Ce travail estime le potentiel des plasmas de striction magnétique (Z-pinches) pour le chauffage de cavités radiatives à haute température (>200eV). Des modèles simples sont fournis pour calculer les performances atteignables avec des courants de 5 à 100 MA en 100 ns. La physique monodimensionnelle à l'échelle de l'épaisseur du plasma et les instabilités hydrodynamiques sont étudiées. Puis l'amélioration des performances des cavités avec une double coquille ou l'installation d'un champ magnétique axial est analysée. L'attaque directe par un Z-pinch d'une cible de fusion par confinement inertiel est enfin considérée. Tous les résultats présentés reposent sur une approche théorique et numérique (bidimensionnelle) et sur l'exploitation de résultats expérimentaux obtenus sur le générateur américain "Z". Les annexes rappellent les équations de la MHD radiative et vérifient leur validité pour les plasmas de striction magnétique.

L’Analyse Linéaire de Stabilité a été largement utilisée afin de décrire l’évolution du mode dominant des instabilités pour différentes configurations. Toutefois, plusieurs observations expérimentales et numériques ont démontré l’existence de distributions de longueurs inter-strictions, prémices aux distributions de tailles de fragments. Une extension de cette utilisation classique de l’Analyse Linéaire de Stabilité dédiée à l’extension d’un barreau en traction a été proposée afin de rendre compte de la contribution de l’ensemble des modes de perturbation sur le profil final des strictions. Cette approche, correspondant physiquement au cas des anneaux fins en expansion, est à même de déterminer une distribution de longueurs inter-strictions. En se basant sur les mêmes outils mathématiques que ceux ayant permis d’étendre l’analyse linéaire de stabilité, une nouvelle approche numérique a été suivie afin de déterminer le temps d’apparition et le nombre de strictions en fonction de la vitesse de chargement, de l’amplitude et de la taille de cellules de perturbations. Une comparaison, en termes de distribution de longueurs inter-strictions, a été par la suite obtenue entre résultats analytiques et numériques. De bonnes corrélations ont été observées. Le développement d’un montage expérimental d’expansion d’anneaux par forces électromagnétiques a été entamé au cours de ce travail de thèse. Lors de sa finalisation, il devrait permettre une validation expérimentale des approches développées dans les domaines numériques et analytiques / Linear Stability Analysis has been widely used in order to describe the evolution of the dominant necking pattern in different configurations. However, experimental and numerical observations have demonstrated that a distribution of internecking lengths is obtained instead of a unique dominant pattern. In this work, an extension of the classical Linear Stability Analysis applied to the dynamic extension of a round bar case has been developed to take into account the contribution of all perturbation modes on the final necking pattern. This approach, corresponding physically to the case of thin ring expansion, is able to determine a distribution on internecking distances. Based on the same mathematical tools that was developed for the extension of the linear stability analysis, a new numerical approach has been followed to determine the number and the onset time of necking with respect to loading velocity, amplitude and cell size of the perturbations. A comparison, in terms of distributions of inter-necking distance, has been carried out between analytical and numerical results. Good correlations have been observed. An electromagnetic ring expansion experimental device has been proposed during this work. Whith some additional development, it should enable to validate experimentally the working assumptions developed in the numerical and analytical studies

La striction diffuse et localisée sont des phénomènes précurseurs à la rupture ductile et représentent l'une des principales causes de rebut des pièces métalliques au cours de leur mise en forme. La mise en œuvre d'outils théoriques et numériques capables de prédire l'apparition de ces défauts s'avère nécessaire pour des raisons économiques et environnementales. Ces outils nécessitent en partie l'intégration d'un modèle de comportement adéquat permettant de reproduire les phénomènes physiques mis en jeu. Un tel modèle de comportement est ensuite couplé à un indicateur d'instabilité plastique offrant la possibilité de prédire de manière fiable les phénomènes de striction diffuse et localisée. Dans ce travail de thèse, nous avons considéré certains modèles d'endommagement micromécaniques basés sur l'approche de Gurson, et qui ont été couplés à différents critères d'instabilités plastiques reposant sur l'Analyse de Bifurcation. L'implantation numérique des modèles retenus a été réalisée dans le code de calcul par éléments finis Abaqus/Standard. En ce qui concerne les modèles d'endommagement, plusieurs schémas d'intégrations ont été testés afin d'analyser leur performance et leur robustesse lorsque le comportement présente un effet adoucissant. L'approche combinant le modèle de comportement et les critères de striction a été utilisée pour prédire les limites de formabilité en striction diffuse et localisée de plusieurs matériaux métalliques. Les résultats obtenus ont permis de dresser une hiérarchisation théorique et numérique des critères de striction utilisés. / Diffuse and localized necking are precursors to ductile fracture, and represent one of the main causes of metal parts rejection during forming operations. The implementation of theoretical and computational tools to predict the occurrence of these defects turns out to be necessary for economic and environmental reasons. These tools require in part the introduction of an appropriate behavior model in order to reproduce the physical phenomena involved during forming operations. Such a behavior model is then coupled to a plastic instability indicator providing the ability to reliably predict diffuse and localized necking. In the present work, we considered a micromechanical damage models based on Gurson's approach, which were coupled to different plastic instabilities criteria, based on Bifurcation Analysis. The numerical implementation of these models was carried within the implicit finite element code Abaqus/Standard. With regard to the damage models, several integration schemes were tested to analyze their performance and robustness when the behavior exhibits softening effect. The approach combining the Gurson's damage model and necking criteria has been applied for the prediction of formability limits of several metallic materials. The obtained results allowed establishing a theoretical and numerical classification between the necking criteria used in this work.

L'axe de recherche original que nous avons développé dans le cadre de ce travail de thèse visait à la réalisation et l'étude d'hétérostructures moléculaires photo-magnétiques dans des gammes de température susceptibles d'applications. L'approche proposée consistait à élaborer des hétérostructures de type multiferroïque constituées de deux phases, l'une piézomagnétique et l'autre photo-strictive, et d'exploiter le couplage entre ces propriétés pour permettre l'observation d'effets photo-magnétiques à des températures plus élevées que celles rapportées pour les matériaux monophasés. La couche photo-strictive peut se déformer sous irradiation lumineuse, générant des contraintes biaxiales dans la couche magnétique. Si celle-ci présente une forte réponse piézomagnétique, son aimantation peut être fortement modifiée. Les composés analogues du Bleu de Prusse semblaient particulièrement adaptés à l'élaboration de telles hétérostructures. L'objectif principal de ce travail de thèse était la croissance contrôlée de particules cœur-coquille à base de ces composés, en se focalisant sur la composition Rb0,5Co[Fe(CN)6]0,8 . zH2O pour la phase photo-déformable et Rb0,2Ni[Cr(CN)6]0,7 . z'H2O pour la phase magnétique. Nous avons développé un protocole permettant la maîtrise de la composition chimique de la coquille, limitant de fait l'interdiffusion à l'interface. Le second point était la caractérisation de l'arrangement structural au travers de l'interface, en cherchant à préciser les relations d'épitaxie et l'éventuel caractère polycristallin de la coquille. Pour finir, le changement des propriétés magnétiques des hétérostructures cœur-coquille sous irradiation lumineuse a été étudié.

In a Minkowski three dimensional space, whose metric is based on a strictly convex and centrally symmetric unit ball , we deal with ruled surfaces Φ in the sense of E. Kruppa. This means that we have to look for Minkowski analogues of the classical differential invariants of ruled surfaces in a Euclidean space. Here, at first – after an introduction to concepts of a Minkowski space, like semi-orthogonalities and a semi-inner-product based on the so-called cosine-Minkowski function - we construct an orthogonal 3D moving frame using Birkhoff’s left-orthogonality. This moving frame is canonically connected to ruled surfaces: beginning with the generator direction and the asymptotic plane of this generator g we complete this flag to a frame using the left-orthogonality defined by ; ( is described either by its supporting function or a parameter representation). The plane left-orthogonal to the asymptotic plane through generator g(t) is called Minkowski central plane and touches Φ in the striction point s(t) of g(t). Thus the moving frame defines the Minkowski striction curve S of the considered ruled surface Φ similar to the Euclidean case. The coefficients occurring in the Minkowski analogues to Frenet-Serret formulae of the moving frame of Φ in a Minkowski space are called “M-curvatures” and “M-torsions”. Here we essentially make use of the semi-inner product and the sine-Minkowski and cosine-Minkowski functions. Furthermore we define a covariant differentiation in a Minkowski 3-space using a new vector called “deformation vector” and locally measuring the deviation of the Minkowski space from a Euclidean space. With this covariant differentiation it is possible to declare an “M-geodesicc parallelity” and to show that the vector field of the generators of a skew ruled surface Φ is an M-geodesic parallel field along its Minkowski striction curve s. Finally we also define the Pirondini set of ruled surfaces to a given surface Φ. The surfaces of such a set have the M-striction curve and the strip of M-central planes in common

In a Minkowski three dimensional space, whose metric is based on a strictly convex and centrally symmetric unit ball , we deal with ruled surfaces Φ in the sense of E. Kruppa. This means that we have to look for Minkowski analogues of the classical differential invariants of ruled surfaces in a Euclidean space. Here, at first – after an introduction to concepts of a Minkowski space, like semi-orthogonalities and a semi-inner-product based on the so-called cosine-Minkowski function - we construct an orthogonal 3D moving frame using Birkhoff’s left-orthogonality. This moving frame is canonically connected to ruled surfaces: beginning with the generator direction and the asymptotic plane of this generator g we complete this flag to a frame using the left-orthogonality defined by ; ( is described either by its supporting function or a parameter representation). The plane left-orthogonal to the asymptotic plane through generator g(t) is called Minkowski central plane and touches Φ in the striction point s(t) of g(t). Thus the moving frame defines the Minkowski striction curve S of the considered ruled surface Φ similar to the Euclidean case. The coefficients occurring in the Minkowski analogues to Frenet-Serret formulae of the moving frame of Φ in a Minkowski space are called “M-curvatures” and “M-torsions”. Here we essentially make use of the semi-inner product and the sine-Minkowski and cosine-Minkowski functions. Furthermore we define a covariant differentiation in a Minkowski 3-space using a new vector called “deformation vector” and locally measuring the deviation of the Minkowski space from a Euclidean space. With this covariant differentiation it is possible to declare an “M-geodesicc parallelity” and to show that the vector field of the generators of a skew ruled surface Φ is an M-geodesic parallel field along its Minkowski striction curve s. Finally we also define the Pirondini set of ruled surfaces to a given surface Φ. The surfaces of such a set have the M-striction curve and the strip of M-central planes in common