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Caractérisation physico-chimique des interphases époxyde-amine / oxyde ou hydroxyde métallique, et de leurs constituants
No full textLes caractéristiques des systèmes collés ou peints époxyde-amine/métal dépendent des caractéristiques de chacun des constituants mais aussi de leur "combinaison". En particulier, l\u27interphase possède des propriétés spécifiques. La chimisorption de l\u27amine sur le métal et la dissolution de la couche d\u27hydroxyde initialement présente à sa surface sont simultanées. Le complexe organométallique créé réagit avec le monomère époxyde pour former un réseau aux propriétés physico-chimiques spécifiques. Lorsque la configuration des complexes permet leur cristallisation, et que leur produit de solubilité est dépassé, les complexes précipitent pour donner naissance à des cristaux de facteur de forme très important. Quand un polymère est réalisé avec ces complexes, les cristaux jouent le rôle de charges, induisant de nouvelles propriétés mécaniques. La formation d\u27une interphase a été observée en appliquant plusieurs amines sur différents métaux. La variation des propriétés physico-chimiques et mécaniques a été évaluée
Développement de composites sub-micro structurés composés d\u27une matrice époxy et de silice pyrogénée - Comportement mécanique en fonction des interactions et de la morphologie multi-échelle
No full textLes réseaux époxys présentent des propriétés insuffisantes pour certaines applications, en particulier à cause de leur fragilité. Lobjectif de ce travail était de développer des composites à matrice époxy-amine et charges de silice pyrogénée afin daméliorer les propriétés mécaniques des époxys pour des utilisations comme revêtements, adhésifs ou matériaux de structure. La silice pyrogénée a été fréquemment employée pour renforcer des élastomères ou dans un but de modification rhéologique, mais peu détudes traitent de laddition de silice pyrogénée dans des réseaux thermodurcissables. Contrairement aux additifs conventionnels (organiques ou micro-charges), les charges sub-microniques permettent généralement daugmenter à la fois la rigidité et la ténacité des matériaux polymères, tendance qui a été vérifiée dans ce travail pour la silice pyrogénée. En faisant varier la nature des comonomères époxy-amine et de la modification chimique de la surface de la silice, la nature des interactions développées au sein du système a pu être modulée (liaisons covalentes vs. interactions physiques) et linfluence de la silice pyrogénée a pu être étudiée à la fois sur des réseaux dans létat caoutchoutique et vitreux à température ambiante. Un des principaux défis de cette étude était le contrôle de létat de dispersion de la silice grâce à loptimisation de chaque étape du procédé. Les morphologies ont été caractérisées à de multiples échelles tout au long de la mise en uvre par diverses techniques complémentaires. Une attention particulière a été portée aux interactions effectivement développées entre les charges et la matrice. Le comportement mécanique des matériaux a été caractérisé par analyse mécanique dynamique, test de traction et mécanique de la rupture. Les relations entre la structure et le comportement mécanique des composites époxy / silice pyrogénée ont enfin été discutées afin de comprendre les mécanismes de renforcement impliqués. Leffet de la silice a également été investigué sur les propriétés thermiques et la résistance au feu des réseaux époxys
Etude de la précipitation des carbures et des carbonitrures de niobium dans la ferrite par microscopie électronique en transmission et techniques associées
No full textLa Microscopie Electronique en Transmission (MET et techniques associées) permet d\u27étudier les mécanismes de précipitation des carbures et des carbonitrures de niobium dans la ferrite. La caractérisation de la cristallographie, la taille, la forme, la fraction volumique des précipités a été entreprise sur deux alliages ferritiques modèles sur lames minces et répliques d\u27extraction en AlOx. Des analyses réalisées en Microscopie Ionique (MI) et en Sonde Atomique Tomographique (TAP) sont venues confirmer les résultats obtenus en MET. Des plaquettes de NbN, assimilables à des zones de Guinier Preston, ont été observées dans les premiers stades de précipitation dans le système Fe-Nb-C-N, coexistant avec des précipités Nb(C,N) déjà formés et de structure C.F.C., en relation d\u27orientation de Baker-Nutting avec la matrice. A des stades de précipitation plus avancés, la composition chimique des précipités a été analysée quantitativement en EELS pour des particules aussi petites que 6 nm de diamètre. La caractérisation expérimentale révèle la coexistance de deux types de précipités dans le système Fe-Nb-C-N : (i) des nitrures de niobium purs et (ii) des carbonitrures de niobium sous stchiométriques en métalloïdes, contenant une fraction atomique respective de carbone, croissante, et d\u27azote, décroissante, au cours de la cinétique de précipitation. Dans le but de comprendre l\u27évolution de la composition chimique de ces précipités, un modèle thermodynamique formel a été développé
Caractérisation de la qualité d\u27un environnement lumineux à l\u27aide d\u27outils de mesure vidéo-photométriques et de simulations en milieux virtuels
No full textLa caractérisation de la qualité visuelle d\u27un environnement lumineux se limite généralement à l\u27examen de certaines conditions de confort visuel. Cependant, plusieurs études ont montré que l\u27appréciation de cette notion de qualité faisait appel à de nombreuses autres dimensions perceptives. Notre étude a eu pour but de mettre en évidence des descripteurs de l\u27ambiance visuelle, basés essentiellement sur des rapports de luminance, qui semblent influer sur la perception des caractéristiques lumineuses d\u27un espace éclairé artificiellement. Plusieurs échelles descriptives ont ainsi été considérées (liées aux impressions de luminosité, d\u27espace, d\u27uniformité, de confort) pour des scènes liées à des types de locaux différents (bureaux, salles de classe, chambres d\u27hôpitaux, musées, commerces, restaurants et salles de réunion). Ces environnements lumineux étaient présentés par le biais d\u27un simulateur de réalité virtuelle utilisant une technologie de stéréoscopie passive. Deux groupes de trente sujets ont pu juger les scènes projetées en suivant deux protocoles de tests psychométriques différents : un test de comparaison par paire (basé sur un protocole de différentiation sémantique) et un test d\u27ajustement (destiné à recueillir des jugements de préférence). Les jugements formulés ont ensuite été confrontés aux données photométriques issues de cartes de luminances produites par un vidéo luminance-mètre basé sur la photographie numérique et développé spécialement pour cette étude
Etude de la décharge électrostatique définie par le modèle du composant chargé CDM sur les circuits intégrés CMOS
No full textLes décharges électrostatiques (ESD) modélisées par le composant chargé (CDM) sont un problème de fiabilité majeur des circuits intégrés accentué par la réduction des dimensions des transistors CMOS. Cette thèse expose en détail la problématique associée au test CDM et à sa modélisation en vue de la prédiction de l\u27effet de la décharge sur le circuit pour ensuite le protéger efficacement par des protections intégrées. Le CDM est étudiée à une échelle globale pour prédire l\u27influence du testeur ou du boîtier du circuit sur le courant de décharge et à une échelle locale pour simuler les contraintes électriques appliquées au circuit. Ces contraintes étant des courants de plusieurs ampères durant quelques nanosecondes, nous exposons différents moyens pour étudier le comportement des composants de protection pendant la décharge et nous proposons une nouvelle mesure pour étudier leurs déclenchements transitoires sur des stress de temps de montée d\u27une cinquantaine de picosecondes
Spatial data modeling and mining using a graph-based representation
No full textEst proposé un unique modèle basé sur des graphes pour représenter des données spatiales, les données non-spatiales et les relations entre les objets spatiaux. Ainsi un graphe est généré à partir de ces trois éléments. On considère que loutil de fouille de données basé sur les graphes peut découvrir des patterns incluant ces trois éléments, selon trois types de relation spatiale (topologique, cardinale et de distance). Dans notre modèle, les données spatiales, non-spatiales (attributs non-spatiaux), et les relations spatiales représentent une collections dun ou plusieurs graphes orientés. Les sommets représentent soit les objets spatiaux, soit les relations spatiales entre deux objets spatiaux, ou les attributs non-spatiaux. De plus, un sommet peut représenter soit un attribut, soit le nom dune relation spatiale. Les noms des attributs peuvent référencer des objets spatiaux ou non-spatiaux. Les arcs orientés sont utilisés pour représenter des informations directionnelles sur les relations entre les éléments, et pour décrire les attributs des objets. On a adopté SUBDUE comme un outil de fouille de graphes. Une caractéristique particulière dite de recouvrement joue un rôle important dans la découverte de patterns. Cependant, elle peut-être implémentée pour recouvrir la totalité du graphe, ou bien ne considérer aucun sommet. En conséquence, nous proposons une troisième piste nommée recouvrement limité, laquelle donne à lutilisateur la capacité de choisir le recouvrement. On analyse directement trois caractéristiques de lalgorithme proposé, la réduction de lespace de recherche, la réduction du temps de calcul, et la découverte de patterns grâce à ce type de recouvrement
Elaboration d\u27une méthode de prévision du gisement des déchets générés par le cycle de vie des bâtiments : amélioration de la traçabilité des composants du bâtiment.
No full textAujourdhui, la grande consommation de ressources par le secteur bâtiment, la quantité en augmentation de déchets de chantier (construction, réhabilitation et démolition) et labsence doptimisation de leur gestion sont des grands problèmes auxquels la société doit faire face. En Europe par exemple, des 180 Mt de ces déchets générés annuellement, seulement 25 % sont valorisés (malgré leur fort potentiel de valorisation) et les 75 % restants sont enfouis (dune façon illégale dans certains cas). Pour améliorer leur gestion, la connaissance des quantités, des caractéristiques, de la période et du lieu de génération de ces flux présents et futurs est nécessaire. Malheureusement, cette connaissance reste limitée. Par conséquent, il est difficile de mettre en place une gestion respectueuse de lenvironnement. En considérant cette situation, nous proposons une contribution afin daméliorer la connaissance de ces flux : - la réalisation dun état de lart sur les sources dinformation actuelles permettant de connaître ces flux- une nouvelle méthode (ELDORADO), à deux niveaux, qui facilite la traçabilité des composants et permet la prévision des déchets dun bâtiment (niveau micro) ou plusieurs bâtiments (niveau macro), depuis leur construction jusquà leur fin de vie. Pour la description des flux, sont prises en compte, à la différence dautres recherches existantes, non seulement les quantités mais également les caractéristiques pertinentes, la période et le lieu de génération. Les deux niveaux de la méthode sont fondés sur la collecte de données des composants qui entrent dans le (les) bâtiment(s) et sur la mise en place dun modèle statique et comportemental du (des) bâtiment(s), permettant de faire une simulation sur lévolution du bâtiment et des déchets générés. La simulation de lévolution du bâtiment se réalise à laide des scénarii proposés par lutilisateur de la méthode. La faisabilité des propositions méthodologiques est testée partiellement sur 4 cas réels et entièrement sur un des bâtiments. Lapplication de la méthode a permis de : - mettre en évidence le besoin de conserver les informations des flux entrants dès la construction des bâtiments- confirmer quil sera nécessaire dinformatiser la méthode et de prendre en compte dans loutil informatique les IFC (Industry Foundation Classes)- identifier les points faibles et forts des modèles proposés du bâtiment. Dans ce document, les difficultés rencontrées actuellement pour mettre en place la méthode, ainsi que les perspectives de notre travail, sont discutées
Modèles pour la conception de stratégies et de programmes de réhabilitation des réseaux urbains d\u27eau potable
No full textLe renouvellement des réseaux deau potable est un sujet à multiples enjeux : santé, sûreté, environnement, économie, etc. La difficulté est double : définir les tronçons les plus prioritaires dans une vision court terme (3 - 5 ans), définir une stratégie à long terme (15 - 20 ans). Ce travail se base sur une suite doutils daide à la décision développée dans le cadre du programme de recherche européen CARE-W (Computer Aided of REhabilitation of Water networks). Lobjectif est dévaluer les conditions demploi et de validité de ces outils en sappuyant sur des données réelles pour in fine définir un système décisionnel adapté à un contexte local. Un modèle de vieillissement du parc de conduites est proposé pour compléter les outils existants. Le suivi de lindicateur de performance taux de casse permet dévaluer la pertinence des programmes de renouvellements à condition de quantifier linfluence climatique. A Lyon, cette influence peut être de ± 30 % autour de la tendance du nombre de casses annuel observé. La programmation des renouvellements sur le court terme passe par une analyse spatiale du risque selon plusieurs critères dimpact. Ces critères sont évalués à léchelle du tronçon en croisant la prédiction statistique du taux de casse et des indicateurs de vulnérabilité des environnements exposés. La sélection des tronçons est basée sur une méthode de surclassement multicritère (ELECTRE TRI). A Lyon, cette approche préventive permet déviter 20 % des impacts majeurs avec un renouvellement de 3 % du parc sur 3 ans. Les besoins futurs en renouvellement sont évalués selon un modèle de type Markov prenant en compte 4 historiques (pose, renouvellement, casse et climat). Les résultats obtenus montrent des durées de vie médianes comprises entre 73 et 147 ans compte tenu des contraintes environnementales
Etude de matériaux minéraux renforcés par des fibres organiques en vue de leur utilisation dans le renforcement et la réparation des ouvrages tels que les ponts
No full textL\u27utilisation du bois a conduit jusqu\u27à présent à des applications d\u27allégement ou d\u27isolation vis à vis du bruit, mais les aspects de renforcement en termes de propriétés mécaniques du matériau final sont encore très mal connus. L\u27objectif principal du présent travail est d\u27explorer les potentialités et les problèmes posés par l\u27utilisation du bois comme renfort dans une matrice cimentaire. Le bois utilisé dans cette étude est du peuplier sous forme de baguettes de section carrée (2 mm x 2 mm, longueur : 48 mm), ayant ou non subi un traitement de rétification. Ce traitement thermique, mis au point et réalisé au Centre SPIN permet de limiter la reprise en eau par le bois et, partant, de réduire ses variations dimensionnelles. Mais le bois traité est alors plus fragile. Le bois a été caractérisé par des essais de flexion 3 points en utilisant la statistique de Weibull. Le traitement de rétification conduit à une diminution de la résistance moyenne, ainsi que l\u27humidification du bois. Des essais réalisés avec différentes longueurs entre appuis montrent que le bois testé en flexion présente un effet de volume non conforme au modèle de Weibull : la contrainte ultime due au moment fléchissant est d\u27autant plus élevée que la distance entre appuis est grande. Ce résultat sera analysé et discuté en prenant en compte les efforts tranchants. Afin de caractériser in fine l\u27effet du renforcement dans le cas d\u27un composite à fibres courtes orientées aléatoirement, nous avons développé un test d\u27extraction où les baguettes sont orientées obliquement, d\u27un angle ?, par rapport à l\u27effort de traction. Lors de lextraction, les baguettes subissent une flexion qui conditionne leur probabilité de rupture. Les résultats concernant la force de pontage en fonction de l\u27angle d\u27inclinaison sont analysés et simulés à l\u27aide d\u27un modèle analytique d\u27encastrement oblique et des critères de "pliage" et de rupture des baguettes. La méthodologie détude du pontage dune fissure par a aussi été appliquée au cas de renforts plus résistantes en traction et dont laccrochage avec le ciment est plus fort, il sagit de rubans minces de verres métalliques
Etude des propriétés aérothermiques d\u27un écoulement en canal généré par soufflage à travers une paroi poreuse
No full textL\u27objectif de cette étude est de caractériser les transferts de masse et de chaleur dans un écoulement de canal, entièrement généré par l\u27injection d\u27un fluide à travers une paroi poreuse, située en vis-à-vis d\u27une paroi imperméable. Ce travail est relatif au problème du réchauffement de parois soumises au givre, mais est également proche, de par la configuration et de par l\u27injection pariétale envisagée, des modélisations de la sublimation du propergol solide dans les moteurs de fusée. Un modèle analytique et des analyses d\u27ordre de grandeur permettent de prédire certaines tendances de la couche limite thermique. Des simulations numériques basées sur un modèle RANS du second ordre ont été réalisées. La paroi poreuse est modélisée par une répartition uniforme de termes sources dans le système d\u27équations. Nous avons observé l\u27existence d\u27une zone locale où les fluctuations de vitesse sont rapidement amplifiées et analysé les mécanismes de production de la turbulence. La transition turbulente est à l\u27origine d\u27une augmentation des transferts thermiques au sein du fluide et donc de la paroi imperméable dont on veut contrôler la température. Une étude expérimentale réalisée à l\u27aide d\u27un système PIV, d\u27une sonde fil chaud et d\u27un thermomètre à fil froid a montré l\u27influence des caractéristiques microstructurales de la matrice poreuse et du nombre de Reynolds d\u27injection sur les transferts de masse et de chaleur. On a pu ainsi observer des écoulements constitués de fluctuations faiblement énergétiques et à grandes échelles et des écoulements turbulents pleinement développés