de contraintes doit apparaître plus explicitement dans certains cas. Les lois d’évolution des propriétés du matériau aux différents états repères ont été données tout comme l’évolution des paramètres de modèle en fonction de ces variables internes.Ce travail a conduit à la mise au point de deux modèles : le premier destiné à la modélisation des éléments de volume de sol. Il compte un jeu unique de 20 paramètres identifiable sur quatre essais et permet de modéliser convenablement le comportement du sol sous des chemins de contrainte très variés (monotone, cyclique, drainé, non-drainé) et différents états internes initiaux (densités, pression de confinement). Le second modèle consiste en l’adaptation du premier à la structure des interfaces, il compte 14 paramètres et permet également de reproduire le comportement de ce type de système pour une large gamme d’états initiaux et différentes conditions aux limites. Chacun de ces modèles, validé sur quelques dizaines de cycles, pourra ultérieurement servir de base à une formulation du problème à grands nombres de cycles. / This work is include in the national project SOLCYP. This project, support by ANR, focus on the observation and modeling of behavior of pile under cyclic loading with large number of cycles (about one million). This type of solicitations leads to an important change in the internal state of the interface soil/pile and classic models aren’t adapted to deal with this issue. Here, internal state of material is taken into account with a number of cycle limited (easier to study).In geometrical, interface issue is pretty difficult, mainly due to the fact that mechanical interface can be shifted from the geometrical contact to the mass of soil. In extreme ways, concrete pile will have a behavior mainly linked to the behavior of soil when steel pile behavior can be assessed with coulomb friction.Two internal variables have been identifies: the first one can be regarded as isotropic and can be easily assessed when the second one is considered as anisotropic harder to quantify. Generally, just the first variable is taken into the account to forecast the evolution of material properties and behavior. But this is no more than an approximation. In fact, anisotropic variable has an action as well as the isotropic one. But, depending to the type of solicitations, these actions can be strongly linked or really uncorrelated. Evolution of parameters set is given depending these variables.This work has made possible the design of two models: the first one is a mass soil model. It needs 20 parameters, identified from four triaxial and isotropic tests, and is able to reproduce the soil behavior under numerous loading paths (monotonic, cyclic, drained, undrained) and different initial states (density, mean pressure…). The second one is an adaptation of the soil model for rough interface issues. It needs 14 parameters and is also able to forecast interface behavior under different initial state and limit conditions. Both, confirmed for some dozens of cycles, will be used in the large number of cycles issues formulation.
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Les sollicitations des autorités publiques par les familles pour « conflit éducatif »: Analyse de dossiers du parquet famille-jeunesse de Bruxelles, 1966-2006Van Praet, Sarah 06 June 2017 (has links)
Cette thèse propose une analyse qualitative de 205 dossiers du parquet jeunesse-famille de Bruxelles, sur les années 1966 à 2006. L'objectif est de comprendre la logique des renvois, par des membres des la familles, de conflits entre les parents et les enfants. Ces conflits ont été nommés "éducatifs" en référence d'une part qu'ils ont lieu entre parents et enfants, et qu'ils n'ont pas été qualifié pénalement. Après avoir situé le sujet dans un cadre historique et sociologiques des liens entre famille et autorités publiques, une approche méthodologique originale qui tente de respecter la nature judiciaire du matériau est présentée. L'analyse, en deux temps, conclut que les conflits éducatifs renvoyés aux autorités publiques montre l'existance d'une économie morale entre parents et enfants dont les ruptures des attentes muttuelles, notamment dans les discussions par rapport à la reproduction sociale des famillet et des stratégies de résistances des adolescents, créent des conflits. Ces conflits sont renvoyés aux autorités publiques, souvent plus "par défaut" qu'en ayant une demande plus précise. En s'appuyant sur le concept de la conscience du droit, il s'avère que les familles témoignent d'un role des autorités publiques, de la police plus particulièrement, en grande partie au service des familles. Au final la thèse s'intéroge sur la part privée ou publique de la vie familiale, ainsi que des attentes des familles, souvent de classes populaires, à l'égard des autorités publiques. / Doctorat en Criminologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Etude du comportement mécanique et des évolutions microstructurales de l'acier austénitique Fe-22Mn-0.6C à effet TWIP sous sollicitations complexes : approche expérimentale et modélisation / Study of the mechanical behavior and microstructural evolutions of the austenitic Fe-22Mn-0.6C TWIP steel during complex mechanical loadings : experimental approach and modelingBarbier, David 06 March 2009 (has links)
Les très bonnes propriétés mécaniques de l'acier TWIP (TWinning Induced Plasticity) Fe-22Mn-0.6C résultent de l'activation du glissement des dislocations et du maclage mécanique. L'augmentation de la fraction de macles avec la déformation conduit à la réduction du libre parcours moyen des dislocations (effet Hall-Petch dynamique). L'objectif de ce travail était de fournir une analyse et une compréhension plus approfondies du comportement mécanique de cet acier pour différents modes de sollicitation. Nous avons étudié le comportement mécanique lors de différents trajets de déformation (traction, cisaillement simple et réversible, changements de trajets) et plus particulièrement l'évolution de l'écrouissage en relation avec les évolutions microstructurales analysées par diffraction de rayons X, MEB FEG EBSD et MET. En combinant les données obtenues par EBSD et par DRX, nous proposons une approche qui permet d’évaluer la fraction de macles. Le croisement des observations mécaniques et microstructurales nous a permis de montrer que les différents stades d’écrouissage sont liés à des caractéristiques particulières de la microstructure et de la texture, l'interaction entre macles et dislocations conduisant à une augmentation de l'écrouissage. Le maintien de l'écrouissage à un niveau élevé est favorisé par l'activation de deux systèmes de maclage et par l'évolution de texture permettant ce mode de déformation au sein du polycristal. Nous avons observé que la manifestation des différents stades d’écrouissage et de l'effet TWIP varie suivant le type de sollicitation. Les essais en cisaillement réversible ont mis en évidence un effet Bauschinger très prononcé relié à l’effet Hall-Petch dynamique. L'empilement des dislocations aux joints de grains et de macles crée des champs de contraintes locaux qui influencent le comportement au trajet retour. Ces résultats expérimentaux nous ont permis de tester les capacités prédictives d'un modèle micromécanique élasto-viscoplastique à transition d'échelles incorporant l'effet TWIP. Les simulations des trajets monotones de déformation sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Pour améliorer les prévisions des essais de cisaillement réversible et de changement de trajet, des perfectionnements sont proposés / The TWIP steel (Twinning Induced Plasticity) Fe-22Mn-0.6C exhibits outstanding mechanical properties combining a good ductility and a high mechanical resistance thanks to the activation of dislocation glide and mechanical twinning. As the volume fraction of twins increases with the deformation, the mean free path of the dislocations is reduced (dynamical Hall-Petch effect). The goal of this study was to supply a much more precise analysis and understanding of the mechanical behavior of this TWIP steel during different mechanical loadings. We studied the mechanical behavior during different mechanical loadings (tension, simple and reverse shear, strain path changes), and more precisely the strain hardening evolution in relation to the microstructure and texture evolutions analyzed by X-ray diffraction, FEG SEM EBSD and TEM. By combining data obtained by EBSD and X-rays diffraction, we propose an approach that allows us to evaluate the twin volume fraction. The examination of the mechanical and microstructural observations allowed us to show that the different stages of hardening are linked to particular characteristics of the microstructure and texture, the interaction between dislocations and twins leading to an increase of the hardening. The hardening is maintained at a high level by the activation of two twin systems and by the texture evolution. The latter sustains this mode of deformation in the polycrystal. We also observed that the occurrence of the different stages of hardening and of the effect TWIP varies according to the type of solicitation imposed. The analysis of the mechanical behavior during reverse shear tests showed that the steel exhibits a strong Bauschinger effect related to the dynamic Hall-Petch effect. The dislocation piles-up at grain and twin boundaries create local stress fields that influence the mechanical behavior during the reverse deformation. Finally, these experimental results allowed us to check the predictive capacities (mechanical behavior, twin kinetics, texture) of an elasto-viscoplastic micromechanical model incorporating the TWIP effect. The simulations of monotonous deformation are in good agreement with experimental results. To improve prediction of the reverse shear tests and strain path changes, additional developments are suggested
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Caractérisation mécanique multiaxiale de matériaux polymères, application à un PHA utilisé pour des structures d'emballages alimentaires / Multiaxial mechanical characterization of polymers, application to a PHA used for food packaging structuresGuitton, Erwan 10 December 2014 (has links)
L'étude porte sur la caractérisation des propriétés mécaniques des matériaux polymères et notamment d'un grade d'une famille de matériaux biodégradables et biosourcés : les PolyHydroxyAlcanoates (PHAs). Afin d'étudier ce matériau, un montage expérimental original a été mis en place pour des essais multiaxiaux sur une géométrie unique d'éprouvettes cylindriques. Celui-ci permet d'effectuer des cycles de sollicitations successives et/ou simultanées de traction-compression-torsion. L'objectif est de pouvoir effectuer des chemins complexes, avec changements de direction et cycles au cours d'un même essai, permettant ainsi d'explorer tout le plan déviatoire de déformation avec prise en compte de l'histoire du chargement. De nombreux essais ont été effectués sur le grade de PHA à différentes températures pour développer une base de données expérimentale servant à l'identification d'un modèle de comportement proposé d'Hyperélasto-Visco-Hystérésis (HVH). La méthodologie d'identification des paramètres matériaux est suffisamment simple pour être étendue à une large variété de polymères. Cette identification met particulièrement en évidence les faiblesses et les qualités du modèle. Pour le PHA étudié, la base expérimentale montre ainsi l'insuffisance de la partie visqueuse du modèle, contrairement aux travaux antérieurs utilisant des essais classiques unidirectionnels. Néanmoins, le modèle HVH fournit des réponses précises pour les composantes hyperélastique et hystérétique non-visqueuse dans la gamme [0-100]°C. Cette loi a pour but d'être utilisée pour vérifier la tenue mécanique en statique et en dynamique de structures dans le domaine de l'emballage alimentaire en PHA. / This study deals with the mechanical properties characterization of polymers. One of the studied polymers is part of a biodegradable and biobased family of materials: the PolyHydroxyAlkanoates (PHAs). In order to study its behavior, an original setup has been designed to perform tests with multiaxial loadings on a unique cylindric specimen. It allows to carry out multiple cycles of loadings mixing tensile, compression and torsion. The goal is to be able to perform complex deformation paths with changes in the deformation direction and cycles in a single test. These possibilities allows to scan the deviatoric subspace of deformations with the consideration of the loading history. Many tests has been carried out on the PHA polymer at different temperatures to develop a database used for the identification of a Hyperelasto-Visco-Hysteresis constitutive model. The methodology identification of the mechanical parameters is simple enough to be extend at a large variety of polymers. This identification points out the model weaknesses and qualities. For the studied PHA, the experimental data shows the viscous contribution insufficiency in the constitutive model, unlike previous studies using uniaxial classical tests. Nevertheless, the HVH model gives precise predictions for hyperelastic and non-viscous hysteresis components in the range of [0-100]°C. The constitutive law has been developed in order to check the strength of structures behavior in static and dynamic in the field of food packaging in PHA.
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