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Numerical tools are commonly used by construction companies to design and validate building systems to meet thermal and environmental requirements of buildings. In the case of solid wood, discrepancies remain between numerical simulations and experimental data regarding moisture transfer. However, their correct consideration is essential to guarantee the durability of wood structures and ensure their thermal performance. This work aims to better understand moisture transfer in solid wood in order to improve the predictive capacity of models. For this purpose, several experimental setups were developed to study the dynamics of moisture transfer in wood samples using X-ray imaging. Firstly, imbibition experiments were conducted to study capillary migration in spruce samples to reproduce exposure of wooden construction components to liquid water during the construction phase. The results – from 3D µCT images – allowed to follow the liquid pathways in the pore network of wood and thus to better understand the effect of anatomy on the water migration. Secondly, the dynamics of moisture transfer under non‑isothermal conditions was studied by applying a sequence of thermal solicitations to the ends of a cylindrical sample similar to the conditions encountered in an external wall. The spatio‑temporal evolution of the moisture content within the sample – initially with a homogeneous moisture content – showed the effect of temperature on the moisture redistribution. Finally, these experimental data were compared with values from numerical simulations in different configurations, illustrating the predictive capacities and limitations of models using a macroscopic formulation to simulate coupled heat-mass transfers in a porous medium., Les outils numériques sont couramment utilisés par les entreprises de construction pour concevoir et valider les systèmes constructifs en vue de répondre aux exigences thermiques et environnementales des bâtiments. Dans le cas du bois massif, des disparités demeurent entre les simulations numériques et les données expérimentales vis-à-vis des transferts d’humidités. Leur bonne prise en compte est pourtant une donnée essentielle pour garantir la pérennité des ouvrages bois et assurer les performances thermiques de l’ouvrage. Ce travail vise à mieux comprendre les transferts d’humidités au sein du bois massif en vue d’améliorer la capacité prédictive des modèles. Ainsi, plusieurs dispositifs expérimentaux ont été développés pour étudier la dynamique des transferts d’humidité à l’échelle matériau à l’aide de l’imagerie X. Dans un premier temps, des expériences d’imbibition ont été menées pour étudier la migration capillaire dans des échantillons d’épicéa afin de reproduire une exposition à de l’eau liquide lors de la phase de construction. Les images tomographiques 3D ont permis de suivre le cheminement de l’eau et ainsi de mieux comprendre l’effet de l’anatomie sur les transferts. Dans un second temps, la dynamique des transferts d’humidité en conditions non‑isothermes a été étudiée en appliquant une séquence de sollicitations thermiques aux bornes d’un échantillon cylindrique se rapprochant des conditions rencontrées dans une paroi extérieure. L’évolution spatio-temporelle de la teneur en eau au sein de l’échantillon – initialement avec une teneur en eau homogène – a mis en évidence l’effet de la température sur la redistribution de l’humidité. Enfin, ces données expérimentales ont été confrontées aux valeurs issues de simulations numériques suivant différentes configurations illustrant les capacités prédictives et les limites des modèles utilisant une formulation macroscopique pour simuler les transferts couplés chaleur-masse dans le milieu poreux.

This work concerns the development and the characterization of new composite materials based on natural fibers. It aims at the exploitation of natural fibers extracted from the work of olive wood introduced in the form of olive wood flour (OWF) in a polymer matrix of the polypropylene (PP).Thus, two types of PP / FBO bio-composites were produced: polypropylene combinations with olive wood flour fibers untreated or treated with amino-silane with a mass loading rate of 3%. Following the chemical treatment, the characterizations of the treated fibers showed an increase in the rate of cellulose, the roughness, the thermal stability and also the crystallinity. The composite material samples studied were manufactured from PP and OWF raw materials, by twin-screw extrusion followed by injection, varying the OWF charge rate from 0 to 30%. The micrographs of the rupture facets carried out with a scanning electron microscope (SEM) show better adhesion between the matrix and the treated fibers compared to those not treated. With the aim of characterizing elastic properties, destructive characterization methods by mechanical and non-destructive ultrasonic tests are used to establish the correspondence, but also the limits. As a result, the rigidity of the PP / OWF biocomposites has been improved with the increase in the fiber content and the addition of a coupling agent. A correlation factor between the estimated Young's moduli is established between theultrasonic values and the mechanical values. The longitudinal and transverse speeds increase in the same proportions with the fiber content and with the addition of a coupling agent. Finally, the internal structure of the PP / OWF bio-composite samples was evaluated by ultrasonic reflectometry and Xray tomography.; Ce travail de thèse porte sur l’élaboration et la caractérisation de nouveaux matériaux composites à base de fibres naturelles. Cette étude consiste à exploiter des renforts végétaux résultant du travail du bois d’olivier introduit sous forme de farine de bois d’olivier (FBO) dans une matrice polymère en polypropylène (PP). Ainsi, deux types de bio-composites PP/FBO ont été fabriqués : les combinaisons polypropylène avec les fibres de farine de bois d’olivier non traitées ou traitées avec de l’amino-silane avec un taux de charge massique de 3%. Suite au traitement chimique, les caractérisations des fibres traitées ont montré une augmentation de taux de cellulose, de la rugosité, de la stabilité thermique et aussi de la cristallinité. Les échantillons de matériaux composites étudiés ont été fabriqués à partir des matières premières PP et FBO, par extrusion bi-vis suivie d’une injection en variant le taux de charge en FBO de 0 à 30%. Les micrographies des facettes de rupture réaliséesau microscope électronique à balayage (MEB) montrent une meilleure adhésion entre la matrice et les fibres traitées par rapport à celles non traitées. Dans l’objectif d’une caractérisation des propriétés élastiques, des méthodes de caractérisation destructive par essais mécanique et non destructive par ultrasons, sont confrontées afin d’en établir la correspondance, mais aussi les limites. Il en résulte que la rigidité des bio-composites PP/FBO a été améliorée avec l'augmentation du taux de fibres et l'ajout d'un agent de couplage. Un facteur de corrélation entre les modules de Young estimés est établi entre les valeurs ultrasonores et les valeurs mécaniques. Les vitesses longitudinale et transversaleaugmentent dans les mêmes proportions que la teneur en fibres et que l’ajout d’un agent de couplage. Enfin, la structure interne des échantillons de bio-composites PP/FBO a été évaluée par réflectométrie ultrasonore et la tomographie par rayons X.

This work concerns the development and the characterization of new composite materials based on natural fibers. It aims at the exploitation of natural fibers extracted from the work of olive wood introduced in the form of olive wood flour (OWF) in a polymer matrix of the polypropylene (PP).Thus, two types of PP / FBO bio-composites were produced: polypropylene combinations with olive wood flour fibers untreated or treated with amino-silane with a mass loading rate of 3%. Following the chemical treatment, the characterizations of the treated fibers showed an increase in the rate of cellulose, the roughness, the thermal stability and also the crystallinity. The composite material samples studied were manufactured from PP and OWF raw materials, by twin-screw extrusion followed by injection, varying the OWF charge rate from 0 to 30%. The micrographs of the rupture facets carried out with a scanning electron microscope (SEM) show better adhesion between the matrix and the treated fibers compared to those not treated. With the aim of characterizing elastic properties, destructive characterization methods by mechanical and non-destructive ultrasonic tests are used to establish the correspondence, but also the limits. As a result, the rigidity of the PP / OWF biocomposites has been improved with the increase in the fiber content and the addition of a coupling agent. A correlation factor between the estimated Young's moduli is established between theultrasonic values and the mechanical values. The longitudinal and transverse speeds increase in the same proportions with the fiber content and with the addition of a coupling agent. Finally, the internal structure of the PP / OWF bio-composite samples was evaluated by ultrasonic reflectometry and Xray tomography., Ce travail de thèse porte sur l’élaboration et la caractérisation de nouveaux matériaux composites à base de fibres naturelles. Cette étude consiste à exploiter des renforts végétaux résultant du travail du bois d’olivier introduit sous forme de farine de bois d’olivier (FBO) dans une matrice polymère en polypropylène (PP). Ainsi, deux types de bio-composites PP/FBO ont été fabriqués : les combinaisons polypropylène avec les fibres de farine de bois d’olivier non traitées ou traitées avec de l’amino-silane avec un taux de charge massique de 3%. Suite au traitement chimique, les caractérisations des fibres traitées ont montré une augmentation de taux de cellulose, de la rugosité, de la stabilité thermique et aussi de la cristallinité. Les échantillons de matériaux composites étudiés ont été fabriqués à partir des matières premières PP et FBO, par extrusion bi-vis suivie d’une injection en variant le taux de charge en FBO de 0 à 30%. Les micrographies des facettes de rupture réaliséesau microscope électronique à balayage (MEB) montrent une meilleure adhésion entre la matrice et les fibres traitées par rapport à celles non traitées. Dans l’objectif d’une caractérisation des propriétés élastiques, des méthodes de caractérisation destructive par essais mécanique et non destructive par ultrasons, sont confrontées afin d’en établir la correspondance, mais aussi les limites. Il en résulte que la rigidité des bio-composites PP/FBO a été améliorée avec l'augmentation du taux de fibres et l'ajout d'un agent de couplage. Un facteur de corrélation entre les modules de Young estimés est établi entre les valeurs ultrasonores et les valeurs mécaniques. Les vitesses longitudinale et transversaleaugmentent dans les mêmes proportions que la teneur en fibres et que l’ajout d’un agent de couplage. Enfin, la structure interne des échantillons de bio-composites PP/FBO a été évaluée par réflectométrie ultrasonore et la tomographie par rayons X.

Nowadays, traditionally manufactured sand molds and cores for metal casting are being progressively replaced by additively processed sand molds in aerospace/automotive industry, facilitating the production of quality cast parts with complex shapes. The type of additive manufacturing technology used to manufacture 3DP parts in foundries is known as powder-binder-jetting process. In this technology, the molds are produced without the use of any kind of additive tools and in a completely automated way using the layer based construction method. One of the most popular binder systems used in the manufacturing of 3DP mold is a furan-based resin binder, which holds the grain particles together. Their amounts and ratios can influence significantly the 3D printed mold properties, affecting casting quality. Therefore, it is essential to characterize the effects process parameters on the functionality of the 3DP molds. In the present work, the mechanical behavior of 3DP sand molds with varying printing process parameters was first investigated, followed by mass transport properties. To do so, a series of three-point bending strength tests, density measurements, porosity measurements and permeability tests were performed on the 3DP molds. Furthermore, the influence of time, temperature and binder volume fraction on the mechanical and mass transport properties was also investigated. Advanced modelling of the pore space was performed by using the reconstructed images provided by X-ray computed tomography, following different steps: X-ray CT scanning of small 3DP mold specimen, 3D volumetric reconstruction of data, numerical simulations for the prediction of permeability from the reconstructed volume, and pore network modelling for the determination of the pore size distribution. Experiments were also designed to investigate the 3D printed molds in terms of mold erosion during metal casting, in order to select the molding parameters to print 3D printed parts not only with good mechanical and mass transport properties but also to minimize the mold erosion during metal casting. Furthermore, a reverse engineering method for determination of the erosion resistance of sand molds has been established, to study the volume of the eroded surface.; Les techniques traditionnelles pour la production des moules et des noyaux en sable utilisés en fonderie pour la coulée de métaux sont actuellement en cours de remplacement par des méthodes de fabrication additive, afin d'aider l’industrie aérospatiale/automobile à fabriquer des pièces de forme complexe d'une manière pratique. Le but de ce travail de recherche est d'étudier les propriétés fonctionnelles des moules imprimés en 3D utilisés lors de la coulée des pièces de forme complexe pour des applications d'ingénierie. Premièrement, le comportement mécanique des moules en sables imprimés en 3D a été analysé et caractérisé pour de différents paramètres du processus d'impression. Ensuite, les propriétés mécaniques et de transport de masse des moules en sable 3DP ont été étudiées. Les pièces imprimées en 3D pour la fonderie sont souvent fabriquées avec un type de technologie de fabrication additive appelé « powder-binder-jetting process » (processus de projection de liant de poudre). Des mesures sur trois points de la force de flexion, la densité, la porosité et la perméabilité, ont été effectués sur les moules fabriqués avec la technologie additive. En plus, l’influence de la température et de la fraction volumique du liant sur les propriétés mécaniques et de transport de masse a également été étudiée. Par ailleurs, la perméabilité des moules en sable imprimé a aussi été caractérisée par micro-tomographie de rayons X, permettant la modélisation avancée de la microstructure poreuse en suivant plusieurs étapes : 1) tomodensitométrie de petits échantillons de moules 3DP, 2) reconstruction volumétrique 3D de données, 3) simulation numérique pour la prédiction de la perméabilité à partir de volumes reconstruits et 4) modélisation du réseau de pores pour déterminer la distribution de la taille des pores et des constrictions. Des expériences ont également été conçues pour étudier les moules imprimés en 3D en termes de leur érosion lors de la coulée des métaux. Cela a permis d’identifier les paramètres optimaux du procédé d’impression 3D des moules, non seulement en termes de leurs propriétés mécaniques et de transport de masse, mais aussi pour minimiser l'érosion du moule durant la coulée métallique. Une méthode de détermination de la résistance à l'érosion des moules en sable a également été proposée, sur la base de la mesure du volume de la surface érodée à l'aide d'une technique d'ingénierie inverse moderne.

The study of tsunami deposits is a relatively young science, and even if substantial progress has been made (especially during the last three decades) the techniques available at present day do not allow exhaustive studies of the deposits, weither poor conservation of the deposits, which is a common problem, is to blame, or because of limitations of the techniques themselves. Their spatial resolution often appears to be insufficient for fine deposits (sand size fractions and finer) because of their working principle (lack of three dimensional visualisation of structures on thin sections for instance) or because of the sampling techniques they depend on.This work allowed exploring the applications of an analytic technique, X-ray computed microtomography, which had to this day never used before for the study of tsunami deposits. Three distinct case studies have been made: deposits from the 1755 Lisbon tsunami on the western coast of Spain (Andalusia), deposits from the 1996 tsunami triggered in Karymskoye Lake, and a potential mid-Holocene tsunami deposit at Ninety Mile Beach, western Australia. Problematic linked to sampling techniques and raw data processing and exploitation are addressed. Chosen solutions are exposed. The results are compared to those obtained using techniques whose relevance and usefulness have been proven in previous studies.This technique proves to be extremely useful for structural (deposits inner organisation), textural (grain size distribution, sedimentary fabrics and flow dynamics), and composition (bioclasts and heavy minerals abundances) analyses.Crossing structural and textural analysis of the 1755 Lisbon tsunami deposit unravels deposition modes which go against the usually admitted scenario and offers a new point of view on tsunami deposits., L’étude des dépôts de tsunamis est une science relativement jeune, et si de nombreux progrès ont été faits, en particulier au cours des trois dernières décennies, les techniques disponibles à l’heure actuelle ne permettent pas l’étude exhaustive des dépôts, que ce soit à cause de problèmes de conservation, fréquemment rencontrés, ou de limites liées aux techniques analytiques elles-mêmes. En effet, leur résolution spatiale s’avère insuffisante pour les dépôts fins (fractions sableuses et inférieures), soit par leur principe même (absence de visualisation en trois dimensions sur des lames minces, par exemple), soit à cause des techniques d’échantillonnage dont elles dépendent.Ce travail a permis d’explorer les applications d’une technique analytique jusqu’à présent inutilisée dans ce domaine, la microtomographie par rayons X, appliquée à trois dépôts de tsunamis : les dépôts du tsunami de Lisbonne en 1755 sur les côtes Andalouses, ceux d’un tsunami causé en 1996 dans le Lac Karymskoye au Kamchatka, et un potentiel dépôt de tsunami datant de l’Holocène à Ninety Mile Beach, sur le littoral ouest de l’Australie. Les problématiques liées aux techniques d’échantillonnage et au traitement des données brutes et à leur exploitation sont passées en revue et les solutions retenues sont exposées. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus par l’utilisation de techniques analytiques dont la pertinence et l’utilité ont été démontrées lors de précédentes études.Cette technique se révèle extrêmement utile pour les analyses structurales (organisation interne des dépôts), texturales (distributions de tailles de grains, fabrique sédimentaire et dynamiques d’écoulements), ainsi que les analyses de composition (abondances en bioclastes et en minéraux lourds par exemple).Le croisement des études structurales et texturales du dépôt du tsunami de 1755 mettent en avant des dynamiques de mise en place allant parfois à l’encontre des scenarii généralement admis et offre un nouveau point de vue sur les dépôts de tsunami.

Cone-beam computed tomography (CBCT) is a standard nondestructive imaging technique related to the acquisition of three-dimensional data. This methodology interests a wide range of applications. An industrial CBCT system comprises an X-ray source and a flat-panel detector. Radiographic images are acquired during a rotation of the object of interest. A reconstruction algorithm leads to a volumic representation of the object and a post-processing routine assesses its validity. Accurate quantitative reconstruction is needed to perform an efficient diagsnotic. However, it is challenged by the presence of different artefacts coming from the acquisition itself. This thesis aims at analyzing and correcting those artefacts in a context of industrial micro-tomography. After an introduction to the physical and algorithmic background of CBCT, the artefacts are presented. Our study adresses two major artefacts: beam hardening and scatter radiations coming from the object and the detector. The second chapter reports on the state of the art in secondary radiation correction. A simulation model of the CBCT imaging chain is developed in a Monte Carlo environment. This model is designed to be realistic in order to get an accurate insight on the processes contributing to the final image formation. The third chapter focuses on the built and validation of the simulation tool. Monte Carlo methods are exact but prohibitively slow. Consequently, acceleration and optimization techniques are used to speed-up the calculations without loss of accuracy. A layer model of the flat-panel detector gives some insight on its secondary radiation behavior. More specifically, we demonstrate that a 2D description of the detector would be sufficient to compute its contribution. Our projection tool fits well with the real system. Finally, the last chapter describes our iterative correction method. The noisy initial reconstruction is segmented into different materials and densities and fed to the simulation framework. Beam hardening and secondary radiations are corrected via the volume reconstructed from the difference between acquired and simulated projections. This correction method is shown to be effective on both mono-material and poly-material objects., L'imagerie cone-beam computed tomography (CBCT) est une méthodologie de contrôle non destructif permettant l'obtention d'images volumiques d'un objet. Le système d'acquisition se compose d'un tube à rayons X et d'un détecteur plan numérique. La recherche développée dans ce manuscrit se déroule dans le contexte industriel. L'objet est placé sur une platine de rotation et une séquence d'images 2D est acquise. Un algorithme de reconstruction procure des données volumiques de l'atténuation de l'objet. Ces informations permettent de réaliser une étude métrologique et de valider ou non la conformité de la pièce imagée. La qualité de l'image 3D est dégradée par différents artefacts inhérents à la plateforme d'acquisition. L'objectif de cette thèse est de mettre au point une méthode de correction adaptée à une plateforme de micro-tomographie par rayons X d'objets manufacturés poly-matériaux. Le premier chapitre décrit les bases de la physique et de l'algorithmie propres à la technique d'imagerie CBCT par rayons X ainsi que les différents artefacts nuisant à la qualité de l'image finale. Le travail présenté ici se concentre sur deux types d'artefacts en particulier: les rayonnements secondaires issus de l'objet et du détecteur et le durcissement de faisceau. Le second chapitre présente un état de l'art des méthodes visant à corriger le rayonnement secondaire. Afin de quantifier le rayonnement secondaire, un outil de simulation basé sur des techniques de Monte Carlo hybride est développé. Il permet de caractériser le système d'acquisition installé au laboratoire de façon réaliste. Le troisième chapitre détaille la mise en place et la validation de cet outil. Les calculs Monte Carlo étant particulièrement prohibitifs en terme de temps de calcul, des techniques d'optimisation et d'accélération sont décrites. Le comportement du détecteur est étudié avec attention et il s'avère qu'une représentation 2D suffit pour modéliser le rayonnement secondaire. Le modèle de simulation permet une reproduction fidèle des projections acquises avec le système réel. Enfin, le dernier chapitre présente la méthodologie de correction que nous proposons. Une première reconstruction bruitée de l'objet imagé est segmentée afin d'obtenir un modèle voxélisé en densités et en matériaux. L'environnement de simulation fournit alors les projections associées à ce volume. Le volume est corrigé de façon itérative. Des résultats de correction d'images tomographiques expérimentales sont présentés dans le cas d'un objet mono-matériaux et d'un objet poly-matériaux. Notre routine de correction réduit les artefacts de cupping et améliore la description du volume reconstruit.

This study deals with fatigue and ageing of elastomers under marine and thermal environments. We focused more specifically on the proposal of tools that can be applied at an industrial scale and permit the integration of the ageing effects on the evolution of the mechanical properties, especially for the fatigue properties. A large experimental campaign has been performed on two industrials materials and for two kinds of environments (marine and thermal environments). The ageing is characterized at different scales, from the identification of the ageing mechanisms (ageing causes) to the evolutions of the mechanical properties (ageing consequences). The classical extrapolation methods for the lifetime prediction are then applied and compared to results that come from naturally aged industrial structures. The second aspect of this study concerns the proposal of a specific method for the rapid estimation of the fatigue properties of rubber-like materials. This method relies on the use of heat build-up measurements (using infrared thermography), on the description of the defects population under cyclic loadings (using X-ray computed micro-tomography) and on the use of a heat sources model to feed an energetic fatigue criterion. Finally, we present some tools that allow the extension of the previous method to industrial structures taking into account the properties gradients induced by ageing., Cette étude concerne la fatigue et le vieillissement des élastomères en environnements marin et thermique. Elle vise plus particulièrement à proposer des outils applicables à l'échelle industrielle permettant d'intégrer les effets du vieillissement sur l'évolution des propriétés mécaniques, en particulier sur les propriétés en fatigue. Une vaste campagne expérimentale a ainsi été lancée pour deux matériaux industriels et pour deux types d'environnements (marin et thermique). Le vieillissement est caractérisé à toutes les échelles, depuis l'étude des mécanismes de dégradation (causes) jusqu'aux évolutions du comportement mécanique (conséquences). Les méthodes classiques d'extrapolation de la durée de vie sont ensuite appliquées et confrontées à des données issues de structures vieillies en service. Le second aspect de cette étude concerne la proposition d'une méthode d'identification rapide des propriétés à la fatigue. Pour cela, une méthode spécifique, dédiée aux matériaux élastomères, est proposée. Elle repose sur l'utilisation de mesures d'auto- échauffement par thermographie infrarouge, sur la description des populations de défauts sous chargement cyclique par micro-tomographie aux rayons X et sur l'utilisation d'un modèle de terme source pour alimenter un critére d'endurance énergétique. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons les outils manquants à l'extension de ces résultats aux structures industrielles permettant de prendre en compte les gradients de propriétés induits par le vieillissement.

This study deals with fatigue and ageing of elastomers under marine and thermal environments. We focused more specifically on the proposal of tools that can be applied at an industrial scale and permit the integration of the ageing effects on the evolution of the mechanical properties, especially for the fatigue properties. A large experimental campaign has been performed on two industrials materials and for two kinds of environments (marine and thermal environments). The ageing is characterized at different scales, from the identification of the ageing mechanisms (ageing causes) to the evolutions of the mechanical properties (ageing consequences). The classical extrapolation methods for the lifetime prediction are then applied and compared to results that come from naturally aged industrial structures. The second aspect of this study concerns the proposal of a specific method for the rapid estimation of the fatigue properties of rubber-like materials. This method relies on the use of heat build-up measurements (using infrared thermography), on the description of the defects population under cyclic loadings (using X-ray computed micro-tomography) and on the use of a heat sources model to feed an energetic fatigue criterion. Finally, we present some tools that allow the extension of the previous method to industrial structures taking into account the properties gradients induced by ageing.; Cette étude concerne la fatigue et le vieillissement des élastomères en environnements marin et thermique. Elle vise plus particulièrement à proposer des outils applicables à l'échelle industrielle permettant d'intégrer les effets du vieillissement sur l'évolution des propriétés mécaniques, en particulier sur les propriétés en fatigue. Une vaste campagne expérimentale a ainsi été lancée pour deux matériaux industriels et pour deux types d'environnements (marin et thermique). Le vieillissement est caractérisé à toutes les échelles, depuis l'étude des mécanismes de dégradation (causes) jusqu'aux évolutions du comportement mécanique (conséquences). Les méthodes classiques d'extrapolation de la durée de vie sont ensuite appliquées et confrontées à des données issues de structures vieillies en service. Le second aspect de cette étude concerne la proposition d'une méthode d'identification rapide des propriétés à la fatigue. Pour cela, une méthode spécifique, dédiée aux matériaux élastomères, est proposée. Elle repose sur l'utilisation de mesures d'auto- échauffement par thermographie infrarouge, sur la description des populations de défauts sous chargement cyclique par micro-tomographie aux rayons X et sur l'utilisation d'un modèle de terme source pour alimenter un critére d'endurance énergétique. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons les outils manquants à l'extension de ces résultats aux structures industrielles permettant de prendre en compte les gradients de propriétés induits par le vieillissement.

International audience

This paper presents a survey of a large pluriannual research program aimed to build up a reverse engineering approach on the design of crispy cereal products. First, the crispness of corn flakes was assessed by setting a specific device with coupled measurements of acoustic and mechanical signals, in agreement with results from a descriptive sensory analysis. Flakes were then produced from different corn varieties by processing at laboratory scale by extrusion or steam batch processes. Their texture was assessed using the same device. The differences of expanded cellular structure, assessed by X-ray tomography, were rather found to be influenced mainly by thermomechanical processes. However, they did not explain the differences of mechanical behaviour. Conversely, the mechanical properties of the dense materials produced by extrusion were found to be linked to the flakes’ textural assessment. Moreover, their morphology, observed by CSLM, was found very similar to the one found for starch/zein model systems. Both were characterized by protein remnants from the native network or dispersed aggregates in an amorphous starch matrix. These model materials have been studied by image analysis of the micrographs and dynamic thermomechanical analysis (DMA). In analogy with the solid composite model, the mechanical behaviour was found highly dependent on adhesion between starch and proteins. This phenomenon is thought to have a predominant role in the final texture. Finally, the variations of elongational viscosity with protein content underline its influence on the expansion of these materials.

International audience; The use of fast X-ray computed microtomography (CMT) shows that the development of gas cell structures during fermentation first depends on a critical time, t1, determined by overall expansion and before which bubbles grow freely according to a simple exponential law. Afterwards, coalescence rapidly prevails and then leads to a heterogeneous structure, for t≥t2, characterized by a continuous void phase likely to be stabilized by liquid film walls. This result confirms the involvement of minor components in addition to gluten protein for obtaining a desirable bread texture and suggests that their interfacial properties need to be investigated. The use of fast in situ CMT with careful 3D image analysis also provides data for the validation of numerical models of bubble growth. These small scale experiments could be extended to follow the rheological properties of expanding doughs and the temperature-state changes of wheat flour biopolymers which govern bread baking.