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Additive manufacturing allows a greater freedom of geometry thanks to the layer-by-layer construction of the parts from a CAD model. Reparation, prototyping and functionalisation are the main applications of the additive processes. Therefore, many challenges are still to overcome in order to master those processes. One of the main challenges is the dimensions of the parts built by metallic additive manufacturing.The Direct Energy Deposition technologies, specifically powder fed Laser Metal Deposition, are a solution to build parts without neither dimension nor geometric limitations. Experimental and numerical work has been conducted in the objective of improving the understanding of this process. This work focus on mastering high mechanical performances as well as predict bead geometry thanks to the numerical simulation.Three martensitic stainless steel showing high mechanical performances (YS> 1000MPa, UTS> 1200 MPa et E%>12%) are obtained. A specific attention has been paid to the microstructure and its stability during the build-up the volumes. The effect of the heat treatments on the mechanical properties was investigated to improve the performances.A new numerical strategy simulating the freeform of the melt pool surface has been developped. The strategy allow the modelisation of the bead’s geometry from process parameters without any thermo-fluid calculation. The model is able to reproduce the bead’s thickness evolution during a wall build-up in short computation time., La fabrication additive offre des libertés de conception et d’utilisation accrues grâce à l’obtention de pièces couche par couche à partir d’un modèle CAO. La réparation de pièces, le prototypage et l’ajout de fonctionnalités sont à l’heure actuelle les principales applications des procédés additifs. Dans ce contexte de nombreux challenges restent à résoudre pour atteindre la maitrise de ces procédés. L’un des principaux verrous à l’utilisation de la fabrication additive métallique reste la dimension des pièces pouvant être obtenues. La catégorie de technologie Direct Energy Deposition (DED), en particulier le dépôt de poudres par fusion laser, offre une solution à ce verrou en construisant la matière sans limites de dimension ni de forme. Afin d’augmenter la compréhension de ce procédé des travaux à la fois expérimentaux et numérique ont été conduit. Ces travaux s’attachent à la maitrise d’aciers à très hautes performances pour la production de planchers blindés ainsi qu’à la prédiction de la géométrie de cordon par la simulation numérique dans des temps de calcul très court.L’obtention de trois aciers inoxydable martensitique présentant de très hautes performances mécaniques (Re> 1000MPa, Rm> 1200 MPa et A%>12%) a été réalisée grâce à la maitrise des conditions thermiques au cours de la fabrication. Une attention particulière est portée sur la stabilité de la microstructure lors de la construction d’un volume par Laser Metal Deposition – poudre. L’évolution de comportement mécanique de ces matériaux en fonction de traitements thermiques et de la direction de sollicitation est également discuté.Une nouvelle stratégie numérique permettant l’obtention de la forme de la surface libre du bain fondu au moment de la solidification a été développée. Cette stratégie numérique permet de modéliser la géométrie des cordons à partir des paramètres procédés sans réaliser de calcul thermo-fluide. Le modèle numérique est également capable de reproduire l’affaissement de l’épaisseur de couche au cours de la construction d’un mur dans des temps de calcul très courts.

With the evolution of humanity, modern constructions are proposed based on conventional materials. This is not without consequence because today the construction sector is the largest consumer of energy and the second emitter of CO2 in the world. This significantly impacts the climate of the planet. It is therefore essential today to develop materials that best respect the environment through their low greenhouse gas emission power and which consume little energy. This research is part of this process, which will contribute to the development of ecological materials for construction. We are interested in studying the elastic properties of a clay matrix composite, reinforced with vegetable rice straws. In view of the results obtained, it is shown that this material used in a traditional way in rural areas has interesting characteristics, which constitute reasons for its popularization with builders. The experimental tests in conjunction with the microstructural study made it possible to better control not only the distribution of the fibres in the matrix, but also to define the optimal formulation. The variation in the volume fraction of straws allows us to highlight the influence of straws on the earth material. Straws play the role of reinforcements in the clay-rice straw composite material (banco). They improve the tensile and compressive strength up to a threshold of 25% by volume proportion. It appeared that the Young's modulus decreases with the evolution of the volume fraction and that its greatest value is obtained when the volume fraction is 25%. Multi-scale modelling for the prediction of the elastic behaviour of the banco composite was carried out in this work, through the analytical models of Mori-Tanaka, Hashin-Strikman, the bounds of Voigt and Reuss. A numerical study was made using the Digimat software, of which the finite element module and the MF semianalytical module were used. The study of the behaviour of the material was carried out only in elasticity. Using these models, we were able to go back to the intrinsic properties of the constituents of the composite (the elastic properties of rice straws and the clay matrix, the aspect ratio of rice straws, the geometric orientation of inclusions, the volume fraction of inclusions). We have noticed that the Mori-Tanaka models and the Digimat MF model best predict the elastic behaviour of the clay-rice straw composite.; Avec l’évolution de l’humanité il est proposé des constructions modernes à base de matériaux conventionnels. Ceci n’est pas sans conséquence car de nos jours le secteur de la construction est le premier consommateur d’énergie et le deuxième émetteur de CO2 dans le monde. Ceci à un impact significatif sur le climat de la planète. Il s’avère donc indispensable de nos jours de mettre au point des matériaux qui respectent au mieux l’environnement à travers leur faible pouvoir d’émission de gaz à effet de serre et qui consomment peu d’énergie. C’est dans cette démarche que s’inscrit le présent travail de recherche qui contribuera au développement des matériaux écologiques pour la construction. Il s’intéresse à l’étude des propriétés élastiques d’un composite à matrice argileuse, renforcé avec des pailles végétales de riz. Au regard des résultats obtenus, il est montré que ce matériau utilisé de façon traditionnelle en milieu rural possède des caractéristiques intéressantes, qui constituent des raisons de sa vulgarisation auprès des constructeurs. Les essais expérimentaux en liaison avec l’étude microstructurale a permis de mieux maitriser non seulement la répartition des fibres dans la matrice, mais aussi de définir la formulation optimale du composite. La variation de la fraction volumique des pailles, nous permet de mettre en évidence l’influence des pailles sur le matériau terre. Les pailles jouent le rôle des armatures dans le matériau composite argile-pailles de riz (banco). Elles améliorent la résistance en traction et en compression jusqu’à un seuil de 25% de proportion volumique. Il est apparu que le module de Young baisse avec l’évolution de la fraction volumique et que sa plus grande valeur est obtenue lorsque la fraction volumique est de 25%. La modélisation multi-échelle en vue de la prédiction du comportement élastique du composite banco a été réalisée dans ce travail, à travers les modèles analytiques de Mori-Tanaka, Hashin-Strikman, les bornes de Voigt et Reuss. Une étude numérique a été faite à l’aide du logiciel Digimat dont le module éléments finis FE et le module semi-analytique MF ont été utilisés. L’étude du comportement du matériau a été menée uniquement en élasticité. A l’aide de ces modèles, nous avons pu remonter aux propriétés intrinsèques des constituants du composite (les propriétés élastiques des pailles de riz et de la matrice argileuse, l’aspect ratio des pailles de riz, l’orientation géométrique des inclusions végétales, la fraction volumique des inclusions). Nous avons remarqué que les modèles de Mori-Tanaka et le modèle Digimat MF prédisent au mieux le comportement élastique du composite argile-pailles de riz.

International audience; This work presents the spatiotemporal evolution of the mechanical characteristics of the Ozigo wood beam (Dacryodes buettneri) subjected to nine years of creep in an unsheltered outdoor tropical climate. These beams were sawn into nine sections of 340 mm in length and subdivided into three portions in the direction of height (upper, middle and lower). From each portion, two flexural, two tensile and four compression specimens were extracted. The present study concerns the 108 compression test pieces with a cross-section of 20 x 20 mm 2 and a length of 120 mm. Longitudinal compression tests yielded the modulus of elasticity and failure stress. There is a decrease in stiffness of about 60% and 56% of the stress due to the combined effects of mechanical loading and environmental variations. This work highlights the thermo-visco-hygro-mechanical effects on a wooden structure exposed in an unsheltered outdoor tropical environment.; Ce travail présente l’évolution spatiotemporelle des caractéristiques mécaniques des poutre de bois d’Ozigo (Dacryodes buettneri) soumises à neuf ans de fluage en climat tropical extérieur non abrité. Ces poutres ont été sciées en neuf tronçons de 340 mm de longueur et subdivisées en trois portions dans le sens de la hauteur (haut, médian et bas). De chaque portion, on extrait deux éprouvettes de flexion, deux de traction et quatre de compression. La présente étude porte sur les 108 éprouvettes de compression de section 20 x 20 mm 2 pour 120 mm de long. Les essais de compression longitudinale ont permis d’obtenir le module d’élasticité et la contrainte de rupture. On observe une diminution de la rigidité de l’ordre de 60 % et 56 % de la contrainte due aux effets combinés du chargement mécanique et des variations environnementales. Ce travail met en lumière les effets thermo-visco-hygro-mécaniques sur une structure en bois exposée dans un environnement tropical extérieur non abrité.

La réévaluation des chargements hydrologiques ou sismiques ainsi que l’évolution des règles concernant la justification de la stabilité des barrages-poids conduisent à la mise à jour périodique des études de stabilité de barrages existants. Pour réaliser ces études, les caractéristiques mécaniques de l’ouvrage et notamment les caractéristiques mécaniques de l’interface barrage-fondation doivent être évaluées. C’est dans ce cadre qu’EDF a lancé des travaux de recherches ces dernières années afin de mieux caractériser cette interface barrage-fondation : résistances à la traction et au cisaillement mais également géométrie du contact.

Global warming and the high cost of conventional building materials (cement, lime, steel) force us to use local, available materials with no negative effect on the atmosphere. These are compressed earth blocks (BTC) stabilized with arabic gum and reinforced with rice straw. The main objective of this work is the valorization of local and ecological materials for the construction of sustainable homes. The study concerns the mechanical, thermal and durability characterization of specimens made of clay, sand, arabic gum, rice straw and water in different proportions. For this purpose, the percentages of gum Arabic are 5%, 10% and 15%. Those of rice straw are 0.5%, 1%, 1.5% and 30% of sand are retained for this research work. BTC bricks measuring 30 x 15 x 8 cm and specimens measuring 4 x 4 x 16 cm are manufactured to perform the mechanical tests. A "hot wire" method adapted to cylindrical specimens 16 cm in diameter and 32 cm in height is used for the determination of thermal conductivities. The use of arabic gum as a binder in the construction has given satisfactory results. At a rate of 15% gum Arabic associated with a much higher compressive stress, allow us to obtain BTCs having an acceptable mechanical strength as well as a better resistance to rainwater. Mechanical results show that gum Arabic improves mechanical strength. As is the compaction constraint. By cons the use of rice straw in the mixture reduces its mechanical strength and lightens the material. The measured thermal conductivity values show that the different formulations cannot be considered as insulating materials. The specimens exposed to the climatic hazards (rain and moisture) for a month show that the unstabilized earth blocks have deteriorated in the rain. On the other hand, samples stabilized by gum Arabic have retained their good habits. Similarly, stabilized and unstabilized specimens are immersed in water. From 15 min, all test pieces are deteriorated. The clay materials stabilized by gum Arabic can not be used as a foundation in construction. This research work will be completed by aging tests on the various formulations for validation as a new sustainable building material, Le réchauffement climatique et le coût élevé des matériaux de construction conventionnels (ciment, chaux, acier) nous obligent à recourir aux matériaux locaux, disponibles et sans effet négatif sur l’atmosphère. Il s’agit de blocs de terre comprimée (BTC) stabilisés par de la gomme arabique et renforcés avec de la paille de riz. L’objectif principal de ce travail est la valorisation des matériaux locaux et écologiques pour la construction des habitations durables. L’étude concerne la caractérisation mécanique, thermique et la durabilité des éprouvettes fabriquées avec de l’argile, du sable, de la gomme arabique, de la paille de riz et de l’eau en des différentes proportions. A cet effet, les pourcentages massiques de gomme arabique sont de 5%, 10% et 15%. Ceux de la paille de riz sont de 0,5%, 1%, 1,5% et 30% de sable sont retenus pour ce travail de recherche. Des briques en BTC de 30 x 15 x 8 cm et des éprouvettes de dimension 4 x 4 x 16 cm sont fabriquées pour réaliser les essais mécaniques. Une méthode « fil chaud » adaptée sur les éprouvettes cylindriques de 16 cm de diamètre sur 32 cm de hauteur est utilisée pour la détermination des conductivités thermiques. L’utilisation de la gomme arabique comme liant dans la construction a donné des résultats satisfaisants. A un taux de 15% de gomme arabique associée à une contrainte de compactage beaucoup plus élevée, nous permettent d’obtenir des BTC ayant une résistance mécanique acceptable ainsi qu'une meilleure résistance à l’eau de pluie. Les résultats mécaniques montrent que la gomme arabique améliore la résistance mécanique de même que la contrainte de compactage. Par contre l’utilisation de paille de riz dans le mélange fait chuter sa résistance mécanique et allège le matériau. Les valeurs de conductivité thermique mesurées, montrent que les différents échantillons ne peuvent pas être considérées comme étant des matériaux isolants. Les éprouvettes exposées aux aléas climatiques (pluie et humidité) pendant un mois montrent que les blocs de terre non stabilisés se sont détériorés sous la pluie. Par contre les éprouvettes stabilisées par la gomme arabique ont conservé leurs bonnes tenues. De même, des éprouvettes stabilisées et non stabilisées sont immergées dans l’eau. A partir de 15 min, toutes les éprouvettes sont détériorées. Les matériaux argileux stabilisés par la gomme arabique ne pourront pas servir en fondation dans la construction. Ce travail de recherche sera complété par des essais de vieillissement du matériau sur des différents échantillons pour sa validation comme nouveau matériau de construction durable

This work deals with modelization and characterization of the mechanical properties of soft fibrous materials used in aeronautic industries. First, the Biot-Allard model and a simplified model dedicated to soft materials are presented. The simplified model, called limp model, assumes that the frame has no bulk stiffness. Being an equivalent fluid model accounting for the the motion of the frame, it has fewer limitations than the usual equivalent fluid model assuming a rigid frame. A criterion is proposed to identify the porous materials for which the limp model can be used : the use of the Biot model is generally recommended in the vicinity of the frame resonances. Next, three experimental methods of the characterization of elastic and damping properties of acoustic fibrous materials are presented. The main objective is to take into account the presence of the air inside and outside the porous material to insure a good evaluation of the viscoelastic properties. The first two methods are based on measurements representative of industrial use : transmission loss of large size coated panel and acoustic radiation of finite dimension vibrating multilayer plate. The use of an inverse method based on analytical models to determined the viscoelatic properties insure a good simulation of the porous material behaviour in the required context. The third method is based on a mechanical impedance measurement of a porous sample. The sample is placed in a closed cavity to take into account the effect of the air and it is loaded using an electrodynamic transducer. This method has been patented. First results validate the method., Ce travail de thèse a pour objectif la modélisation et la caractérisation des matériaux poreux, et en particulier des matériaux fibreux utilisés dans un contexte aéronautique. La première partie est consacrée à la modélisation des matériaux poreux. Le modèle de Biot-Allard ainsi qu'un modèle simplifié dit de "fluide équivalent" sont présentés. Le modèle simplifié, encore appelé modèle "limp", est basé sur l'hypothèse que la rigidité du matériau est négligeable par rapport à celle de l'air. Il est donc principalement dédié aux matériaux souples du type laine de verre ou coton. Un critère d'utilisation de ce modèle est présenté dans cette partie. On montre alors que, dans la majorité des cas, le modèle limp peut être utilisé en dehors des fréquences de résonance du squelette et ce, même pour des matériaux rigides. La seconde partie de ce travail propose trois nouvelles méthodes de caractérisation mécanique basses et moyennes fréquences dédiées aux matériaux fibreux. Le module d'Young et le facteur d'amortissement du squelette sont estimés indirectement par l'étude du comportement mécanique du matériau soumis à diverses sollicitations. Les deux premières méthodes placent le matériaux poreux dans un contexte proche de son utilisation réelle : étude de la transmission et du rayonnement acoustique de parois revêtues du matériau poreux. Dans les deux cas, le modèle utilisé pour l'inversion tient compte de l'effet de l'air saturant le matériau et de son couplage avec le milieu extérieur. La troisième méthode est basée sur la mesure de l'impédance mécanique d'un échantillon de taille réduite soumis à une sollicitation en tractioncompression. L'échantillon est placé dans une cavité fermée afin de limiter l'effet de l'air ambiant. Un transducteur électrodynamique est utilisé comme source et comme capteur. Ce banc de mesure a fait l'objet d'un dépôt de brevet en 2007. Les premiers résultats obtenus à l'aide d'un prototype ont permis de valider la méthode.

International audience; Properties of shooks ageing by a treatment in a solution of natural enzymes. A speeding up of the ageing of shooks is possible by a treatment with a solution of natural enzymes. However its repercussion on physical, mechanical characteristics of wood and on its absorption potential of an hydro-alcoholic solution must be tested. Normalized samples have been extracted from 150 shooks selected on a ring width criteria from three cooperages located on different supplying area in France. The three factors cooperage, ring width class and treatment are used for statistical analysis. The cooperage factor, reflection of the supply area of each of them, affect the young modulus and the modulus of rupture in static bending but not the other characteristics. The improvement of the wood properties is closely linked to the ring width increase of the samples. The enzymatic treatment has no significant effect on physical and mechanical characteristics of oak wood, except on the hardness and, to a lesser extent, on the absorption potential. Considering the absence of negative effect on characteristics of shooks and the positive contribution of enzymatic treatment on their ageing, this treatment could bring a very interesting economical alternative permitting to avoid long lasting storage of the shooks before assembly.; Une accélération de l'affinage des merrains de chêne est possible par un traitement dans une solution d'enzymes naturels. Son effet sur les caractéristiques physiques, mécaniques et sur le potentiel d'absorption d'une solution hydro-alcoolique par le bois nécessitait cependant d'être testé. Des éprouvettes normalisées ont été extraites de 150 merrains, sélectionnés dans trois tonnelleries réparties sur le territoire français, sur base du critère de largeur des cernes usité en tonnellerie. Les facteurs de classification : tonnellerie, classe de largeur des cernes et traitement ont été utilisés dans l'analyse statistique. Le facteur tonnellerie influence le module d'élasticité et la contrainte de rupture en flexion statique mais pas les autres caractéristiques physiques et mécaniques du bois. L'amélioration des propriétés du bois est étroitement liée à l'augmentation des largeurs des cernes des éprouvettes. Le traitement enzymatique n'affecte pas significativement les caractéristiques physiques et mécaniques du bois de chêne, à l'exception de la dureté et, dans une moindre mesure, du potentiel d'absorption, ou une influence négative est observée. Compte tenu du très faible impact sur les caractéristiques du bois de chêne (Quercus sp.) destiné à la tonnellerie et des apports positifs du traitement enzymatique sur l'affinage des merrains, ce traitement pourrait constituer une alternative pour éviter un stockage de longue durée des merrains.

In the autochthonous part of the Arc basin (Bouches-du-Rhône, France) , the pyreneo-provençal tectonic phase has created the principal structures : the brittle deformation has concentrated along two major faults up to the present. The limestones in these strongly deformed zones, display a higher strength and elasticity. This variation of the mechanical properties is progressive : it concerns the whole calcareous series, though to a variable degree depending on the original composi¬ tion and texture. Significant changes in the stress field observed to-day can be ascribed to the Regaignas dome., L'analyse des effets de la tectonique pyrénéo-provençale dans la partie autochtone du Bassin de l'Arc montre que la déformation cassante s'est organisée le long de deux accidents principaux. La déformation ultérieure s'est concentrée dans les mêmes zones. Ces dernières sont caractérisées par une élévation de la résistance et de l'élasticité des calcaires. Cette variation est générale dans la formation fuvélienne mais son intensivité dépend des caractéristiques pétrographiques. En l'état actuel, les fortes différences d'état de contrainte observées en profondeur peuvent être expliquées par l'influence de la structure en dôme du massif du Regaignas., Gaviglio Patrick. Conséquences de l'évolution structurale sur les caractéristiques physiques des calcaires fuvéliens du Bassin de l'Arc (Bouches-du-Rhône, France) : fracturation, propriétés mécaniques, états de contrainte. In: Géologie Méditerranéenne. Tome 14, numéro 3, 1987. pp. 221-232.