This report deals with reconstruction of strain fields within deformed materials. The method relies upon data generated from Bragg edge measurements, in which information is gained from neutron beams that are sent through the sample. The reconstruction has been made by modelling the strain field as a Gaussian process, assigned a covariance structure customized by incorporation of the so-called equilibrium constraints. By making use of an approximation scheme well suited for the problem, the complexity of the computations has been significantly reduced. The results from numerical simulations indicates a better performance as compared to previous work in this area.

La glace est un matériau de structure cristallographique hexagonale ayant une anisotropie plastique très importante. La déformation est principalement accommodée par le glissement des dislocations dans le plan basal. Cette forte anisotropie du monocristal de glace conduit lors de la déformation d’un polycristal, à de fortes hétérogénéités de déformation et de contrainte. Lors de la déformation à haute température, les mécanismes de recristallisation dynamique permettent, par le développement d’une nouvelle microstructure et d’une nouvelle texture, d’augmenter la ductilité du matériau. L’objet de cette étude est de mieux caractériser les mécanismes de recristallisation et leurs liens avec les hétérogénéités de déformation afin de mieux comprendre le développement des nouvelles microstrutures et textures ainsi que leurs impacts sur le comportement du matériaux.Ce travail est basé sur des essais de type fluage dans les conditions où la recristallisation dynamique est importante (T > 0.95T f et 0.5 < σ < 1 M P a). Deux types de polycristaux sont étudiés : la glace granulaire, considérée comme un volume élémentaire représentatif, qui permet d’appréhender d’un point de vue statistique l’impact de la recristallisation sur le développement des microstructures et des textures ; et la glace colonnaire, qui permet d’étudier les différents mécanismes de germination et leurs liens avec les hétérogénéités de déformation à l’échelle inter et intra-granulaire. Les outils de caractérisation utilisés sont la mesure in situ de l’évolution du champ de déformation par corrélation d’images numériques et la caractérisation des microstructures et des textures pré- et post- déformation par mesure optique et Electron BackScatter Diffraction (EBSD).Étant donné les fortes hétérogénéités de déformation, les mécanismes de recristallisation dynamique continue et discontinue sont actifs au cours de la déformation. La formation de sous-joints de grains, la germination par gonflement (bulging), où la migration de joints de grains ont été mises en évidence. Des germes fortement désorientés par rapport aux grains parents ont également été observés. Ces observations impliquent un mécanisme de germi- nation différent de ceux mentionnés ci-dessus. De plus, les dislocations géométriquement nécessaires composants les sous-joints de grains ont été caractérisées à l’aide du tenseur de Nye extrait des mesures EBSD. Cela a permis d’observer des sous-structures de dislocations composées de dislocations c. Ces dislocations c étaient jusqu’alors très rarement observées et seulement dans des conditions très spécifiques.Une forte corrélation entre les hétérogénéités de déformation et les mécanismes de recristallisation a été mise en évidence grâce aux mesures de champs de déformation. Les mécanismes de recristallisation se concentrent dans les zones où la déformation est importante et ont tendance à réduire les hétérogénéités de déformation. De plus, ces bandes de déformation, où la recristallisation est active, sont orientées à environ ±45° et ont une dimension supérieure à la taille moyenne des grains, ce qui montre une organisation des hétérogénéités de déformation et de contrainte à grande distance.Un modèle théorique pouvant contraindre l’orientation des germes crées par la germination spontanée est proposé. Ce modèle, basé sur la relaxation de l’énergie élastique, du fait de l’anisotropie élastique du mono-cristal de glace, permettrait de favoriser les cristaux dont l’axe c est aligné avec la direction de la contrainte principale locale. Cette étude a été complétée par des expériences numériques, basées sur un modèle à champ complet et une loi de plasticité cristalline élasto-viscoplastique qui permet de reproduire les hétérogénéités de déformation et de contrainte. Ces expériences numériques ont montré que ce mécanisme de germination orienté pourrait permettre d’expliquer le développement des textures de recristallisation. / Ice is an hexagonal material in which deformation mainly occurs by dislocation glide along the basal plane conferring a strong viscoplastic anisotropy to the single crystal. Hence, during polycrystalline ice deformation the incompatibility between grains lead to highly heterogeneous strain. During ice creep at high temperature, dynamic recrystallisation occurs, leading to the development of a new microstructure and strong recrystallisation textures.These new microstructure and texture increase the ductility of the material. The aims of this study is to investigate dynamic recrystallisation mechanisms and their links with strain heterogeneities to better understand the development of these microstructure and texture.Creep experiments are carried out in conditions where dynamic recrystallisation is important (T > 0.95T f and 0.5 < σ < 1 M P a). Two kinds of polycrystalline samples are used: granular ice, which can be considered as a representative elementary volume and enable to understand the global impact of dynamic recrystallisation mechanisms on texture and microstructure; and columnar ice which enable to better constrain the dynamic recrystallisation mechanism such as nucleation and their link with the strain heterogeneities down to the intra and inter-granular scales. Strain field evolution is measured in situ using digital images correlation and pre- and post- deformation microstructures and textures are measured using optical imaging and Electron BackScatter Diffraction (EBSD).Due to the strong strain heterogeneities, both continuous and discontinuous recrystallisation mechanisms occured. Sub-grain boundary formation, nucleation by bulging and grain boundary migration are mechanisms very active during dynamic recrystallisation in ice. On top of that, we also observed new grains with orientations highly disoriented compared to the neighbouring grains. This observation implies a nucleation mechanism different compare to the one mentioned above. Using Nye theory on EBSD measurements constrains the geometrically necessary dislocations of the sub-grain boundaries. Tilt sub-grain boundaries made of non-basal c dislocations have been observed. Only few observations of c dislocations existed so far, all of them made in very specific conditions.A strong correlation between recrystallisation mechanisms and strain field heterogeneities have been observed. Recrystallisation mechanisms lead to a decrease and spread of strain heterogeneities. The strain localise into bands of deformation oriented at around ±45° from the compression axis and with a typical length higher than the mean grain size. These bands of high deformation localise most of the dynamic recrystallisation mechanisms. This observation shows that the long range interaction of the strain and stress heterogeneities.We propose a new model which could be able to constrain the nucleus orientation for spontaneous nucleation. This model, based on the elastic energy relaxation during nucleation tanks to the elastic anisotropy of ice single crystal, should constrain the c axis to be aligned with the locale principal stress direction. To investigate the impact of such oriented nucleation mechanism on the texture development, a numerical experiment has been proposed using full field simulation with an elasto-viscoplastic law able to simulate the strain and stress fields heterogeneities. These numerical experiments show that the oriented nucleation mechanism might be able to explain the development of recrystallisation texture.

AbstractThe Iosipescu shear test, also known as asymmetric four point bending of a V-notched beam,is frequently used for measuring in-plane shear properties of composites. The ASTM standard(ASTM D-5379-05) regulates how the test is to be performed. It prescribes a notch openingangle of 90° independently of the material tested, although this has proven to produceinhomogenous strain distributions in the test region (between the notches) for orthotropicmaterials. Commonly, strain gauges are attached in the center of the test region where thedeviation from average strain is high. Thus, systematic errors in the measurement in the rangeof 10% or more may be introduced. The modified Iosipescu shear test, presented in this thesis, uses a variable notch opening angledepending on the material orthotropy and orientation to accomplish even stress- and strainfields in the test region. The variable notch opening angle accommodates both anisotropicmaterials and their orientation. Based on an elastic rescaling theory for orthotropic materials,the geometry was rescaled to recreate the same stress distribution in the test region as forisotropic materials. Specifically the notch opening angle was rescaled depending on theorthotropic ratio, the ratio of the two in-plane principal stiffnesses (Ex/Ey), to obtain theoptimal notch geometry. The rescaling procedure has been verified numerically with FEsimulationsand experimentally for several materials of different orthotropic ratio showingthat this was a very feasible method. Using a whole field optical measurement system duringtesting, significantly more homogenous strain fields were observed than for the standardspecimen geometry. Thus, there is no longer any need for correction factors, relying on FEsimulation,to obtain correct shear moduli. Constitutive shear properties and strength can thusbe more accurately measured, more completely and with fewer sources of error. Notablyhigher shear strengths at larger strains were also recorded compared to standard testing.The function of the new fixture was evaluated and compared with the standard Wyomingfixture. Combined in-situ 3D deformation measurements of both the new fixture and thespecimen showed that out of plane specimen deformation was very low and substantiallylower than the Wyoming fixture. Thus considerably lower parasitic stresses are introducedwith the new fixture. Recommendations regarding fastening of the specimen were determined based on simpleanalysis combined with FE-calculations and experiments. For both isotropic and orthotropic itwas found favorable if the clamp load used to hold the specimen and the expected net peakload and were set about equal. This reduces the risk of failure outside the test region bycrushing, brushing, splitting and etc. The same effects as shown in the FE-simulations werealso observed experimentally and of similar relative magnitude.Problems with differences in strains arising on the front and back face of the specimen duringtesting have been frequently reported in the literature. This is believed to stem from deviationsfrom nominal specimen geometry such as non-parallel and/or non-perpendicular boundingsurfaces. Three types of these combinations were evaluated numerically and the two mostsignificant were confirmed experimentally. The most critical geometrical deviation assessedwas a specimen with slightly conical cross section in the gripping region. For both isotropicand orthotropic materials, very small deviations from nominal geometry, caused unacceptablylarge errors in measurements of constitutive behavior / QC 20100827

Cells in living organisms are constantly experiencing a variety of mechanical cues. From the stiffness of the extra cellular matrix to its topography, not to mention the presence of shear stress and tension, the physical characteristics of the microenvironment shape the cells’ fate. A rapidly growing body of work shows that cellular responses to these stimuli constitute regulatory mechanisms in many fundamental biological functions. Substrate strains were previously shown to be sensed by cells and activate diverse biochemical signaling pathways, leading to major remodeling and reorganization of cellular structures. The majority of studies had focused on the stretching avoidance response in near-uniform strain fields. Prior to this work, the cellular responses to complex planar strain fields were largely unknown. In this thesis, we uncover various aspects of strain sensing and response by first developing a tailored lab-on-a-chip platform that mimics the non-uniformity and complexity of physiological strains. These microfluidic cell stretchers allow independent biaxial control, generate cyclic stretching profiles with biologically relevant strain and strain gradient amplitudes, and enable high resolution imaging of on-chip cell cultures. Using these microdevices, we reveal that strain gradients are potent mechanical cues by uncovering the phenomenon of cell gradient avoidance. This work establishes that the cellular mechanosensing machinery can sense and localize changes in strain amplitude, which orchestrate a coordinated cellular response. Subsequently, we investigate the effect of multiple changes in stretching directions to further explore mechanosensing subtleties. The evolution of the cellular response shed light on the interplay of the strain avoidance and the newly demonstrated strain gradient avoidance, which were found to occur on two different time scales. Finally, we extend our work to study the influence of cyclic strains on the early stages of cancer development in epithelial tissues (using MDCK-RasV12 system), which was previously largely unexplored. This work reveals that external mechanical forces impede the healthy cells’ ability to eliminate newly transformed cells and greatly promote invasive protrusions, as a result of their different mechanoresponsiveness. Overall, not only does our work reveal new insights regarding the long-range organization in population of cells, but it may also contribute to paving the way towards new approaches in cancer prevention treatments.

Thermomechanically bonded spunbond nonwoven fabrics contain discrete bonds that are formed by melted and fused fibers. Through equi-biaxial tensile testing and simultaneous image capture, the mechanical response of individual bonds was studied through loading in the preferential fiber direction, the machine direction, and in the direction that is perpendicular, the cross direction, of the fabric web. Independent biaxial force and displacement data were collected and analyzed, and the maximum force and stiffness of the bonds in the machine and cross directions were found to be statistically different. After scaling the maximum force and stiffness by a relative basis weight parameter, a fiber orientation parameter, and the width of the bond itself, the peak force and stiffness in the machine and cross directions were found to no longer be statistically different. This indicates that basis weight, fiber orientation, and bond size dictate the biaxial mechanical behavior of the bonds. Furthermore, significant fiber debonding was observed in all the bonds tested, effectively suggesting bond disintegration into the individual component fibers during testing. Digital image correlation, using the captured images, was utilized to calculate local and average Eulerian strains of the bond during the initial stages of the test. The strain experienced by the bonds in the machine direction was always positive and increasing as the biaxial load increased. The strain in the cross direction, however, experienced increasing and decreasing strain. Local strain maps revealed the highly inhomogeneous strain response of the bonds under biaxial loading. / Master of Science / For numerous industrial and consumer applications, such as the medical, automotive, packaging, and consumer goods, nonwoven fabrics are often thermomechanically bonded at discrete bond locations in patterns appropriate for the intended use. To produce the nonwoven, fibers are extruded onto a belt and the mat of fibers is passed through a calendar roll to form the thermomechanical bonds. As the fibers move on the belt, there is a preferential fiber direction parallel to the belt. Mechanical biaxial tensile tests were performed on nonwoven sheets in order to gain insight into the response parallel and perpendicular to the preferential fiber direction. Force and displacement data were collected and the maximum force and stiffness response parallel to the preferential fiber direction were found to be significantly higher than perpendicular to the preferential fiber direction. Strain measurements were also performed to examine the local strain of the bonds. Knowledge of the biaxial tensile behavior of bonds in nonwovens allows manufacturers to make informed decisions about the ultimate final application of the nonwoven.

Cette thèse présente une étude structurale qualitative et quantitative du socle paléozoïque des Pyrénées. Elle se base sur une étude de terrain et une compilation exhaustive et inédite des structures, harmonisées à l'échelle de toute la chaîne des Pyrénées. A partir de cette base de données, nous avons construit le champ de déformation régional varisque produit au Paléozoïque supérieur (310-295 Ma). On montre que lors du raccourcissement régional majeur, la déformation est partitionnée entre une croûte supérieure s'épaississant en régime transpressif et une croûte inférieure fluant latéralement. Une zone d' " attachement " a permis de maintenir la cohérence cinématique entre ces deux domaines aux comportements structuraux contrastés. Le fluage latéral au sein de la croûte inférieure permet l'emplacement de dômes extensifs dans ce contexte convergent. Le refroidissement progressif de la croûte favorise i) le couplage mécanique progressif entre ces deux domaines et ii) une localisation de la déformation dans des zones de cisaillement transpressives verticales d'échelle crustale. Bien que situées dans l'avant-pays de la chaîne varisque, les Pyrénées enregistrent une déformation typique d'une lithosphère anormalement chaude. Ce contexte thermique est l'expression d'une délamination progressive du manteau lithosphérique initiée dans les zones internes de l'orogène et qui a permis la fermeture de la syntaxe ibéro-armoricaine ainsi que l'échappement latéral de la croûte ductile pyrénéenne pris dans cette syntaxe. L'analyse quantitative du champ de déformation à partir d'outils géostatistiques montre que ce champ résulte d'une déformation assimilable à un cisaillement pur produit par un raccourcissement NS tandis que la composante dextre de la transpression se concentre aux bordures de plutons ou de dômes. Ainsi, la mise en place de ces objets structuraux gouverne l'hétérogénéité du champ de déformation. La cohérence du champ de déformation varisque met en question l'existence de nappes de socle lors de la construction du prisme orogénique pyrénéen à partir du Crétacé supérieur. En dehors de la bordure ouest et sud de la Zone Axiale, le socle n'est affecté que par des réactivations mineures, y compris dans les Pyrénées centrales où le chevauchement de Nogueres ne peut être enraciné. Ce chevauchement correspondrait plutôt à un décollement dans les séries paléozoïques supérieures, impliquant des quantités de raccourcissement moindres durant la collision pyrénéenne que celles calculées précédemment. / We present a qualitative and quantitative structural study of the Paleozoic basement of the Pyrenees. Based on new observations and an extensive compilation of structural data that were harmonized at the scale of the orogen, we built the regional-scale Variscan strain field. The main Variscan deformation was partitioned between transpressional thickening of the upper crust and the laterally flowing lower crust. An attachment zone acted to maintain the kinematic coherency between these two structural domains. Lateral flow of the lower crust accompanied emplacement of syn-convergence extensional domes. Regional cooling progressively increases the degree of mechanical coupling between the two structural levels and enhanced strain localization in steep regional transpressive shear zones. Though part of the foreland of the Variscan orogen the Pyrenees developed strain patterns typical of hot crusts/lithospheres. Such a hot thermal context is due to lithospheric mantle delamination that initiated beneath the hinterland of the orogen and allowed the Iberian-Armorican syntax to close and extrude the soft Pyrenean crust trapped in it. Geostatistical analysis of the strain field suggests that it results bulk pure shear deformation with a dextral transpressional component restricted to the boundaries of plutons and domes. Emplacement of such structural objects governed the degree of heterogeneity of the strain field. The coherency of the strain field argues against the stacking of large basement nappes in the Axial Zone of the Pyrenees during building of the orogenic prism since the Late Cretaceous. Only the southern and western parts of the Axial Zone are affected by "Alpine" thrusting and only minor local reactivation occurred elsewhere in the Axial Zone. Therefore, the Nogueres thrust cannot root into the Axial Zone but is a decollement within Late Paleozoic series. This suggests a lower amount of Alpine shortening in this part of the Pyrenees than previously estimated.

Les matériaux piézoélectriques et ferroélectriques présentent un comportementélectromécanique couplé. Cette particularité leur a permis d’être utilisés dans de nombreusesapplications telles que les applications de capteur, actionneur, transformateur et récupérateurd’énergie. En outre, en raison de leur comportement non linéaire et dissipatif, les matériauxferroélectriques sont de plus en plus utilisés dans le domaine de l’électronique en tant quecapacité accordable, mémoire non volatile, oscillateur et filtre. La performance et la fiabilitéde ces systèmes dépendent directement des propriétés ferroélectriques et piézoélectriques dumatériau, qui nécessite par conséquent d’être caractérisé. Les propriétés piézoélectriques,ferroélectriques, ferroélastiques et diélectriques des matériaux ferroélectriques ont été le sujetde nombreuses études. Pourtant, les conditions d’essai restent difficiles à maîtriser car lespropriétés thermiques, mécaniques et électriques de ces matériaux sont fortement couplées.Dans cette thèse, un dispositif de mesure de champ de déformation a été conçu pourcaractériser le comportement piézoélectrique et ferroélectrique des céramiquesferroélectriques. Ce dispositif utilise un banc optique ainsi qu’un algorithme de Corrélationd’Images Numériques (CIN) 2D appelé CorreliRT3. Cet algorithme est basé sur une approcheglobale et réduit les erreurs de mesure de déplacement en s’appuyant sur les équationsd’équilibre de la mécanique des solides. Grâce au banc de caractérisation par CIN, il estmontré que les déformations piézoélectriques et ferroélectriques peuvent être mesurées avecune incertitude d’environ 10-5. Cette incertitude est atteinte aussi bien pour des sollicitationssimples que couplées (champ électrique et/ou contrainte mécanique). Il est aussi montré quele banc expérimental permet de vérifier les conditions d’essai en caractérisant l’hétérogénéitédes déformations lors d’un essai matériau.Dans les deux derniers chapitres, un matériau ferroélectrique est caractérisé souschamp électrique et sous contrainte mécanique. Le comportement du matériau est présenté etdiscuté dans les différentes configurations de chargement. Les propriétés matériau, telles queles coefficients piézoélectriques (d33, d31), sont extraites et étudiées en fonction du champélectrique et de la contrainte. Les résultats montrent que la CIN est capable de mesurer etcaractériser le comportement et les propriétés des matériaux ferroélectriques etpiézoélectriques. L’avantage de la CIN étant que, contrairement aux méthodes de mesureclassiques, celle-ci ne perturbe pas les conditions d’essai (mesure sans contact) et permette dedétecter la présence d’erreurs systématiques. / Piezoelectric and ferroelectric materials exhibit a coupled electromechanicalbehaviour. This property allows a use in various kinds of applications such as sensors,actuators, harvesting devices or converters. In addition, due to their non-linear and dissipativebehaviour, ferroelectric materials are increasingly used in electronic applications such astunable capacitors, non-volatile memory, oscillators and filters. The performance andreliability of such devices depend on the material electromechanical properties, whichconsequently need to be characterised. In the past decades, such characterisation was largelydeveloped and the piezoelectric, ferroelectric, ferroelastic and dielectric properties offerroelectrics were the subject of numerous studies. Yet the test conditions are difficult tocontrol due to the strong interplay between thermal, mechanical and dielectric properties.In this work, a full-field measurement apparatus has been designed to characterise thepiezoelectric and ferroelectric strain behaviour of ferroelectric ceramics. This apparatus usesan optical setup and a 2D Digital Image Correlation (DIC) algorithm named CorreliRT3. Thealgorithm is based on a global approach and reduces the displacement field errors using thebalance equations of solid mechanics. It is shown that piezoelectric and ferroelectric strainscan be measured with an uncertainty around 10-5 by using the developed setup. Thisuncertainty is reached under uncoupled or coupled loading (electric field and/or stress). It isalso shown that the experimental setup can control the test conditions by characterising thestrain heterogeneity during the test.In the two last chapters, a ferroelectric material is characterised under electric field andstress. The material behaviour is presented and discussed in the different loadingconfigurations. Material properties, such as the longitudinal and transverse piezoelectriccoefficients (d33, d31) are extracted and analysed as a function of the electric field and stress.The results show that the DIC technique is able to measure and characterise the behaviour andthe properties of ferroelectric and piezoelectric materials. The main benefits of this techniqueis that, contrary to classical measurement techniques, the measurement does not alter the testconditions. Moreover, DIC is able to detect test anomalies such as strain heterogeneities

Le but de ce travail était la modélisation mécanique et thermique du laminage asymétrique. Celle-ci a été effectuée à l'aide de diverses méthodes. Deux approches, l'une analytique et l'autre semi-analytique, ont été utilisées pour la modélisation mécanique et deux autres, celles des différences finies et des éléments finis, pour la modélisation thermique. La première approche est celle des champs uniformes ; on a développé un modèle simple qui peut donner des ordres de grandeurs des différents paramètres du procédé. Une deuxième méthode plus complète mais plus complexe se base sur un champ de vitesse déduit d'une estimation parabolique de la forme des trajectoires. L’avantage de ce modèle est qu’il est capable de prévoir des grandeurs locales. Enfin la méthode des éléments finis a été aussi utilisée pour la modélisation mécanique. Dans un deuxième temps, l’aspect thermique du laminage asymétrique a été étudié. Pour la modélisation du procédé, nous avons alors adopté deux méthodes numériques, les différences finies et les éléments finis, du fait de la complexité de celui-ci. Le modèle thermique développé par différences finies a été ensuite intégré dans notre modèle mécanique (méthode des trajectoires). Celui-ci a donc pu être étendu pour pouvoir utiliser des lois d’écoulement qui dépendent de la température et donc pouvoir simuler le laminage asymétrique à chaud. Les prédictions du champ de température ont été confrontées aux résultats de calculs par éléments finis obtenus avec le code Abaqus. Finalement, une étude simple du développement de la texture cristallographique au cours du laminage a été réalisée. / The aim of this work was to propose a mechanical and thermal modelling of asymmetric rolling. This was achieved using various methods. Two approaches, the first one analytical and the second semi-analytical, were employed for mechanical modeling. Two others methods, the finite difference and finite element methods, were used for thermal modeling. The first analytical model is an upper bound method based on a uniform strain field; a simple model was developed that can give orders of magnitude of the various process parameters. The second model uses a more refined analytical velocity field based on the classical parabolic estimation of the material flow lines in rolling. The advantage of this model is its ability to provide local quantities. Finally, the finite element method was also used for mechanical modeling.The thermal aspects of asymmetric rolling were investigated in turn by two methods. For modeling the process, we adopted two numerical approaches, the finite difference and finite element methods, because of the complexity of the latter. The thermal model developed by finite differences was integrated into our mechanical model (flow line model). It was then extended to investigate asymmetrical hot rolling. The predictions of the temperature field were compared with results from finite element calculations obtained with the Abaqus code. Finally, a simple study of crystallographic texture development was achieved.

Le travail présenté dans ce mémoire consiste à adapter la méthode de corrélation d'images numériques (CIN) pour la gestion des discontinuités du milieu et de la transformation. Le cadre d'utilisation des méthodes optiques de mesure i.e. celui de la mécanique des milieux continus, impose une continuité matérielle : i) du domaine et ii) de la transformation. Pour traiter les discontinuités en question, on peut reconsidérer la continuité (milieu et transformation) par morceaux. Dans le cadre de la CIN, cela se traduit par la possibilité d'adapter localement la forme et la taille des fenêtres de corrélation à la zone d'intérêt et à sa cinématique. Pour ce faire, il est possible d'utiliser des masques : un masque-objet pour traiter les discontinuités du milieu et un masque-discontinuité pour traiter les discontinuités de la transformation. Cependant, avant l'implémentation des masques dans la procédure de corrélation, plusieurs essais expérimentaux de déplacement sur des modèles comportant les deux types de discontinuité, ont été conduits. Ces essais ont permis de prouver l'influence des discontinuités sur la dégradation de la précision de mesure par CIN. Ensuite, des essais de traction ont été menés sur une éprouvette en polycarbonate conduisant à un mode I d'ouverture ou de fermeture de fissure. Après l'implémentation des masques dans le logiciel de corrélation Correla, le calcul des champs de déplacement et de déformation a été opéré avec succès à la surface de cette éprouvette, démontrant ainsi l'efficacité de la CIN adaptée. / The development of the digital image correlation method (DIC) for the management of discontinuities of the material and the transformation is discussed in this thesis. As we know, the framework for the use of the optical measurement methods i.e. of continuum mechanics requires a continuity of: i) domain and ii) transformation. To treat those discontinuities, we can consider a piecewise continuity (material and transformation). In the case of DIC method, this can be done by adapting locally the shape and size of the correlation subsets to the zone of interest and its kinematics. A novel way to do it, is by using masks: an object mask to process material discontinuities and a discontinuity mask to process transformation discontinuities. However before the implementation of masks in the correlation process, several experimental displacement tests on models reproducing the two types of discontinuity at small scale were performed. Those tests proved the influence of discontinuities on the degradation of the measurement accuracy by DIC. Then, tensile tests were conducted on a polycarbonate made specimen knowing a mode I opening or closing crack. After implementing masks in the correlation software Correla, the calculation of displacement and deformation fields was successfully performed on the surface of this specimen for all its edges, demonstrating the effectiveness of the adapted DIC.

Le Golfe de Californie (GOC) est un exemple de rift très oblique, au stade d'accrétion depuis 3,6 Ma au sud. La déformation continentale débute au Miocène dans un contexte arrière-arc, en relation avec la subduction de la plaque Pacifique sous la Plaque Nord-Américaine. L'objectif de cette thèse est de déterminer I'histoire de la déformation à I'origine de la rupture continentale ainsi que les phénomènes post-rupture. Cette étude utilise des données tectoniques, sismologiques et géomorphologiques sur la marge Ouest du GOC en Basse Californie du Sud. Elles sont calées temporellement par des datations d'isotopes radiogéniques et cosmogéniques. Une histoire polyphasée de la déformation, essentiellement post-magmatique, est proposée en termes d'évolution des directions des failles et de déformations relativement à la cinématique des plaques. Je démontre dans cette zone que la déformation qui conduit à l'amincissement et à l'étirement lithosphérique est d'abord fortement oblique et devient transtensive et moins oblique relativement à la cinématique à partir de 7-8 Ma. La marge étudiée est intégrée de manière cohérente à I'ensemble des domaines déformés associés à la formation du GOC. On montre notamment que les marges du GOC sont diachrones et qu'elles se forment par migration vers I'Ouest de la déformation vers la zone de subduction, qui devient inactive vers 12 Ma. La dynamique post-breakup du GOC est interprétée en termes de mobilisation par fluage de la croûte inférieure en relation avec un évènement thermique lié à la rupture du slab. En conclusion, l'évolution du GOC ne peut s'expliquer par les modèles simples de rifting oblique et de formation de marges passives. / The Gulf of California (GOC) is an example of highly-oblique rift. Oceanic accretion started 3.6 Ma ago at its southern end. The earliest continental extension started during the Miocene, in a back-arc setting, in connection with the subduction of the Pacific plate (PAC) beneath North America (NAM). ln this study, I reconstitute the strain evolution along the proximal Baja California margin. For this, I used original tectonic and seismological data which I collected in Baja California Sur (BCS). Those data were time-constrained with absolute dating (radiogenic and cosmogenic isotopes). I outline that the main stretching and thinning of the Late Miocene-Pliocene Baja California margin was highly oblique regarding NAM-PAC kinematic vector, turning less oblique. By integrating the studied margin in the evolution of the GOC, it is proposed that the final break-up mechanism occurred within a broad semi-ductile right-lateral central shear-zone. lt is shown that the two GOC passive margins didn't form at the same time, crustal strain migrating westward during the Miocene in response to a probable retreat of the dying slab. The active post-breakup deformation in the proximal BCS is best interpreted in connection with an outward flow of the lower crust in a trend compatible with the margin shaping inherited from the major GOC-normal to GOC-oblique Miocene crustal deformation. This ductile flow would be enhanced by the heat input from the slab rupture. To conclude, the GOC evolution as an oblique rift system adjusts with no existing analogical or numerical model of strain field evolution of oblique rifting, a probable consequence to the complex dynamics in back-arc settings.