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International audience; In the context of building acoustics and the acoustic diagnosis of an existing room, this paper introduces and investigates a new approach to estimate mean absorption coefficients solely from a room impulse response (RIR). This inverse problem is tackled via virtually-supervised learning, namely, the RIR-to-absorption mapping is implicitly learned by regression on a simulated dataset using artificial neural networks. We focus on simple models based on well-understood architectures. The critical choices of geometric, acoustic and simulation pa- rameters used to train the models are extensively discussed and studied, while keeping in mind conditions that are representative of the field of building acoustics. Estimation errors from the learned neural models are compared to those obtained with classical formulas thatrequire knowledge of the room's geometry and reverberation times. Extensive comparisons made on a variety of simulated test sets highlight different conditions under which the learned models can overcome the well-known limitations of the diffuse sound field hypothesis under-lying these formulas. Results obtained on real RIRs measured in an acoustically configurable room show that at 1 kHz and above, the proposed approach performs comparably to classical models when reverberation times can be reliably estimated, and continues to work even when they cannot.

Thanks to the excellent specific stiffness and strength, as well as lower costs, the sandwich structures with composites skins, such as glass fiber reinforced polymer (GFRP)-balsa and carbon fiber reinforced polymer (CFRP)-honeycomb sandwich panels, have attracted more and more attention in marine and aviation industries. Generally, the skins of sandwich structures mainly take the bending load, while the core carries the transverse shear stresses. The objectives of this thesis are to characterize the moisture effects on bending behaviors and damage mechanisms of GFRP-balsa and CFRP-honeycomb sandwich structures under 4-point bending experimentally and numerically, with the help of Acoustic Emission (AE) and InfraRed Thermography (IRT). Firstly, by the preliminary Hsu-Nielsen tests, a new strategy of rapid determination of AE wave propagation velocity in any direction is firstly proposed for most usually used composite sandwich structures, based on the measurements of velocity in only one direction in the composite skin. And then, a new methodology is proposed to predict the elastic modulus of the skin of the wet sandwich structure based on the relationships between Moisture Content (MC), AE wave velocity and elastic modulus. Finally, static 4-point bending tests are monitored by IRT and AE to verify the good consistency between bending stiffness reduction and elastic modulus prediction of the wet sandwich by the new proposed method. A damage characterization approach coupling characteristics of AE amplitude, peak frequency and duration via K-means clustering algorithm is also developed to identify the damage sequence and classify damage modes of sandwich structures under bending loading. In order to predict the bending behaviors of the sandwich structures, numerical models in Abaqus have been developed by introducing the variation of material parameters of the skin due to moisture absorption, such as the elastic modulus, strength and fracture energy. It is demonstrated that the tested bending stiffness, strength and damage evolution process can be correctly simulated by the numerical models. In addition, the damage localizations by numerical models have a good concordance with the observations by IRT and AE. Consequently, the accuracy of the numerical models and the feasibility of AE and IRT to identify damage mechanisms of sandwich structures have been demonstrated. The results lay a critical foundation for the future dialogue between experimental and numerical analysis of sandwich structures.; Grâce à leurs propriétés spécifiques exceptionnelles aussi bien en rigidité qu’en résistance, à leurs faibles coûts, les structures sandwichs avec les peaux en composites stratifiés, telles que les panneaux en fibres de verre (GFRP)-balsa et en fibres de carbone (CFRP)-nid d'abeille, sont de plus en plus utilisées dans les industries maritimes et aéronautiques. Ce type de structures sont en général conçu pour supporter la charge de flexion, dont les peaux sont principalement sollicitées en traction et en compression due au moment fléchissant, tandis que l'âme est soumise à des contraintes de cisaillement transverses dues à l’effort tranchant. Les objectifs de cette thèse sont de caractériser expérimentalement et numériquement les effets de l'humidité sur les comportements de flexion et les mécanismes d'endommagement des structures sandwichs en fibres de verre-balsa et en fibres de carbone-nid d'abeille sous flexion 4 points, à l'aide de l'Emission Acoustique (EA) et de la Thermographie InfraRouge (TIR). Tout d'abord, grâce aux essais préliminaires de Hsu-Nielsen, une nouvelle méthode de détermination rapide de la vitesse de propagation des ondes acoustiques dans toutes les directions a été proposée pour les structures sandwichs les plus couramment utilisées. Elle est basée sur des mesures de la vitesse dans la peau composite dans une seule direction. Ensuite, une nouvelle méthodologie est proposée pour prédire le module d'élasticité de la peau d’une structure sandwich humide basée sur les relations entre la teneur en humidité, la vitesse des ondes acoustiques et le module d'élasticité. Enfin, des essais de flexion statique 4 points suivis par TIR et EA ont permis de vérifier la bonne cohérence entre la réduction de la rigidité en flexion et la prédiction du module élastique du sandwich humide obtenu par la nouvelle méthode proposée. A l’aide de la technique EA, une approche de caractérisation des endommagements couplant les caractéristiques d'amplitude, de durée et de pic fréquentiel via l’algorithme K-means est également développée pour identifier la séquence des endommagements et classer les modes d’endommagement des structures sandwiches en flexion. Afin de prédire le comportement en flexion des composites sandwiches, les essais réalisés sont aussi modélisés numériquement par Abaqus en introduisant la variation des propriétés mécaniques en fonction de l’humidité absorbée, telles le module d'élasticité, la résistance et l'énergie de rupture. Il est démontré que la rigidité et la résistance en flexion, ainsi que le processus d'évolution des endommagements des structures sandwiches testées peuvent être correctement simulés par les modèles numériques développés. En plus, les localisations des endommagements obtenue grâce aux modèles numériques concordent bien avec les observations faites par la TIR et l’EA. Par conséquent, la fiabilité du modèle numérique et la faisabilité de la TIR et de l'EA pour identifier les mécanismes d'endommagement des structures sandwichs ont été démontrées. Les résultats obtenus dans ce travail fournissent une base essentielle pour un futur dialogue entre l'analyse expérimentale et numérique des structures sandwichs.

Les centrales solaires à concentration représentent une solution prometteuse dans la transition énergétique. Un grand nombre d'études vise à améliorer leurs performances. Les aléas climatiques (passages nuageux) produisent des variations brutales dans le flux solaire, ce qui engendre de fortes contraintes thermiques et mécaniques sur le récepteur. Les caractéristiques attendues pour un matériau constitutif d'un récepteur de bonne qualité sont la tenue en température, à l'oxydation, une bonne conductivité thermique et un faible coefficient de dilatation thermique. Le carbure de silicium (SiC, semble donc être un bon candidat. Son inconvénient majeur est sa faible capacité de déformation engendrant un comportement mécanique fragile (rupture soudaine et non prévisible). Une série de thèses a permis de développer un banc d'essai pour matériau sous irradiation solaire concentrée : le banc IMPACT (In-situ thermo-Mechanical Probe by ACoustic Tracking). Ce système expérimental permet le suivi du comportement thermomécanique du matériau grâce à l'émission acoustique (EA) et au suivi de la température de l'échantillon. Ces échantillons sont des disques de 100 mm de diamètre pour une épaisseur de 4 à 5 mm. L'EA correspond à la détection des ondes élastiques transitoires (appelées salves) générées par l'endommagement du matériau soumis à une contrainte (mécanique ou thermique). On fera l'hypothèse qu'un même type d'événement, (microfissuration, corrosion, délamination...) dans un milieu de propagation de même fonction de transfert, produira un même type de salve. Chaque salve est ensuite caractérisée par une série de paramètres appelés paramètres de forme, par exemple : amplitude, durée, énergie...\\ Pour le système IMPACT, les salves sont détectées de manière simultanée par six capteurs pour permettre une localisation par double triangulation.\\ Le comportement du carbure de silicium (SiC) sous contraintes thermiques sévères nécessite plus d'investigations, notamment dans le cadre de la conception de système assemblés. En effet, lors du projet SicSol en 2013, un récepteur assemblé en SiC avait explosé suite à une variation de flux solaire brutale. Le mécanisme de la rupture n'est à ce jour pas connu. Afin de mieux comprendre les différents mécanismes mis en jeu, des échantillons de SiC ont été testés sur le banc IMPACT. Certains d'entre eux contiennent une singularité connue (brasure) afin d'évaluer l'impact de ces discontinuités sur le comportement global de l'échantillon. Un chargement thermique cyclique permet de générer un champ de contrainte de même nature dans l'échantillon. Les données brutes de l'EA sont enregistrées puis traitées afin de mieux caractériser et localiser l'endommagement. Le comportement général observé est que les brasures de plus fine épaisseur permettent une meilleure tenue des échantillons. Les objectifs de ces expérimentations sont de caractériser le comportement sous flux solaire concentré d'échantillons en SiC.\\ Premièrement, dans cette communication, nous présenterons le principe de l'EA. Puis, nous détaillerons le fonctionnement du dispositif expérimental IMPACT ainsi que l'enjeu qu'il représente dans la compréhension du comportement thermomécanique des assemblages en SiC. Enfin, nous aborderons les résultats expérimentaux obtenus sur des échantillons de SiC assemblés.

The damage and the resulting cohesion of the rocks control the slip and the earthquakes nucleation. This phenomenon is not well understood, that is why we are interested in the interplay between friction in the fault and damage of the surrounding volume. The main objective of this thesis is the coupled analysis of data obtained at the macroscopic scale in controlled laboratory experiments and of results of numerical models that allow to investigate smaller scales.The work produced during this thesis is based around three mechanical experiments performed on two kinds of cemented granular material samples. These samples, initially cohesive, are made of glass beads bonded with a ductile or brittle cement. The oedometric and uniaxial compressions are complementary to the direct shear test within a Casagrande box that allows to study a frictional interface in a surrounding damaged medium. The samples responses to these mechanical stresses involve damage, slip and friction and are not only monitored mechanically but also acoustically thanks to two kinds of ultrasounds probes. The first probe, said active, allows to monitor the apparent elastic properties of the sample by studying the acoustic waves propagation and especially their velocity. Its evolution is strongly correlated to the sample state. Under oedometric loading, the damage affects the velocity whereas under unloading-reloading an effective medium law for a dry and purely granular medium is recovered. The acoustic velocity measured in the brittle samples is also correlated to intermittent stick-slip events interspersing the macroscopic loading. The second probe, said passive, consists in recording the acoustic emissions emitted in the medium and in analyzing their statistical laws similar to the earthquakes ones. For instance, the instantaneous b- value in the Gutenberg-Richter law, the events rate as the rupture approaches, or the events clustering and inter-event distribution charactarize different stages of the system loading.To better understand the micro and mesoscopic aspects that remain not much explored experimentally, we developed quasistatic and dynamic numerical simulations. Two kinds of modeling, with finite elements and hybrid (coupling finite elements for the bonds and discrete elements for the beads), allow to employ elasto-plastic laws with damage for the bonds rather than ad hoc laws usually used to describe the bonds with discrete elements only. The experimental geometries, mechanisms and protocols have closely guided these simulations that highlight phenomena at the scales of the beads and their contacts. We observe that the intern bonds deformation is often localized in shear bands but that the macroscopic deformation is very heterogeneous at the sample scale. In reaction to the bonds ruptures, stress redistributions and contacts rearrangements guide the force chains evolution. An acoustic velocity drop with the damage is observed at the macroscopic scale. The events of bonds rupture and of creation or loss of direct contacts between the beads are considered as equivalents of acoustic emissions sources, what allows to treat them similarly and correlate their behavior to the sample evolution., L’endommagement et la cohésion des roches qui en résulte contrôlent le glissement et la nucléation des séismes. Ce phénomène n’étant pas bien compris, nous nous intéressons à l’interaction entre la friction au niveau de la faille et l’endommagement en volume environnant. Le principal objectif de cette thèse est d’analyser conjointement les données obtenues à l’échelle macroscopique lors d’expériences analogiques contrôlées en laboratoire et les résultats de modèles numériques donnant accès à des échelles inférieures.Les travaux réalisés lors de cette thèse s’articulent autour de trois expériences mécaniques menées sur deux types d’échantillon granulaire cimenté. Ces échantillons, initialement cohésifs, sont formés de billes de verres collées par un matériau ductile ou cassant. Les com- pressions oedométrique et uniaxiale sont complémentaires au test de cisaillement direct en boîte de Casagrande qui permet l’étude d’une interface frictionnelle dans un milieu endommagé. Les réponses des échantillons à ces différentes sollicitations mécaniques impliquent endommagement, glissement et friction et sont non seulement suivies mécaniquement mais aussi acoustiquement grâce à deux types de sondes ultrasonores. La première sonde, active, permet de surveiller les propriétés élastiques apparentes du milieu en étudiant la propagation d’ondes acoustiques et en particulier leur vitesse. L’évolution de cette dernière est en effet fortement corrélée à l’état du milieu. Sous chargement oedométrique, l’endommagement affecte la vitesse alors qu’en déchargement-rechargement une loi de milieu effectif purement granulaire et sec est retrouvée. La vitesse acoustique mesurée dans les échantillons cassants est aussi corrélée à des stick-slips qui ponctuent les contraintes macroscopiques. La seconde sonde, passive, consiste à enregistrer les émissions acoustiques produites dans le milieu et à analyser leurs lois statistiques proches de celles des séismes. Ainsi la valeur instantanée de b dans la loi de Gutenberg-Richter, le taux d’évènements à l’approche de la rupture, ou la correlation des évènements et la distribution des délais inter-évènements caractérisent différentes étapes du chargement du système.Pour mieux comprendre les aspects micro et mésoscopiques qui restent peu explorés expérimentalement, nous avons réalisé des simulations numériques quasi-statiques et dynamiques. Deux types de modélisations, par éléments finis et hybride (mêlant éléments finis pour les ponts de ciment et éléments discrets pour les billes), permettent de recourir à des lois élasto-plastiques avec endommagement pour les ponts plutôt qu’à des lois ad hoc générale- ment utilisées pour les décrire avec des éléments discrets seuls. Les géométries, mécanismes et protocoles expérimentaux ont guidé de près ces simulations qui mettent en évidence des phénomènes aux échelles des contacts inter-grains et des grains. Nous observons que la déformation plastique interne des ponts se localise en bandes de cisaillement et qu’elle est très hétérogène à l’échelle de l’échantillon. En réaction aux ruptures des ponts, des redistributions de contrainte et des réarrangements des contacts de Hertz guident l’évolution des chaînes de forces. Une chute de la vitesse des ondes acoustiques avec l’endommagement est observée à l’échelle macroscopique. Les évènements de rupture de ponts et de création ou de perte de contacts directs entre billes sont considérés équivalents à des sources d’émissions acoustiques, ce qui permet de les traiter similairement et de corréler leur comportement à l’évolution de l’échantillon.

Nowadays, the use of ecological and sustainable materials has become a necessity. This is due to the depletion of natural resources and to the large amounts of CO2 emissions generated by the construction sector. Raw earth, composed essentially of fine particles like clay, has been used as a building material for thousands of years in various forms. The low cost and the high availability of this material, in addition to its ecological and hygrothermal properties, have been the reasons for its usage in the construction industry.During the last years, several studies have been realized to develop more common and easy methods to apply in the construction field, which has led to the designation of earth concrete. This concrete is constituted of clay soil treated with small quantities of one or more hydraulic binders and can be poured like ordinary concrete. However, the diversity presented in these materials makes them very complex and difficult to use. In addition, the presence of fine particles makes them very sensitive to plastic shrinkage and consequently increases the risk of cracking due to the low resistance of this concrete at early age. In this study, the mechanical behavior and durability of an earth concrete composed of an artificial soil stabilized with cement and lime have been evaluated. In order to overcome the cracking sensitivity, flax fibers have been added and the effect of different percentages and lengths of fibers has been studied.First, the behavior of earth concrete at early age was studied. Plastic shrinkage was measured in parallel with the weight loss, the capillary pressure and the temperature. In addition, the effect of flax fibers on cracking at early age was studied using the digital image correlation technique. A reduction in plastic shrinkage and a better resistance to cracking were observed with the addition of fibers due to different transfer mechanisms and stress redistribution.Secondly, the effect of flax fibers on the mechanical behavior of soil concrete was studied. Compression and flexural tests have been realized at different curing ages and monitored simultaneously with the digital image correlation and the acoustic emission techniques. These tests allowed to monitor and better understand the damage evolution. An increase in the acoustic emission activity was observed with the addition of fibers indicating additional damage mechanisms and an improved ductility.Finally, the durability of earth concrete was evaluated. An experimental investigation of damage evolution during drying was realized with a continuous monitoring using the acoustic emission technique. The effect of curing conditions and wetting/drying cycles on the mechanical properties of earth concrete was also evaluated. The results showed visible cracks on the surface of the specimens with a clear degradation of the mechanical properties., L'utilisation des matériaux écologiques et durables est devenue de plus en plus indispensable de nos jours. Cela est dû à l'épuisement des ressources naturelles et aux grandes quantités d'émissions de CO2 générées par le secteur de la construction. La terre crue, composée essentiellement de particules fines comme l'argile, est un matériau de construction utilisée depuis des milliers d'années sous différentes formes. Le faible coût et la grande disponibilité de ce matériau, en plus de ses propriétés écologiques et hygrothermiques, ont été les raisons de son utilisation dans le domaine de la construction.Ces dernières années, plusieurs études ont été réalisées afin de développer des méthodes plus communes et faciles à appliquer dans le domaine de la construction, ce qui a conduit à la désignation de béton de terre. Ce béton est constitué d'argile traitée par de faibles quantités d'un ou de plusieurs liants hydrauliques et peut être coulé comme un béton ordinaire. Par contre, la diversité de ces matériaux argileux les rend très complexes et difficiles d’utilisation. De plus, la présence des particules fines les rend très sensibles au retrait plastique et par conséquent augmente le risque de fissuration dû à la faible résistance de ce béton au jeune âge. Dans cette étude, le comportement mécanique et la durabilité d’un béton de terre composé d’un sol artificiel stabilisé avec du ciment et de la chaux a été évalué. Afin de palier le risque de fissuration, des fibres de lin a été ajoutées et l’effet des différents pourcentages et longueurs de fibres a été étudié.Dans un premier temps, le comportement du béton de terre au jeune âge a été étudié. Ainsi, le retrait plastique a été mesuré en parallèle avec la perte de masse, la pression capillaire et la température. De plus, l'effet des fibres de lin sur la fissuration des bétons de terre au jeune âge a été étudié à l’aide de la technique de corrélation d'images. Une réduction du retrait plastique et une meilleure résistance à la fissuration ont été observées avec l'ajout de fibres dues aux différents mécanismes de transfert et de redistribution des contraintes.Dans un second temps, l'effet des fibres de lin sur le comportement mécanique du béton de terre a été étudié. Des essais de compression et de flexion ont été ainsi réalisés à différents âges de cure et suivis simultanément avec les techniques de traitement d'images et d’émission acoustique. Ces essais ont permis de mieux suivre et de comprendre l’évolution de l’endommagement. Une augmentation de l'activité acoustique a été observée avec l’ajout des fibres indiquant des mécanismes d’endommagement supplémentaires et une meilleure ductilité.Finalement, la durabilité des bétons de terre a été évaluée. Une investigation expérimentale sur l’évolution de l’endommagement pendant le séchage a été ainsi réalisée avec un suivi continu à l’aide de la technique d’émission acoustique. L’effet des conditions de cure et des cycles d’humidification/séchage sur les propriétés mécaniques du béton de terre a été aussi évalué. Les résultats ont montré des fissures visibles à la surface des éprouvettes avec une dégradation notable des propriétés mécaniques.

This work focuses on the modeling of acoustic emission (AE) in a microcomposite made of carbon fiber and epoxy matrix. The main objective of this thesis is to quantify the influence of the propagation medium and of the sensor on the acoustic signal related to the breakage of a fiber, via finite element simulations carried out using the ABABQUS® software. Several studies, based on pattern recognition techniques, have shown that it is possible to correlate each AE signal to the different damage mechanisms (fiber breakage, matrix cracking, interfacial fiber / matrix debonding, delamination, etc. ). However, the acoustic signature is not universal; it strongly depends on the material, the structure, the sensors and the acquisition system. In the AE qualitative analysis, propagation and signal modifications are not taken into account. In this context, the validation of the acoustic signature is delicate and the results are difficult to generalize. A quantitative approach based on the simulation of AE and the entire acquisition chain is necessary in order to make the use of AE more reliable and to give robustness to the diagnosis and prognosis. In this work, a numerical model of the carbon fiber failure embedded in an epoxy matrix is established. This numerical model is validated by comparison with the experimental results. A parametric study is carried out in order to identify the effect of the different parts of the AE chain, in particular the effect of the propagation medium and of the sensor. An extension of this numerical model is also proposed in order to simulate another AE source, the interfacial fiber / matrix debonding. These numerical AE signals can be used in addition to experimental data to build libraries for life prediction approaches, based on machine learning methods in a PHM (Prognosis Heath management) type approach., Ce travail porte sur la simulation de l’émission acoustique (EA) dans un microcomposite constitué d’une fibre de carbone et de matrice époxy. L’objectif principal de cette thèse est de quantifier l’influence du milieu de propagation et du capteur sur le signal acoustique lié à la rupture d’une fibre, via une simulation par Eléments Finis réalisée à l’aide du logiciel ABABQUS®. De nombreuses études, basées sur des techniques de reconnaissance de formes, ont montré qu’il est possible de relier chaque signal d’EA aux différents mécanismes d’endommagement (rupture de fibre, fissuration matricielle, décohésion interfaciale fibre/matrice, délaminage, …). Cependant, la signature acoustique n’est pas universelle, elle dépend fortement du matériau, de la structure, des capteurs et du système d’acquisition. Dans l’analyse de EA qualitative, la propagation et les altérations du signal ne sont pas prises en compte. Dans ce contexte, la validation de la signature acoustique est délicate et les résultats difficilement généralisables. Une approche quantitative basée sur la simulation de l’EA et de toute la chaine d’acquisition est nécessaire afin de fiabiliser l’utilisation de l’EA et de donner de la robustesse au diagnostic et au pronostic. Dans ce travail, un modèle numérique de la rupture de fibre en carbone noyée dans une matrice époxy est établi. Ce modèle numérique est validé par comparaison avec les résultats d’essais. Une étude paramétrique est effectuée afin d’identifier l’effet des différents éléments formant la chaîne d’EA, notamment l’effet du milieu de propagation et du capteur. Une extension de ce modèle numérique est également proposée afin de simuler une autre source d’EA, la décohésion interfaciale fibre/matrice. Ces signaux virtuels d’EA pourront être utilisés en complément de données expérimentales afin de construire des bibliothèques pour des approches de prévision de durée vie basées sur des méthodes d’apprentissage automatique dans une approche de type PHM (Pronostic Heath management).

With the emergence of MEMS and the overall decrease in the cost of sensors, the acquisitions multichannel are becoming more widespread, particularly in the field of acoustic source identification. The quality of source localization and quantification can be degraded by the presence of ambient or electronic noise. In particular, in the case of in flow measurements, the turbulent boundary layer that develops over the measuring system can induce pressure fluctuations that are much greater than those of acoustic sources. It then becomes necessary to process the acquisitions to extract each component of the measured field. For this purpose, it is proposed in this thesis to decompose the measured spectral matrix into the sum of a matrix associated with the acoustic contribution and a matrix for aerodynamic noise. This decomposition exploits the statistical properties of each pressure field. Assuming that the acoustic contribution is highly correlated on the sensors, the rank of the corresponding cross-spectral matrix is limited to the number of equivalent uncorrelated sources. Concerning the aerodynamic noise matrix, two statistical models are proposed. A first model assumes a totally uncorrelated field on the sensors, and a second is based on a pre-existing physical model. This separation problem is solved by a Bayesian optimization approach, which takes into account the uncertainties on each component of the model. The performance of this method is first evaluated on wind tunnel measurements and then on particularly noisy industrial measurement, coming from microphones flushmounted on the fuselage of an inflight large aircraft., Avec l'apparition des MEMS et la diminution globale du coût des capteurs, les acquisitions multivoies se généralisent, notamment dans le domaine de l'identification de sources acoustiques. La qualité de la localisation et de la quantification des sources peut être dégradée par la présence de bruit de mesure ambiant ou induit par le système d'acquisition. En particulier, dans le cas de mesures en présence d'un écoulement, la couche limite turbulente qui se développe sur le système de mesure peut induire des fluctuations de pression de niveau bien supérieur à celles des sources acoustiques. Il devient alors nécessaire de traiter les acquisitions pour extraire chaque composante du champ mesuré. Pour cela, on propose de décomposer la matrice spectrale mesurée en la somme d'une matrice associée à la contribution acoustique et d'une matrice pour le bruit aérodynamique. Cette décomposition exploite les propriétés statistiques de chaque champ de pression. En supposant que la contribution acoustique est fortement corrélée sur les capteurs, le rang de la matrice interspectrale associée se limite au nombre de sources décorrélées équivalentes. Concernant la matrice du bruit aérodynamique, deux modèles statistiques sont proposés. Un premier modèle fait l'hypothèse d'un champ totalement décorrélé sur les capteurs, et un second repose sur un modèle physique préexistant. Ce problème de séparation est résolu par une approche d'optimisation bayésienne, qui permet de prendre en compte les incertitudes sur chaque composante du modèle.Les performances de cette méthode sont d'abord évaluées sur des mesures en soufflerie puis sur des données industrielles particulièrement bruitées, provenant de mesures microphoniques effectuées sur le fuselage d'un avion de ligne en vol.

In recent years, bio-based composite materials have been used in different industrial sectors due to their environmental interests. The use of a biological matrix reinforced with vegetable fibers makes it possible to improve not only environmental protection but also mechanical performance. On the other hand, auxetic structures have emerged as a result of their high specific properties and especially their great energy absorption capacities. In this context, this study proposes to develop a composite sandwich material with a re-entrant honeycomb core and a purely natural constituent. In order to build this structure, the additive manufacturing method was used. First, the static tensile behavior of the skins is analyzed. The elastic characteristics of the printed specimens in different directions are determined. Subsequently, the mechanical properties of auxetic cores in tension and in compression as well as those of sandwiches in bending and indentation were developed. An analysis of damage mechanisms during indentation tests is performed using the acoustic emission technique. Then, experimental tests and analytical models were carried out to determine the fatigue behavior of the sandwiches. Finally, a study of the vibration behavior of the skin, cores and sandwiches is carried out using an experimental and numerical study by finite element. The contribution of each component in the global damping properties is discussed.; Durant ces dernières années, les matériaux composites bio sourcés sont utilisés dans différents secteurs industriels suite à leurs intérêts environnementaux. L’utilisation d’une matrice biologique renforcée par des fibres végétales permet d’améliorer non seulement la protection environnementale mais aussi les performances mécaniques. D’autre part, les structures auxétiques ont émergées pour leurs hautes propriétés spécifiques performantes et surtout leurs grandes capacités d’absorption énergétique. Dans ce cadre, cette étude propose l’élaboration d’un matériau composite sandwich à âme auxétique en nid d’abeilles ré-entrantes et à constituant purement naturel. Cette structure a été élaborée par la méthode de fabrication additive. D’abord, le comportement statique en traction des peaux est analysé. Les caractéristiques élastiques des éprouvettes imprimées suivant différentes directions sont déterminées. Par la suite, les propriétés mécaniques des âmes auxétiques en traction, en compression ainsi que celles des sandwichs en flexion et indentation ont été étudiées. Une analyse des mécanismes d’endommagement au cours des essais d’indentation est effectuée en utilisant la technique de l’émission acoustique. Ensuite, des essais expérimentaux et des modèles analytiques (et éléments finis) ont été menés pour déterminer le comportement en fatigue des sandwichs. Enfin, une étude du comportement vibratoire de la peau, d’âmes et des sandwichs est réalisée suite à une étude expérimentale et numérique par éléments finis. L’effet de chaque composant dans l’amortissement global est discuté.

Even though the Li-ion technology is dominating nowadays battery market, it is suffering from the high cost and toxicity of some of its materials as well as struggling to reach the performance goals set by always more demanding hybrid and electric vehicles. Facing the need for a new battery generation, the lithium/sulfur (Li/S) technology stands as a promising candidate for a medium term industrialization and commercialization. Based on an abundant and low-cost active material, elemental sulfur, it enables practical energy densities two to three times higher than current Li-ion batteries. However, the intermediate electrochemical reactions of this system imply many dissolutions/depositions of the active material, causing important morphological variations at the positive electrode which have a major impact on the capacity and cycling performance of the batteries. Hence a better comprehension of those degradation mechanisms is required in order to develop new and innovating electrode materials enabling an optimization of the performance of the system. Therefore, the first goal of the thesis was to employ innovative in situ characterization techniques in order to develop tools allowing to link the properties of the different electrode materials to the performance of the batteries. To do so, three techniques were used: acoustic emission, X-ray tomography and dilatometry. Then, the conclusions drawn from the observations made from the characterization tools enabled us to focus the conception of the electrodes on using a new binder based on a polyelectrolyte material. In this work, we were in particular able to demonstrate a relationship between the measured acoustic activity during the first charge/discharge cycles of different electrode formulations to their mechanical properties. Then, coupling in situ X-ray tomography and diffraction enabled us to shed light on new phenomena linked to the dissolution and deposition of sulfur during the 1st cycle. Finally, the combination of the study of thickness variation via dilatometry, of the monitoring of the acoustic activity and of tomographic observations was the key to prove the better mechanical properties of the polyelectrolyte binder. Together with its properties of regulation of the sulfur species, our conclusions strengthen the certain interest in the family of materials as a binder of positive electrodes for Li/S batteries.; La technologie Li-ion, bien que dominant le marché actuel des batteries, souffre du prix élevé et de la toxicité de certains de ses matériaux et peine à atteindre les objectifs de performances notamment fixés pour leur utilisation dans les véhicules électriques et hybrides. Face à ces limitations, la technologie lithium/soufre (Li/S) se pose en candidat prometteur pour remplacer à moyen terme la technologie Li-ion. Basée sur un matériau actif abondant et peu cher, le soufre, elle permettrait d’atteindre des densités d’énergie pratiques deux à trois fois supérieures à celles des batteries Li-ion actuelles. Cependant, les réactions électrochimiques du système Li/S impliquent une dissolution/déposition de la matière active, engendrant d’importantes variations morphologiques et la perte de matière active à l’électrode positive qui ont un impact majeur sur la capacité et la tenue au cyclage des batteries Li/S. Ainsi, une bonne compréhension de ces mécanismes de dégradation est nécessaire afin de développer de nouveaux matériaux d’électrode innovants et permettant une optimisation des performances du système Li/S. À ce titre, l’objectif premier de cette thèse était d’appliquer des techniques de caractérisation in situ novatrices permettant de relier les propriétés mécaniques et les variations morphologiques des différents matériaux d’électrode utilisés à leur comportement électrochimique. Pour ce faire, trois techniques ont été employées : l’émission acoustique, la tomographie RX et la dilatométrie. Les conclusions tirées des observations effectuées à l’aide de ces outils de caractérisation ont permis d’axer la conception d’électrodes sur l’utilisation d’un liant innovant de type polyélectrolyte. Au cours de ces travaux, nous avons notamment pu démontrer une relation entre l’activité acoustique mesurée au cours des premiers cycles de charge/décharge de différentes formulations d’électrode à leurs propriétés mécaniques. Ensuite, le couplage de la tomographie et de la diffraction RX synchrotron in situ a permis de mettre en évidence de nouveaux phénomènes liés à la dissolution et la déposition du soufre lors du 1er cycle. Enfin, la combinaison de l’étude de la variation d’épaisseur des électrodes par dilatométrie, du suivi de l’activité acoustique et d’observations tomographiques a permis d’attester des propriétés mécaniques améliorées du liant polyélectrolyte. Additionnées à ses propriétés de régulation de la diffusion des espèces soufrées, ces conclusions renforcent l’intérêt certain de ce type de liants pour les électrodes positives des batteries Li/S.

National audience; Les matériaux aussi ont des problèmes de santé. Même les plus résistants comme les composites ne sont pas épargnés ! A leur naissance, lors de leur élaboration, ou plus tard au cours de leur vie en service, les composites organiques (plastiques renforcés par des fibres continues ou discontinues) peuvent être affectés de pathologies plus ou moins graves (porosités, désalignement de fibres, fissures …). Pour diagnostiquer leur état de santé, on a de plus en plus recours à des techniques similaires à celles du diagnostic médical des humains. Observation, palpation, percussion et auscultation à l’aide de techniques telles que la radiographie à rayons X, l’échographie par ultrasons, la thermographie infrarouge… Autant d’examens non destructifs qui permettent de détecter et d’évaluer la typologie des anomalies au sein du matériau.

Cavitation is the formation of vapor bubbles either in a static liquid or in a liquid flow due to a drop in static pressure. When these bubbles collapse, as a result of pressure recovery, they may damage adjacent surfaces. These events are major causes of damage and nuisance in hydro machines. Modern hydro turbines are often used to regulate power grids; therefore, they may be operated out of their designed range. The flow-related optimal operation is different from the economic optimal usage. Detecting and characterizing cavitation and assessing damage during operation can be difficult or even impossible. Acoustic emission (AE) measurements provide a way to measure cavitation without access to the flow, but interpreting the data is challenging. This thesis presents insights in the ways of treating the AE data both in characterizing individual pits created by cavitation impacts and in tracking the evolution of cavitation erosion. Additionally, the erosion rates of three turbine materials were compared, and the main reasons behind the differing erosion rates of two martensitic turbine steels were discovered. The same high-speed cavitation tunnel was used in all cavitation experiments. This thesis firstly presents a method for enveloping an AE waveform signal and for counting the peak voltage values. The resulting cumulative distributions were compared to those of cavitation pit diameters, and from this comparison, a connection was proposed between AE peak voltage value and pit diameter. The second result was the connection between cavitation cloud shedding frequency and erosion evolution. The process of demodulating high frequency AE signals effectively promotes the low frequency shedding. The shedding frequency increased with accumulating material loss, and it was concluded that this increase is due to geometry effects, namely surface roughness. In addition to the two proposed methods, it was found that the decisive factors in the differing erosion rates of the martensitic stainless steels are the prior austenite grain size, packet and block sizes and the retained austenite fraction. This thesis provides guidelines directly applicable, such as the martensitic steel classifying, and methods that require further development, if one wishes to utilize them in hydro machine cavitation monitoring instead of laboratory measurements in a cavitation tunnel. The main outcome is that AE is a potential way to monitor cavitation, with the important benefit of not requiring any access to the flow.; La cavitation est la formation de bulles de vapeur dans un liquide statique ou en écoulement. L’érosion de cavitation se produit quand ces bulles collapsent à cause de la récupération de pression. Ce phénomène peut endommager les parois à proximité desquelles les bulles collapsent. Il s’agit d’un problème majeur dans les machines hydrauliques. Par exemple, les turbines hydrauliques fonctionnent aujourd’hui souvent dans des régions défavorables du point de vue de la cavitation, pour réguler le réseau électrique. Mesurer la cavitation et le taux d’érosion est souvent très difficile voire impossible. L’émission acoustique (EA) est une méthode qui permet la mesure de cavitation sans accès direct à l’écoulement ; toutefois, les données sont difficiles à interpréter. Cette thèse présente quelques possibilités de traitement des données de l’EA pour quantifier les diamètres des indentations créées par impacts individuels de la cavitation et aussi pour évaluer l’érosion de cavitation. De plus, les taux d’érosion de trois matériaux d’aubes de turbine Francis ont été caractérisés. Les raisons pour les différences dans le taux d’érosion de deux aciers inoxydables et martensitiques sont analysées. Tous les essais de cavitation ont été réalisés dans le même tunnel de cavitation haute vitesse. Un premier résultat majeur de cette thèse est le développement d’une méthode pour compter les pics d’EA par une technique d’enveloppe du signal. Les distributions cumulées des pics d’EA sont comparées à celles des diamètres d’indentations. Une relation est proposée entre l’amplitude des pics d’EA et le diamètre des indentations. Le deuxième résultat majeur est le lien entre l’évolution de l’érosion de cavitation et la fréquence de lâcher des nuages de cavitation. Bien que les signaux d’EA soient mesurés en haute fréquence, un processus de démodulation a été mis en œuvre qui permet de mettre en évidence la basse fréquence de lâcher. Cette fréquence augmente avec la rugosité et la déformation de surface au fur et à mesure de la progression de l’endommagement. Par ailleurs, les raisons entre les différences de taux d’érosion des aciers inoxydables et martensitiques ont été identifiées : la taille des grains d’austénite initiale, les tailles des plaques et plaquettes et la quantité d’austénite résiduelle sont les principaux facteurs influants. Cette thèse propose plusieurs résultats directement utilisables, comme la classification entre les aciers inoxydables martensitiques, ainsi que des méthodes pour surveiller la cavitation mises au point en laboratoire dans un tunnel de cavitation et potentiellement applicables aux machines hydrauliques. Le résultat majeur est que l’EA a un fort potentiel pour surveiller la cavitation et l’érosion de cavitation avec l’avantage important qu’elle ne nécessite pas d’accès direct à l’écoulement.

The search for alternative solutions to the use of composites wholly or partly derived from renewable resources represents a major environmental challenge and a lever for economic development for future generations. The present study considers the choice of a bio-based composite made from flax fibers associated with a thermoplastic resin. The objective of the research is to analyze the overall mechanical behavior, to identify the main observed physical phenomena, then to analyze their associated mechanisms. An experimental analysis of the mechanical behavior in static and fatigue of unidirectional and cross laminate composites is presented. The techniques of the acoustic emission and micro-meso-macroscopic observations are the main means used for the characterization of the damage phenomena. Then, an experimental study of the vibratory behavior of the composite beams is realized. At first, the dynamic properties of stratified, healthy and damaged composites were determined. Namely, the flexural modulus and the loss factor are evaluated from the frequency responses obtained in linear mode. In a second step, the nonlinear vibration behavior of healthy and damaged composites is explored. Finally, an analytical model that takes into account the components specific to elasticity, plasticity, damage and coupling parameters is identified and used to simulate the overall mechanical behavior of the composite material. Predictive numerical simulations are proposed to evaluate the effect of impact stresses at low speeds / energies on the mechanical behavior of the studied composites.; La recherche de solutions alternatives à l’utilisation de composites issus totalement ou partiellement de ressources renouvelables représente un enjeu environnemental majeur et un levier de développement économique pour les générations futures. La présente étude considère le choix d’un composite biosourcé élaboré à partir de fibres de lin associées à une résine thermoplastique. L’objectif des travaux de recherche consiste à analyser le comportement mécanique global, à identifier les principaux phénomènes physiques constatés, puis à analyser leurs mécanismes associés. Une analyse expérimentale du comportement mécanique en statique et en fatigue des composites stratifies unidirectionnels et croisés est présentée. Les techniques de l’émission acoustique et d’observations micro-méso-macroscopiques sont les principaux moyens utilisés pour la caractérisation des phénomènes de l’endommagement. Ensuite, une étude expérimentale du comportement vibratoire des poutres composites est réalisée. Dans un premier temps, les propriétés dynamiques des composites stratifiés, sains et endommagés ont été déterminées. À savoir le module de flexion et le facteur de perte sont évalués à partir des réponses en fréquences obtenues en mode linéaire. Dans un second temps, le comportement vibratoire non linéaire des composites sains et endommagés est exploré. Finalement, un modèle analytique qui tient compte des composantes propres à l’élasticité, à la plasticité, à l’endommagement et des paramètres de couplage est identifié et utilisé pour simuler le comportement mécanique global du matériau composite.

The use of natural fibers as reinforcement makes it possible to improve the environmental performance of the composite materials as well as their damping properties. Nevertheless, these natural fiber composites have lower mechanical performance than synthetic fiber composites. In this context, this study proposes to develop composite structures with hybrid reinforcement made of flax and carbon fibers. The objective of this hybridization is to find a compromise between the mechanical and dissipative properties. First, the static behavior of flax fiber, carbon fiber and flax/carbon hybrid composites was analyzed. The principal elastic characteristics of a UD ply in plane stresses are thus determined. Moreover, a monitoring and an analysis of the mechanisms of damage were carried out by means of the technique of acoustic emission associated with microscopic observations. In order to better meet industrial needs, the behavior of composites subjected to cyclic fatigue tests must be studied. In fact, the fatigue behavior of these materials with non-hybrid and hybrid reinforcements was analyzed under tensile stress and three-point bending. The influence of hybridization on the fatigue life of these composites has been established. Finally, an experimental study and a finite element modeling of the vibratory behavior of non-hybrid and hybrid composites were carried out. Thus, the role of different fibers, fiber orientations, stacking sequences in vibration damping has been discussed.; L'utilisation de fibres naturelles comme renfort permet d'améliorer les performances environnementales des matériaux composites ainsi que leurs propriétés d’amortissement. Néanmoins, ces composites à fibres naturelles présentent des performances mécaniques moins intéressantes que celles des composites à fibres synthétiques. Dans ce contexte, cette étude propose d'élaborer des structures composites à renfort hybrides constituées des fibres de lin et de carbone. L’objectif de cette hybridation est de trouver un compromis entre les propriétés mécaniques et dissipatives. Tout d'abord, le comportement en statique des composites à fibres de lin, fibres de carbone et fibres hybrides lin/carbone a été analysé. Les caractéristiques élastiques principales d’ un pli UD en contraintes planes sont ainsi déterminées .Par ailleurs, un suivi et une analyse des mécanismes d'endommagement ont été effectués au moyen de la technique d'émission acoustique associée à des observations microscopiques. Dans un souci de mieux répondre aux besoins industriels, le comportement des composites soumis aux essais de fatigue cyclique doit être étudié. Pour ce faire, le comportement en fatigue de ces matériaux à renforts non-hybrides et hybrides a été analysé sous sollicitations de traction et de flexion trois points. L’ influence de l’ hybridation sur la durée de vie en fatigue de ces composites a été établie. Enfin, une étude expérimentale et une modélisation par élément finis du comportement vibratoire des composites non-hybrides et hybrides ont été réalisées. Ainsi, le rôle des différentes fibres, de l’orientations des fibres, de séquences d’empilement dans l'amortissement en vibrations a été discuté.

During the plastic deformation of crystalline materials, a soft plasticity, made up of many uncorrelated dislocation movements, can coexist with a wilder plasticity, in the form of collaborative movements: dislocation avalanches. The coexistence of the two plasticities depends on the establishment of a dislocation structure, which is supposed to hinder the spread of avalanches. It is proposed to study the correlation between microstructural evolutions and dislocation arrangements under cyclic loading on the one hand, and the nature of the collective dynamics of dislocations on the other hand, in the case of pure copper single crystals. Various stress imposed fatigue tests are performed to study the influence of (i) the loading path, (ii) the loading ratio and (iii) the crystallographic orientation on the plasticity phenomena. The acoustic emission (EA) technique is used to study both types of plasticity. Continuous EA, which can be considered as background noise resulting from the cumulative effect of many sources, is associated with mild plasticity. Discrete EA, with more energetic signals than those emitted continuously, is associated with wild plasticity. Dislocation microstructures are studied using EBSD (Electron Backscattered Diffraction) and ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging) techniques at the end of each fatigue level. The EA-ECCI coupling provides valuable information on the dynamics of dislocations. The monitoring by ECCI, during a fatigue test at Rσ=0.1 shows that a given dislocation structure is stable only for given level of stress. The emergence of a dislocation structure act as an obstacle to avalanche movement. However, the application of a larger stress amplitude allows the rearrangement of the structure, which is largely in the form of dislocation avalanches that can travel longer distances than the dislocation mean free path. Small uncorrelated dislocation movements are confined within the dislocation structures, between dense dislocation arrangements (cells, walls, etc.). Mild plasticity is therefore increasingly restricted as the mean free path decreases. The various tests carried out show that the loading path (at Rσ=0.1) has no influence on the dislocation structure formed, but that the dynamics of the dislocations adapt to the way the material is loaded. The loading ratio (Rσ=-1) has a major influence on the formation of dislocation structures, with the emergence of veins, matrices, persistent slip bands and dense cells, but also on the dynamics of dislocations, with a gradual evolution of mild plasticity during cycles and a reduction in the number of avalanches during the hardening of the material. Concerning the influence of crystallographic orientation, a larger number of activated slip systems limit the contribution of avalanches to plasticity.; Pendant la déformation plastique des matériaux cristallins, une plasticité douce, faite de nombreux mouvements de dislocations non corrélés peut coexister avec une plasticité plus sauvage, sous la forme de mouvements collaboratifs : les avalanches de dislocations. La coexistence des deux plasticités dépend de la mise en place d’une structure de dislocations, celle-ci étant supposée entraver la propagation des avalanches. On se propose d’étudier la corrélation entre les évolutions microstructurales et les arrangements de dislocations sous chargement cyclique, d'une part, et la nature de la dynamique collective des dislocations, d'autre part, pour le cas de monocristaux de cuivre purs. Différents essais de fatigue à amplitude de contrainte imposée sont effectués pour étudier l’influence (i) du chemin de chargement, (ii) le rapport de chargement et (iii) l’orientation cristallographique sur les phénomènes de plasticité. La technique d’émission acoustique (EA) est utilisée pour étudier les deux types de plasticité. L’EA continue peut-être associée à la plasticité douce, tandis que l'EA discrète, présentant des signaux plus énergétiques que ceux émis en continu sont associés à la plasticité sauvage. Les microstructures de dislocations sont étudiées à l’aide des techniques EBSD (Electron Backscattered Diffraction, pour mesurer la désorientation cristalline) et ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging, pour imager les dislocations au MEB) à la fin de chaque palier de fatigue. Le couplage EA-ECCI donne de précieuses informations quant à la dynamique des dislocations. Le suivi par ECCI, lors d’un essai de fatigue à Rσ=0,1 montre qu’une structure de dislocation n’est stable que pour le niveau de contrainte qui la vue naître. L’émergence d'une structure de dislocations constituent un obstacle aux mouvements des avalanches. Toutefois, l’application d’une amplitude de contrainte plus importante permet un réarrangement de la structure, celui-ci se faisant en grande partie sous la forme d’avalanches de dislocations pouvant se déplacer sur de plus longues distances que le libre parcours moyen. Les petits mouvements de dislocations non corrélés sont confinés à l'intérieur des structures de dislocations, entre les arrangements denses de dislocations (cellules, murs, etc.). La plasticité douce est en conséquence de plus en plus restreinte à mesure que le libre parcours moyen diminue. Le rapport de chargement (Rσ=-1) a une grande influence sur la formation des structures de dislocations, avec l’émergence de structures veines, matrices, bandes de glissement persistant et cellules denses, mais aussi sur la dynamique des dislocations, avec une évolution progressive de la plasticité douce au cours des cycles et une réduction du nombre d’avalanches pendant le durcissement du matériau. Concernant l’influence de l’orientation cristallographique, un nombre plus important de systèmes de glissement activés permet de limiter la contribution des avalanches à la plasticité.

National audience

During winter, trees have to cope with harsh conditions, including extreme freeze-thaw stress. The present study focused on ice nucleation and propagation, related water shifts and xylem cavitation as well as cell damage, and was based on in situ monitoring of xylem (thermocouples) and surface temperatures (infrared imaging), ultrasonic emissions and dendrometer analysis. Field experiments during late winter on Picea abies growing at the alpine timberline revealed three distinct freezing patterns: (i) from the top of the tree towards the base, (ii) from thin branches towards the main stem’s top and base, and (iii) from the base towards the top. Infrared imaging showed freezing within branches from their base towards distal parts. Such complex freezing causes dynamic and heterogeneous patterns in water potential and probably in cavitation. This study highlights the interaction between environmental conditions upon freezing and thawing and demonstrates the enormous complexity of freezing processes in trees. Diameter shrinkage, which indicated water fluxes within the stem, and acoustic emission analysis, which indicated cavitation events near the ice front upon freezing, were both related to minimum temperature, and upon thawing, related to vapor pressure deficit and soil temperature. These complex patterns, emphasizing the common mechanisms between frost and drought stress, shed new lights on understanding winter tree physiology.

International audience; This present work is devoted to the evaluation and identification by acoustic emission of the damage mechanisms in glass/epoxy composite laminates. The tested specimens were subjected to static and cyclic tensile stress in order to follow the propagation of the various modes of damage over time and to detect the most critical ones leading to the total rupture of the tested samples. Damage is manifested by matrix cracking, inter-ply debonding, delamination and fiber breakage. The acoustic signals collected during the experimental tests were analysed by a classification method consisting of the k-means method and principal component analysis (PCA); Le présent travail est consacré à l’évaluation et l’identification par émission acoustique des mécanismes d’endommagement dans les stratifiés verre/époxy. Les éprouvettes ont été sollicitées en traction statique et cyclique afin de suivre les différents modes d’endommagement dans le temps et de détecter ceux les plus critiques conduisant à la rupture totale des échantillons. L’endommagement se manifeste par la fissuration matricielle, la décohésion inter-plis, le délaminage et la rupture des fibres. Les signaux acoustiques collectés au cours des essais ont été analysés par une méthode de classification composée de la méthode de k-moyennes et d’une analyse en composantes principales (ACP).

This work concerns the mechanical characterization of a woven jute fabric reinforced polyester composite in both monotonic tensile tests and cyclic fatigue behaviour. Two stacking sequences were considered: [0]8 and [+45/-45]8. Acoustic emission technique (AE), microstructural observations and X-ray tomography were used to characterize the different damage modes and to follow their evolution during tests. Fatigue tests were performed in tension/tension mode with a frequency of 1 Hz and a stress ratio of R=0.01. Four stress levels (50% to 80% of the ultimate tensile strength) were considered. For the monotonic tensile tests, observations carried out on broken samples allowed to identify three damage modes: matrix cracking, fibre/matrix debonding (preponderant mechanism) and fibre breakage. These results were supported using X-ray tomography. Unsupervised clustering was conducted on AE signals and three classes of signals were obtained for the two types of configuration. Interrupted tensile tests monitored with AE were carried out at different stress levels.The associated microstructural and X-ray observations allowed to assign classes to the corresponding damage mechanisms and to propose a damage scenario. For fatigue tests, the same procedure was followed to analyze results obtained for the different levels of stress., Le travail concerne l’étude du comportement en traction monotone et en fatigue cyclique d’un composite à matrice polyester et tissu de jute. Deux séquences d’empilement sont considérées: [0]8 et[+45/-45]2S. La technique d’émission acoustique (EA), les observations microstructurales (microscope électronique à balayage MEB et microscope optique MO) et la tomographie X sont utilisées afin d’identifier les différents mécanismes d’endommagement et leur cinétique d’évolution. Les essais de fatigue cyclique ont été effectués en traction-traction avec une fréquence f =1Hz et un rapport de contrainte R= 0.01. Quatre niveaux de charges (50% à 80% de la charge à rupture) sont considérés. Pour les essais de traction monotone, les observations microstructurales post mortem ont permis d’identifier trois mécanismes d’endommagement : fissuration matricielle, décohésion interfaciale (mécanisme prépondérant) et rupture de fibres. Ces résultats ont été confirmés partomographie X. La classification non supervisée des signaux d’EA a permis de différencier trois classes de signaux. Grace aux observations microstructurales et tomographiques effectuées sur des éprouvettes testées à différents niveaux de charge, une labellisation des classes a pu être effectuée et un scenario d’endommagement a été proposé pour le comportement en traction statique. Pour les essais de fatigue, la même démarche a été suivie pour les différents niveaux de contraintes.

International audience; Much work has already been done on Type IV high-pressure vessels, both from an experimental and numerical point of view. The prediction of the maximum pressure before bursting, the effect of thermal cycles, defect and damage tolerance, fire resistance, linercollapse are topics generally numerically studied at the scale of the samples. In these works, the passage from the specimen to the structure is not fully validated by comparing the models with experimental measurements at the scale of the reservoir. However, this correlation with numerical simulation requires collecting a large amount of information, often by combining several metrological studies. In this work, non-destructive instrumented tests on a tank subjected to internal pressure were performed coupled with optical measurements (3D displacement fields) and acoustic emission to understand the damage kinetics. Three load-unloadtests are performed at speeds of 1, 10 and 100MPa/min up to 87.5MPa pressure, followed by a cyclic test. The results obtained are reproducible and show that the pressure loading rate has no influence on the deformation kinetics and on the damage of the tank.; De nombreux travaux ont déjà été menés sur les réservoirs haute pression de type IV, tant d’un point de vue expérimental que numérique. La prédiction de la pression maximale avant éclatement, l’effet des cycles thermiques, la tolérance aux défauts et aux dommages, la tenue au feu, le collapse du liner sont des thématiques étudiées généralement numériquement à l’échelle des échantillons.Dans ces travaux le passage de l’éprouvette à la structure n’est pas complétement validée par une confrontation des modèles avec des mesures expérimentales à l’échelle du réservoir. Toutefois une corrélation avec la simulation numérique, nécessite de récolter un grand nombre d’informations souvent en associant plusieurs métrologies. Dans ce travail des essais instrumentés non-destructifs sur un réservoir soumis à une pression interne ont été réalisés couplés avec des mesures optiques (champs de déplacements 3D) et des mesures par émission acoustique pour comprendre la cinétique d’endommagement. Trois essais de charge–décharge sont réalisés à des vitesses de 1, 10 et 100MPa/min jusqu’à la pression de 87.5MPa, ils sont suivis d’un essai cyclé.Les résultats obtenus sont reproductibles et ils permettent de montrer que la vitesse de mise en pression n’a pas d’influence sur la cinétique de déformation et sur l’endommagement du réservoir.

The use of composite material in industry is more and more important especially in the aeronautical field. The use of these materials needs an understanding of their mechanical behavior and in particular the damage mechanisms. Usually the mechanical testing performed on this material is instrumented with different techniques like acoustic emission in order to get the maximum information. Acoustic Emission is very efficient for quasi-static and low frequency fatigue mechanical testing to determine the appearance of the first damage. Nevertheless, when the strain rate is increasing, acquisition of transient signal becomes difficult. In this paper we propose a method based on AE streaming acquisition. This acquisition mode allows us to obtain only one great time sampling without threshold effect. This signal is then “cut” and new genuine features are processed. The use of this method allowed us to study the behavior of epoxy carbon composite specimen during dynamic testing (5 mm/min to 500 mm/min). Two criteria based on the energy have been identified and studied in function the loading rate., L’utilisation de matériau composite dans l’industrie est de plus en plus importante notamment dans le domaine aéronautique. L’utilisation de ces matériaux nécessite une compréhension de leur comportement mécanique et de leur mode d’endommagement. Habituellement les tests mécaniques réalisés sont instrumentés par différentes techniques afin d’en tirer le maximum d’information et notamment l’émission acoustique (EA). Cette technique est très adaptée aux essais mécaniques quasi-statique et de fatigue à faible fréquence pour déterminer l’apparition des premiers endommagements. Cependant lorsque les vitesses de sollicitation augmentent, l’acquisition sous forme de signaux transitoires devient compliquée. La technique proposée dans l’article repose sur la fonction streaming. Cette fonction enregistre un seul intervalle de temps sans tenir compte d’un seuil d’acquisition. Celui-ci est ensuite « redécoupé » et de nouveaux paramètres sont alors calculés. L’utilisation de ce traitement nous a permis d’étudier le comportement d’éprouvette en carbone époxy pour des vitesses de sollicitation allant de 5 mm/min à 500 mm/min. Deux seuils d’endommagement ont été définis et leurs évolutions en fonction des vitesses de sollicitation ont été caractérisés.

Much work has already been done on Type IV high-pressure vessels, both from an experimental and numerical point of view. The prediction of the maximum pressure before bursting, the effect of thermal cycles, defect and damage tolerance, fire resistance, linercollapse are topics generally numerically studied at the scale of the samples. In these works, the passage from the specimen to the structure is not fully validated by comparing the models with experimental measurements at the scale of the reservoir. However, this correlation with numerical simulation requires collecting a large amount of information, often by combining several metrological studies. In this work, non-destructive instrumented tests on a tank subjected to internal pressure were performed coupled with optical measurements (3D displacement fields) and acoustic emission to understand the damage kinetics. Three load-unloadtests are performed at speeds of 1, 10 and 100MPa/min up to 87.5MPa pressure, followed by a cyclic test. The results obtained are reproducible and show that the pressure loading rate has no influence on the deformation kinetics and on the damage of the tank., De nombreux travaux ont déjà été menés sur les réservoirs haute pression de type IV, tant d’un point de vue expérimental que numérique. La prédiction de la pression maximale avant éclatement, l’effet des cycles thermiques, la tolérance aux défauts et aux dommages, la tenue au feu, le collapse du liner sont des thématiques étudiées généralement numériquement à l’échelle des échantillons.Dans ces travaux le passage de l’éprouvette à la structure n’est pas complétement validée par une confrontation des modèles avec des mesures expérimentales à l’échelle du réservoir. Toutefois une corrélation avec la simulation numérique, nécessite de récolter un grand nombre d’informations souvent en associant plusieurs métrologies. Dans ce travail des essais instrumentés non-destructifs sur un réservoir soumis à une pression interne ont été réalisés couplés avec des mesures optiques (champs de déplacements 3D) et des mesures par émission acoustique pour comprendre la cinétique d’endommagement. Trois essais de charge–décharge sont réalisés à des vitesses de 1, 10 et 100MPa/min jusqu’à la pression de 87.5MPa, ils sont suivis d’un essai cyclé.Les résultats obtenus sont reproductibles et ils permettent de montrer que la vitesse de mise en pression n’a pas d’influence sur la cinétique de déformation et sur l’endommagement du réservoir.

International audience; Oxide/oxide composites are ceramic matrix composite materials (CMC) intended to be used innew generation aircraft engines. The main purposes for the use of this type of materials are: an outstanding oxidation durability, an interesting mechanical behavior up to high temperatures, and a moderate manufacturing cost. The aim of this paperis to introduce oxide/oxide composites through their particular microstructure,and the analysis of the connection between damage mechanisms and mechanical behavior. The in-plane / out-of-plane coupling occurring during tensile solicitation is an interesting damage indicator. This presentation is based on literature studies and the results of tensile tests monitored by acoustic emission and digital image correlation. The relevance of experimental techniques as well as future investigation goals will finally be mentioned.; Les composites oxyde/oxyde sont des matériaux composites à matrice céramique (CMC) dont l’emploi est envisagé pour les arrière-corps de moteurs d’avion. Leur utilisation se justifie principalement par: une très bonne tenue à l’oxydation, un comportement mécanique intéressant à de hautes températures,et un faible coût de mise en œuvre. L’objectif de ce papier est de présenter les composites oxyde/oxyde via leur microstructure particulière,et d’étudier le lien entre endommagement et comportement mécanique. Le couplage plan-hors plan s’opérant lors d’une sollicitation en traction s’avère être un indicateur d’endommagement intéressant. Le poster s’appuiera sur des recherches bibliographiques ainsi que sur des résultats d’essais de traction instrumentés avec capteurs d’émission acoustique et corrélation d’images. La pertinence des moyens expérimentaux ainsi que les objectifs de recherches futures sont finalement évoqués.

Mechanical properties of C/SiC composites are mainly a function of the matrix manufacturing process, the C fibers used and the fibrous architecture into thepreform. The objective of this work is to relate the microstructure and mechanical behaviour of C/SiC composites of different origins, tested under several conditions. For this purpose, a microstructural characterization has been carried out using Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy and X-ray Diffraction. The microstructural identifications helped to understand the observed differences in mechanical behaviour between the materials and torelate them tothe different processing techniques. Mechanical tests were carried out at room temperature with various damage monitoring means (acoustic emission, electrical resistivity and interposed unloading/reloading cycles)., Les propriétés mécaniques des composites C/SiC sont principalement fonction du procédé de fabrication, de la matrice, du type de fibres de Carbone et de l'architecture fibreuse constituant la préforme. L'objectif de ce travail est de mettre en relation la microstructure et le comportement mécanique de composites C/SiC d'origines différentes, testés dans plusieurs conditions. À cette fin, une caractérisation microstructurale a été effectuée au moyen de la microscopie optique, de la microscopie électronique à balayage et de la diffraction des rayons X. Les analyses microstructurales ont permis de comprendre les différences de comportement mécanique observées entre les matériaux et de faire le lien avec les différentes techniques d’élaboration. Les essais mécaniques ont été réalisés à température ambiante avec divers suivis de l’endommagement (émission acoustique, résistivité électrique et cycles interposés de déchargement/rechargement).

International audience; This work concerns the mechanical characterization of a woven jute fabric reinforced polyester composite in both monotonic tensile tests and cyclic fatigue behaviour. Two stacking sequences were considered: [0]8 and [+45/-45]8. Acoustic emission technique (AE), microstructural observations and X-ray tomography were used to characterize the different damage modes and to follow their evolution during tests. Fatigue tests were performed in tension/tension mode with a frequency of 1 Hz and a stress ratio of R=0.01. Four stress levels (50% to 80% of the ultimate tensile strength) were considered. For the monotonic tensile tests, observations carried out on broken samples allowed to identify three damage modes: matrix cracking, fibre/matrix debonding (preponderant mechanism) and fibre breakage. These results were supported using X-ray tomography. Unsupervised clustering was conducted on AE signals and three classes of signals were obtained for the two types of configuration. Interrupted tensile tests monitored with AE were carried out at different stress levels.The associated microstructural and X-ray observations allowed to assign classes to the corresponding damage mechanisms and to propose a damage scenario. For fatigue tests, the same procedure was followed to analyze results obtained for the different levels of stress.; Le travail concerne l’étude du comportement en traction monotone et en fatigue cyclique d’un composite à matrice polyester et tissu de jute. Deux séquences d’empilement sont considérées: [0]8 et[+45/-45]2S. La technique d’émission acoustique (EA), les observations microstructurales (microscope électronique à balayage MEB et microscope optique MO) et la tomographie X sont utilisées afin d’identifier les différents mécanismes d’endommagement et leur cinétique d’évolution. Les essais de fatigue cyclique ont été effectués en traction-traction avec une fréquence f =1Hz et un rapport de contrainte R= 0.01. Quatre niveaux de charges (50% à 80% de la charge à rupture) sont considérés. Pour les essais de traction monotone, les observations microstructurales post mortem ont permis d’identifier trois mécanismes d’endommagement : fissuration matricielle, décohésion interfaciale (mécanisme prépondérant) et rupture de fibres. Ces résultats ont été confirmés partomographie X. La classification non supervisée des signaux d’EA a permis de différencier trois classes de signaux. Grace aux observations microstructurales et tomographiques effectuées sur des éprouvettes testées à différents niveaux de charge, une labellisation des classes a pu être effectuée et un scenario d’endommagement a été proposé pour le comportement en traction statique. Pour les essais de fatigue, la même démarche a été suivie pour les différents niveaux de contraintes.

MAX phases are ternary carbide and/or nitride with a great potential in various application. This study concerned two MAX phase compounds, namely Ti3SiC2 and Ti2AlC, which are on the most studied among all known MAX phases. The first part dealt with materials elaboration which includes both synthesis and sintering stages. The objective was to obtain a variety of materials with different microstructural features, i.e. phase composition and grain size. For this purpose, both commercial and SHS-derived powders were densified with two pressure-assisted sintering technique, i.e. SPS and HP. The second part of work was devoted to deeper understanding of the influence of phase composition and grain size to thermomechanical behavior of MAX phases. More information was provided when two experimental techniques, four-point bending and AE monitoring, were coupled together with post-mortem SEM observations. The developed experimental approach based on comparison of mechanical responses of Ti3SiC2 (MAX phase and secondary phases) and Ti2AlC (containing only MAX phases) compounds, is implemented to investigate the induced deformation and damage mechanisms. It was shown that higher quantity of MAX phases in the material improves flexural strength with corresponding more pronounce nonlinear behavior and high dissipated energy. When MAX phase grains are coarser the mechanical strength lowers but the nonlinear part becomes more significative, which results in higher values of dissipated energy. It was also shown that the secondary phases and the grain size impact the way in which the damage is accumulated within the sample. AE data provided more information on possible damage mechanisms and their chronology leading to hysteretic behavior of MAX phases. The last part has shown that the BPTT for Ti3SiC2 is ≈1200˚C and the grain size of MAX phases lowers this BPTT.; Les phases MAX sont des carbures et / ou des nitrures ternaires avec un fort potentiel dans des applications diverses. Cette étude a porté sur deux phases MAX, Ti3SiC2 et Ti2AlC qui sont les plus connues dans ce groupe de matériaux. La première partie de ces travaux était dédiée à l’élaboration des poudres et des matériaux frittés. L’objectif était d’obtenir une variété de matériaux présentant différentes caractéristiques microstructurales, en termes de composition chimique et de taille de grains. Ainsi, des poudres commerciales et synthétisées par SHS ont été densifiées à l'aide de deux techniques de frittage sous charge, i.e. SPS et HP. La deuxième partie du travail a été consacrée à une meilleure compréhension de l’influence de la composition chimique et de la taille des grains sur le comportement thermomécanique des phases MAX. Des informations supplémentaires ont été fournies en couplant deux techniques expérimentales, la flexion quatre points et l’émission acoustique, et en les associant à des observations SEM post-mortems. L’approche expérimentale développée, basée sur la comparaison des réponses mécaniques des matériaux Ti3SiC2 (contenant la phase MAX et des phases secondaires) et de Ti2AlC (phases MAX uniquement), a permis d’approfondir la compréhension des mécanismes de déformation et d’endommagement induits. Il était également montré que les phases sécondaires et la taille de grains influence la manière dont les différents endommagements sont accumulées dans le matériaux. Les résultats d’EA sont fourni les informations supplémentaires sur les type d’endommagements rencontrées et leur chronologie qui résultent avec le comportement nonlinéaire de phases MAX. La dérnière partie de cette thèse a montré que le température de transition fragile-plastique est autour de 1200˚C et que la taille de grains l’abaisse.

JTAV 2019, Journées Techniques Acoustique et Vibrations, Strasbourg, FRANCE, 15-/05/2019 - 16/05/2019; Dans le cadre de la production des cartes de bruit stratégiques imposées par la directive européenne 2002/49/CE, jusqu'en 2018 la méthode française NMPB2008 a été utilisée. Pour les premières échéances, les données d'émission pour les tramways français provenaient du tramway nantais de première génération. Pour l'échéance 2018 du réseau de tramway lyonnais, sur lequel circulent des rames Citadis et Rhônexpress, Acoucité a déterminé des données d'émission actualisées à partir de mesures effectuées au passage de ces matériels lyonnais sur plusieurs sites équipés de différentes poses de voie. La procédure et les résultats sont présentés. Par ailleurs, à partir de 2019 la nouvelle méthode CNOSSOS-EU doit être utilisée. Elle repose sur une modélisation complexe distinguant les types de sources sonores et propose des données d'entrée par défaut à utiliser en l'absence de données spécifiques au matériel en circulation et aux voies de l'agglomération. La présentation montre que les valeurs par défaut ne sont pas adaptées aux tramways lyonnais et que la détermination de données d'entrée adaptées est nécessaire.

During the plastic deformation of crystalline materials, a soft plasticity, made up of many uncorrelated dislocation movements, can coexist with a wilder plasticity, in the form of collaborative movements: dislocation avalanches. The coexistence of the two plasticities depends on the establishment of a dislocation structure, which is supposed to hinder the spread of avalanches. It is proposed to study the correlation between microstructural evolutions and dislocation arrangements under cyclic loading on the one hand, and the nature of the collective dynamics of dislocations on the other hand, in the case of pure copper single crystals. Various stress imposed fatigue tests are performed to study the influence of (i) the loading path, (ii) the loading ratio and (iii) the crystallographic orientation on the plasticity phenomena. The acoustic emission (EA) technique is used to study both types of plasticity. Continuous EA, which can be considered as background noise resulting from the cumulative effect of many sources, is associated with mild plasticity. Discrete EA, with more energetic signals than those emitted continuously, is associated with wild plasticity. Dislocation microstructures are studied using EBSD (Electron Backscattered Diffraction) and ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging) techniques at the end of each fatigue level. The EA-ECCI coupling provides valuable information on the dynamics of dislocations. The monitoring by ECCI, during a fatigue test at Rσ=0.1 shows that a given dislocation structure is stable only for given level of stress. The emergence of a dislocation structure act as an obstacle to avalanche movement. However, the application of a larger stress amplitude allows the rearrangement of the structure, which is largely in the form of dislocation avalanches that can travel longer distances than the dislocation mean free path. Small uncorrelated dislocation movements are confined within the dislocation structures, between dense dislocation arrangements (cells, walls, etc.). Mild plasticity is therefore increasingly restricted as the mean free path decreases. The various tests carried out show that the loading path (at Rσ=0.1) has no influence on the dislocation structure formed, but that the dynamics of the dislocations adapt to the way the material is loaded. The loading ratio (Rσ=-1) has a major influence on the formation of dislocation structures, with the emergence of veins, matrices, persistent slip bands and dense cells, but also on the dynamics of dislocations, with a gradual evolution of mild plasticity during cycles and a reduction in the number of avalanches during the hardening of the material. Concerning the influence of crystallographic orientation, a larger number of activated slip systems limit the contribution of avalanches to plasticity., Pendant la déformation plastique des matériaux cristallins, une plasticité douce, faite de nombreux mouvements de dislocations non corrélés peut coexister avec une plasticité plus sauvage, sous la forme de mouvements collaboratifs : les avalanches de dislocations. La coexistence des deux plasticités dépend de la mise en place d’une structure de dislocations, celle-ci étant supposée entraver la propagation des avalanches. On se propose d’étudier la corrélation entre les évolutions microstructurales et les arrangements de dislocations sous chargement cyclique, d'une part, et la nature de la dynamique collective des dislocations, d'autre part, pour le cas de monocristaux de cuivre purs. Différents essais de fatigue à amplitude de contrainte imposée sont effectués pour étudier l’influence (i) du chemin de chargement, (ii) le rapport de chargement et (iii) l’orientation cristallographique sur les phénomènes de plasticité. La technique d’émission acoustique (EA) est utilisée pour étudier les deux types de plasticité. L’EA continue peut-être associée à la plasticité douce, tandis que l'EA discrète, présentant des signaux plus énergétiques que ceux émis en continu sont associés à la plasticité sauvage. Les microstructures de dislocations sont étudiées à l’aide des techniques EBSD (Electron Backscattered Diffraction, pour mesurer la désorientation cristalline) et ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging, pour imager les dislocations au MEB) à la fin de chaque palier de fatigue. Le couplage EA-ECCI donne de précieuses informations quant à la dynamique des dislocations. Le suivi par ECCI, lors d’un essai de fatigue à Rσ=0,1 montre qu’une structure de dislocation n’est stable que pour le niveau de contrainte qui la vue naître. L’émergence d'une structure de dislocations constituent un obstacle aux mouvements des avalanches. Toutefois, l’application d’une amplitude de contrainte plus importante permet un réarrangement de la structure, celui-ci se faisant en grande partie sous la forme d’avalanches de dislocations pouvant se déplacer sur de plus longues distances que le libre parcours moyen. Les petits mouvements de dislocations non corrélés sont confinés à l'intérieur des structures de dislocations, entre les arrangements denses de dislocations (cellules, murs, etc.). La plasticité douce est en conséquence de plus en plus restreinte à mesure que le libre parcours moyen diminue. Le rapport de chargement (Rσ=-1) a une grande influence sur la formation des structures de dislocations, avec l’émergence de structures veines, matrices, bandes de glissement persistant et cellules denses, mais aussi sur la dynamique des dislocations, avec une évolution progressive de la plasticité douce au cours des cycles et une réduction du nombre d’avalanches pendant le durcissement du matériau. Concernant l’influence de l’orientation cristallographique, un nombre plus important de systèmes de glissement activés permet de limiter la contribution des avalanches à la plasticité.

It is now commonly understood that in the design of civil engineering structures, size effect must be taken into consideration. For concrete, this problem is complex because it does not exhibit plastic softening. The failure of concrete is generally preceded by propagation of cracks, characterized by alarge microcracking zone (fracture process zone or FPZ) which is proportional to the maximum aggregate size ( dmax ). This fracture process is accompanied by strain-softening in the form of microcracking and fractional slip.Experimentally, size effect in concrete is commonly studied by using geometrically similar notched beams where thenominal strength ( oN ) obtained from the bending failure loadis related to the characteristic dimension (D). This leads to adecrease in the ratio of dmax/D with an increase in the size of the structure. One of the objective of this thesis is to study experimentally the effect of heterogeneity ( dmax/D) size. This ratio is recognized as a fundamental factor causing the size effect. Three aggregate grading segments were tested on three different sizes of beams and the cracking process was investigated by acoustic emission and the image correlation technique. These methods make it possible to trace the crack.openings and identify distinctively the FPZ. The results demonstrate a significant influence of the aggregate size on the fracture behaviour of concrete. There is a direct relationship between the size effect parameters obtained by Bazant's law and maximum aggregate size ( dmax ). The results obtained from the specimen having the same size but made of concretes with different aggregate sizes produced the same classical size effect with identical transitional between LEFM and strength based laws. The mechanical behaviour is modelled by the Discrete Element Method (DEM). However, the linear contact model inserted in DEM is not suitable to satisfy the materials like mortar and concrete with high unconfined compressive strength to tensile strength ratio. As a result, the model is modified to take into account the contribution of interparticle moments. The micromechanical parameters are determined by conventional tests with inverse analysis using the Levenberg-Marquardt algorithm. The results showed that this approach is able to reproduce the local cracking behaviour of concrete as well as classical size effect and aggregate size effect. Then, a softening model is developed to better reproduce the post-peak response and the cracking process.; Il est de plus en plus admis que l’effet d’échelle doit être pris en compte dans la conception des structures de Génie Civil. Pour le béton, ce problème est complexe car celui-ci ne possède pas d’adoucissement plastique, et sa rupture est due à la fissuration caractérisée par une grande zone de microfissuration (fracture process zone) qui dépend de la taille du granulat max d .Cette fissuration passe par un adoucissement sous la forme de microfissures et de glissement interparticules. Expérimentalement, l’effet d’échelle sur le béton est très souvent étudié à l’aide des corps d’épreuves homothétiques entaillés où l’on cherche à relier la résistance nominale ( oN )estimée à partir de la charge de rupture en flexion à une dimension caractéristique D. Ceci conduit à une diminution du ratio dmax/D avec l’augmentation de la taille de la structure. Parmi les objectifs de cette thèse est d’étudier expérimentalement l’impact de l’hétérogénéité ( dmax/D)supposé comme facteur fondamental de l’effet d’échelle. Trois coupures granulaires ont été testées sur trois tailles de poutres différentes en suivant le processus de fissuration par émission acoustique et la technique de corrélation d’images. Celles-ci permettent de suivre l’ouverture des fissures et identifient assez clairement la FPZ. Les résultats mettent en évidence une grande influence de la taille du granulat sur le comportement à la rupture du béton. Il existe une relation directe entre les paramètres de l’effet d’échelle obtenus par la loi de Bazant et la taille du granulat( dmax ). Le traitement des résultats d’une même taille avec différents granulométries dans le même diagramme conduit à la même loi d’effet d’échelle structurelle classique avec une valeur de transition identique. La modélisation du comportement mécanique est effectuée par la méthode d’éléments discrets (DEM). Le modèle de contact linéaire ne s’avère pas adéquat pour le mortier et le béton où le rapport compression / traction est très élevé. De ce fait, Il a été modifié pour prendre en compte la contribution des moments inter-granulaires. Les paramètres micromécaniques sont déterminés par des essais classiques avec une analyse inverse en utilisant l’algorithme de Levenberg-Marquardt. Les résultats montrent que cette approche est capable de reproduire le comportement à la fissuration locale du béton et de reproduire l’effet d’échelle et celui des granulats. Ensuite, un modèle d'adoucissement est développé afin de mieux reproduire la réponse post pic et le processus de fissuration.

The first part of this thesis aims at developing a new clustering method of acoustic emission (AE) signals, called incremental method (IC), induced by damage mechanisms of glass and flax fibre-reinforced composite materials. The advantage of this method is the capability to identify the signals carrying information and to provide the types of damage mechanisms without using additional expertise. Experimental results showed that the IM based feature presented more advantages to successfully classify the AE signals and build a labelled learning database. Moreover, the use of the learning database and a supervised classifier has proven effective for detecting damage mechanisms of hybrid composite materials. However, traditional feature-based representation approach may be ineffective in some cases to solve a classification problem. We propose to use the dissimilarity-based approach for signals classification. Traditional signal processing approaches assume the stationarity of signals, which in practice is not often satisfied. Hence, time or frequency descriptions alone are insufficient to provide comprehensive information about such signals. On the contrary, time–frequency analysis (TFA) is more suitable for nonstationary signals. Thus, we have the idea to combine the classification-based dissimilarity approach and TFA. This idea is the main purpose of the second part of this thesis. We conducted experimental tests to validate the proposed classification approach using real signals. We are especially interested in the classification of EEG epileptic signals. The proposed approach leads to a significant improvement of the classifier performances compared to the feature-based approach.; La première partie de cette étude doctorale vise à développer une nouvelle méthode de classification de signaux d'émission acoustique (EA), appelée méthode incrémentale (MI), provoqués par les mécanismes d'endommagement des matériaux composites à fibres végétales et à fibres de verre. L'avantage de cette méthode est sa capacité d'identifier les signaux porteurs d'informations et de fournir les types de mécanismes d’endommagement sans avoir recours à une expertise supplémentaire. Les résultats expérimentaux ont montré que la MI basée sur les caractéristiques des signaux d’EA présente plus d'avantages pour les classifier et construire une base de données d'apprentissage. De plus, l'utilisation de la base de données d’apprentissage et un classifieur supervisé s’est avérée efficace pour détecter tous les types d'endommagement de matériaux composites hybrides. Étant donné que la représentation basée sur les caractéristiques peut s’avérer inefficace dans certains cas pour résoudre un problème de classification, c’est vers l’approche de classification basée sur une mesure de dissimilarité que notre étude s’est orientée pour mieux classifier les signaux. De plus, l'analyse temps-fréquence (ATF) est plus appropriée aux signaux non-stationnaires. Ainsi, le principe de combiner l’approche de classification basée sur une mesure de dissimilarité et l’ATF a été retenue, ce qui a constitué l’objectif principal de la deuxième partie de cette thèse. Afin de valider l’approche, des applications à des signaux EEG d’épilepsie de la littérature sont finalement considérées. Les résultats expérimentaux montrent que cette approche conduit à une amélioration notable des performances d’un classifieur comparée à l’approche basée sur les caractéristiques.

The aim of this thesis is the fine understanding on the influence of the microstructure on oxide-based ceramic matrix composites mechanical properties. These materials are good candidate for new generation of civil aircraft engines. The aim of this work is to establish a relationship between the microstructural defects generated by the manufacturing process and the mechanical behavior of the composite. These heterogeneities seem to influence the appearance and the propagation of damage mechanisms. This study is realized on three kinds of bi-dimensional oxide composites generated from three different manufacturing processes. These processes create three kinds of microstructure. Porosimetric and μ-tomographic analyses allow estimating the distribution of microstructural defects and establish typical microstructure of each oxide composite. Based on these preliminary analyses, mechanical behavior of each kind of oxide composites is studied through several representative scales. On the one hand, mechanical tensile tests are carried out in order to estimate the mechanical properties of the studied materials in the weaving plane. On the other hand, the implementation of in-situ mechanical tests allows the visualization of damage mechanisms appearance and propagation. These observations improve the understanding of the role of microstructural defects on the activation of damage mechanisms. Damage kinetics of each mechanical test are inspected through AE (Acoustic emission) analysis. This monitoring helps to link mechanical behavior with microstructural damage. In parallel with global AE analysis, AE clustering is achieved. These classifications are based on two kinds of AE sensor with different properties. Data fusion from the two sensors is accomplished. This technique allows more robust AE clustering. Cluster labelling is proposed thanks to damage mechanisms observed during in-situ mechanical tests. Damage scenarios are set up owing to macroscopic mechanical test, in-situ analysis and AE labelling. Thus, it is possible to establish the influence of each kind of microstructural defect on oxide-based CMCs mechanical behavior., Cette thèse a pour objectif la compréhension fine du rôle de la microstructure sur les propriétés mécaniques de composites à matrice céramique oxydes, en vue de l’introduction de ce type de matériau dans les futurs moteurs d’aviation civile. L’influence des hétérogénéités induites par la mise en forme de ce matériau est particulièrement investiguée. Ces hétérogénéités semblent favoriser l’apparition et la propagation de mécanismes d’endommagement conduisant à la ruine du matériau. L’étude est réalisée sur trois nuances de composites oxydes à tissage bidimensionnel générées à partir de trois procédés de fabrication différents. Ces procédés conduisent à la mise en place de trois types de microstructures. Des caractérisations morphologiques par porosimétrie et par μ-tomographie sont réalisées afin d’estimer la répartition des hétérogénéités et ainsi d’établir les microstructures représentatives de chaque nuance. En se basant sur ces analyses, une étude du comportement mécanique des nuances d’étude est réalisée à plusieurs échelles. Dans un premier temps, une étude des propriétés mécaniques à l’échelle macroscopique, représentative du matériau est effectuée à l’aide d’essais de traction dans le plan de tissage. En parallèle, des essais in-situ sont mis en place afin d’observer l’évolution de l’endommagement des microstructures. Ces observations permettent d’améliorer la compréhension du rôle des hétérogénéités sur l’activation des mécanismes d’endommagement. Le suivi de l’EA (Emission Acoustique) des essais est utilisé pour analyser la cinétique d’endommagement des nuances de composites oxydes. En plus de l’analyse globale de l’activité acoustique, des classifications des signaux d’EA sont réalisées. Ces classifications se basent sur la détection de signaux d’EA à l’aide de deux types de capteurs présentant des caractéristiques différentes. Une labellisation des classes est proposée en confrontant les activités de ces classes aux mécanismes d’endommagement observés lors des essais in-situ. Le couplage de l’ensemble de ces informations permet de constituer le scénario d’endommagement de chaque nuance. Il est ainsi possible d’établir le rôle de chaque type d’hétérogénéités sur le comportement mécanique des composites oxydes.

Corrosion in prestressed concrete is considered among the most dangerous pathologies in the civil engineering sector. Indeed, this phenomenon is characterized by the seriousness of its economic and security consequences. The objective of this work is to evaluate the efficiency of a phosphate based inhibitor Na3PO4.12H2O against the corrosion of prestressing steels. The study was first conducted on wires tensioned at 80% Rm and immersed in simulating concrete pore solution. Then it concerned, on one hand, prestressed mortar specimens designed on a laboratory scale and, on the other hand, the long term efficiency of the inhibitor using diffusion cell technique. The results obtained from the study carried out in the concrete simulating medium revealed that the presence of the phosphates causes the increase in the critical threshold of localized corrosion initiation R = [Cl -] / [OH-] up to the value of 5 instead of 0.4. This seems to be due to two phosphate inhibiting actions, namely: the stabilization of the iron oxide protective layer and the formation of very insoluble phosphate compounds which block the active anodic sites, increasing prestressing steel resistance to localized corrosion. The use of Na3PO4.12H2O as an additive slightly reduces the compressive strength of the mortar. However, phosphate compounds resulting from the reaction of the inhibitor with the cement hydrates clog the pores of the mortar and slow down the diffusion of the chlorides. This improves the corrosion behavior of prestressed mortar reinforcement. Finally, when sodium triphosphate is used as a migratory inhibitor or as a means of steel reinforcement pretreatment, the diffusion cell technique has shown its long-term efficiency, thanks to the increase of the period preceding the initiation of a localized corrosion, where the reinforcement is in a passive state., La corrosion dans le béton précontraint est considérée parmi les pathologies les plus dangereuses dans le secteur du génie civil. En effet ce phénomène se caractérise par la gravité de ses conséquences économiques et sécuritaires. L’objectif de ce travail consiste à évaluer l’efficacité d’un inhibiteur à base de phosphates Na3PO4.12H2O contre la corrosion des aciers de précontrainte. L’étude a été d’abord menée en milieu synthétique simulant le béton chloruré sur des armatures tendues à 80% Rm, puis d’une part sur des éprouvettes en mortier précontraint conçues à l’échelle laboratoire, et d’autre part en utilisant la technique de cellule de diffusion pour tester l’efficacité de l’inhibiteur à long terme. Les résultats issus de l’étude réalisée dans le milieu simulant ont révélé que la présence des phosphates entraine l’augmentation du seuil critique d’amorçage de corrosion localisée R=[Cl-]/[OH-] jusqu’à la valeur de 5 au lieu de 0,4. Ceci semble être dû à deux actions inhibitrices des phosphates à savoir : la stabilisation de la couche protectrice à base d’oxyde de fer et la formation de composés phosphatés très peu solubles qui bloquent les sites anodiques actifs, augmentant ainsi la résistance de l’acier à la corrosion localisée. L’emploi de Na3PO4.12H2O en tant qu’adjuvant diminue légèrement la résistance à la compression du mortier. Cependant les composés phosphatés provenant de la réaction de l’inhibiteur avec les hydrates de ciment colmatent les pores du mortier et freinent la diffusion des chlorures. Ceci améliore le comportement à la corrosion des armatures enrobées de mortier précontraint. Enfin, lorsque le triphosphate de sodium est utilisé comme inhibiteur migrateur ou comme moyen de prétraitement des armatures, la technique de la cellule de diffusion a montré son efficacité à long terme, grâce à l’augmentation de la période précédant l’amorçage d’une corrosion localisée, où l’armature est en état passif.

DCASE 2018, Workshop on Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events , Surrey, ROYAUME-UNI, 19-/11/2018 - 20/11/2018; Assessing properties about specific sound sources is important to characterize better the perception of urban sound environments. In order to produce perceptually motivated noise maps, we argue that it is possible to consider the data produced by acoustic sensor networks to gather information about sources of interest and predict their perceptual attributes. To validate this important assumption, this paper reports on a perceptual test on simulated sound scenes for which both perceptual and acoustic source properties are known. Results show that it is indeed feasible to predict perceptual source-specific quantities of interest from recordings, leading to the introduction of two predic-tors of perceptual judgments from acoustic data. The use of those predictors in the new task of automatic soundscape characterization is finally discussed.

We report observations of acoustic emissions (AE) from growing plant roots and burrowing earthworms in soil, as a noninvasive method for monitoring biophysical processes that modify soil structure. AE emanating from earthworm and plants root activity were linked with time-lapse imaging in glass cells. Acoustic waveguides where installed in soil columns to monitor root growth in real time (mimicking field application). The cumulative AE events were in correlation with earthworm burrow lengths and with root growth. The number of AE events recorded from the soil columns with growing maize roots were several orders of magnitude larger than AE emanating from bare soil under similar conditions. The results suggest that AE monitoring may offer a window into largely unobservable dynamics of soil biomechanical processes such as root growth or patterns of earthworm activity - both important soil structure forming processes.

The shear strength of reinforced concrete elements remains a subject of great interest for the civil engineering structures. During service,most structural elements are subjected to shear and /or punching stresses with an increased risk of brittle failure. Different methods of calculation of shear strengths exist but have considerable discrepancy especially for the structural elements without transverse reinforcement. It is mainly by not taking into consideration all the mechanisms which are involved in the shear behavior. The objective of thisdoctoral thesis is to contribute towards the understanding of the shear force transfer mechanisms in reinforced concrete beams. For this,an experimental campaign is carried out on reinforced concrete beams without transverse reinforcement and of different geometrically similar sizes in order to investigate the size effect on the shear force. The cracking process manifested by thepresence of a diagonal crack is analyzed by two experimental techniques: Digital Image Correlation and Acoustic Emission. By combining the results of the digital image correlation and the strain gauges glued on the longitudinal reinforcement, it is possible to distinguish the contribution of the aggregate interlocking mechanism and the dowel action on the transfer of shear forces. The influence of size effect on each transfer mechanism is analysed by simplified numerical and empirical models based on experimental results at the local scale. The results confirm that the aggregate interlocking mechanism plays a critical role in the contribution to shear strength for reinforced concrete elements without transverse reinforcement. This contribution depends essentially on the kinematic variables (crack opening and sliding) and the angle of inclination of the diagonal crack. This mechanism is strongly dependent on the size of the element and the shape of the crack.; La résistance au cisaillement des éléments en béton armé reste un sujet d'un grand intérêt pour l'ingénierie des structures civiles. En service, la plupart des éléments structuraux sont soumis à des sollicitations de cisaillement et/ou de poinçonnement avec un risque accru de rupture fragile. Différentes méthodes de calcul des résistances à l’effort tranchant existent, mais présentent des dispersions considérables notamment pour les éléments structuraux non armés transversalement. Ceci est dû principalement à la non-prise en compte de l’ensemble des mécanismes entrant dans le phénomène de cisaillement. L’objectif du présent travail de thèse est de contribuer à la compréhension des mécanismes de transfert de l’effort tranchant dans les poutres en béton armé. Pour cela, une campagne expérimentale est réalisée sur des poutres en béton armé sans armatures transversales et de différentes tailles afin d’étudier l’effet d’échelle sur l’effort tranchant. Le processus de fissuration marqué par la présence d’une fissure diagonale est analysé par deux techniques expérimentales : Corrélation d’images numériques et l’émission acoustique. Par la combinaison des résultats de la corrélation d'images et les jauges de déformations collées sur les armatures longitudinales, il est possible de distinguer la contribution du mécanisme d’engrènement des granulats et de l'action d’effet de goujon. L’influence de l’effet d’échelle sur chaque mécanisme de transfert est analysée par des modèles numériques et empiriques simplifiés en se basant sur les résultats expérimentaux à l’échelle locale. Les résultats confirment que l’engrènement des granulats joue un rôle décisif dans la contribution à la résistance de cisaillement pour les éléments en béton armé sans armatures transversales. Cette contribution dépend essentiellement des variables cinématiques(ouverture de fissure et glissement) et l’angle d’inclinaison de la fissure diagonale. Ce mécanisme est très dépendant de la taille de l’élément et de la forme de la fissure.