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Removable partial denture (RPD) implies the obligation of coronoplasty in order to ensure the prosthetic balance. Thus, we sometimes have to crown teeth to ensure their function of support of clasps. However, the implementation of a crown implies a major tissue loss, which could be avoided by the realization of a partial bonded restoration (PBR). In these circumstances, can these restorations withstand the strenght of an occlusal rest? There are no data concerning this problem in the literature. Therefore, we will try to determine via a review, the biomechanical behaviour of PBR on teeth supporting RPD clasps. For that, we will determine the strength undergoing by a tooth support of clasps, as well as the factors leading to the failure of the PBR, in particular the force they can support. We will then have to determine if the strenght imposed by the RPD can lead to early failures of PBR. The respect of the prothesis design rules avoids that the strenght undergone by teeth supporting clasp are higher than the physiological limits that the dental tissues can support, during the insertion of the prosthesis and its function. These strenght will not induce fracture and debonding of the ceramic PBR if protocols of implementation (thickness, overlap, IDS, clasps at a distance from the limits...) are also respected. Thus, the respect of all these parameters would allow us to consider the realization of a RPD claspsupporting BPR.; La prothèse amovible partielle métallique (PAPM) implique l’obligation de coronoplasties afin d’assurer l’équilibre prothétique. Ainsi, nous sommes parfois amenés à couronner des dents pour assurer leur fonction de support de crochet. Cependant, la réalisation d’une couronne implique une perte tissulaire majeure, qui pourrait être évitée par la réalisation d’une restauration partielle collée (RPC). Mais ces restaurations peuvent-elles supporter les contraintes d’un taquet occlusal ? Dans la littérature il n'existe pas de données concernant cette problématique. C’est pourquoi nous chercherons à déterminer, via une revue de littérature, le comportement biomécanique des RPCs sur des dents support de crochets en PAPM. Pour cela, nous déterminerons les contraintes que subissent une dent support de crochet ainsi que les facteurs d’échecs des RCPs, notamment les contraintes qu’elles peuvent supporter. Nous pourrons alors à déterminer si les contraintes imposées par la PAPM peuvent entrainer des échecs précoces des RPCs. Le respect des règles de conception du châssis évite que les contraintes subies par les dents support de crochet soit supérieures aux limites physiologiques que peuvent supporter les tissus dentaires, lors de l’insertion de la prothèse et de sa fonction. Ces contraintes ne seront pas à l’origine de fracture et du décollement des RPCs en céramique si les protocoles (épaisseur, recouvrement, IDS, crochet à distance des limites…) de mise en œuvre sont également respectés. Ainsi, le respect de tous ces paramètres nous permettrait d’envisager la réalisation d’une RPC support de crochet de PAPM.

Debonding at the interface is one of the main failure modes for "inclusion-matrix" materials. From a modeling point of view, it is therefore essential to describe the behavior of such materials with partially debonding interfaces.In the framework of the linear elastic fracture mechanics (in plane elasticity), this work concerns first of all the analysis of interfacial fissures located at the boundary of a circular inclusion, immersed in an infinite matrix. The generic solution of such a problem, based on the complex potential method of Muskhelishvili, has been proposed by Perlman and Sih (1966). This general solution was applied successively to the cases of a single crack and two symmetric cracks by Toya (1974) and Prasad and Simha (2002, 2003), respectively. We use here the methodology of Perlman and Sih (1966) to calculate the solution to the problem of two interface cracks of different lengths, but sharing the same axis of symmetry. On the basis of the solution obtained, we then analyze the propagation of two initially symmetrical cracks. We show that the propagation can be asymmetrical: the length of one of the cracks grows, while that of the other remains constant.Then, the Mori-Tanaka homogenization scheme is adopted to study the effect of the partial debonding of the interface on the macroscopic behavior of the material. Finally, we present a macroscopic stress-strain curve of the "inclusion-matrix" material subjected to uniaxial traction taking into account damage due to debonding at the interface. The influence of parameters such as volume fraction of inclusions, particle size and initial crack angle on this curve is examined; Le décollement à l’interface constitue l’un des principaux modes de ruine pour les matériaux hétérogènes de type "inclusion-matrice". Du point de vue de la modélisation, il est donc essentiel de décrire le comportement de tels matériaux comportant des interfaces partiellement décollées.Dans le cadre de la mécanique linéaire de la rupture (en élasticité plane), ce travail concerne tout d'abord l'analyse de fissures interfaciales situées à la frontière d'une inclusion circulaire, immergée dans une matrice infinie. La solution générique d'un tel problème, s'appuyant sur la méthode des potentiels complexes de Muskhelishvili, a été proposée par Perlman et Sih (1966). Cette solution générale a été appliquée successivement aux cas d'une fissure unique et de deux fissures symétriques par Toya (1974) et Prasad et Simha (2002, 2003), respectivement. Nous utilisons ici la méthodologie de Perlman et Sih (1966) pour calculer la solution au problème de deux fissures d'interface de longueurs différentes, mais partageant le même axe de symétrie. Sur la base de la solution obtenue, nous analysons ensuite la propagation de deux fissures initialement symétriques. Nous montrons que la propagation peut être asymétrique : la longueur d'une des fissures croît, tandis que celle de l'autre reste constante.Ensuite, le schéma d'homogénéisation de Mori-Tanaka est adopté pour étudier l’effet du décollement partiel de l’interface sur le comportement macroscopique du matériau. Finalement, nous présentons une courbe de contrainte-déformation macroscopique du matériau hétérogène de type "inclusion-matrice" soumis à une traction uniaxiale tenant compte de l'endommagement dû au décollement à l'interface. L’influence de paramètres tels que fraction volumique des inclusions, taille des particules et angle initiale des fissures sur cette courbe est examinée

Replacing the damaged bituminous pavement top-layers by ones with higher modulus is a common technique to extend their service life and an interesting solution to adapt roads to new uses. Among the various existing alternatives, the cement concrete (punctual case of the urban) or the most commonly one which is the reinforcement of bituminous pavement with glass fiber grid are used. Designing those complex multilayer structures and ensuring a good bonding between their layers are currently two major challenges. The objective of this thesis is to characterize the bond at the interface between asphalt layers and glass fiber grid using specimens extracted from actual field pavement. The fracture mode I test, named the Wedge Splitting Test (WST), is chosen. The geometry of the specimens is adapted in order to study the interfacial fracture behaviour of such materials assembled in a surface large enough to obtain a minimum of 3x3 meshes of the tested grids. Digital Image Correlation technique is used to monitor the debonding and its propagation. Tests are conducted under static condition with a constant imposed displacement rate at ambient air or underwater and controlled temperatures. The study of the debonding of interfaces with high resistance for the initiation shows the coherence, the simplicity and the validity of the WST results compared to those obtained previously in laboratory (static, fatigue) andin situ accelerated test. Applied to several materials of the ANR SolDuGri project, the numerous tests and various analyses of the WST allow differentiating with a promising way the bond characterization of the tested grids. They show the benefit of such a laboratory test., Le remplacement des couches supérieures des chaussées bitumineuses par des couches à module plus élevé est une technique courante pour augmenter leur durée de vie et intéressante pour les adapter à de nouveaux usages. Parmi les solutions de matériaux existantes, le béton de ciment (cas ponctuel de l’urbain) ou plus communément les enrobés bitumineux renforcés par grilles sont utilisés. Savoir dimensionner ces structures multicouches complexes et s’assurer d’un bon collage de leurs couches entre elles restent actuellement deux défis majeurs. L’objectif de cette thèse est de caractériser le collage des interfaces enrobés / grille en fibre de verre à partir d’échantillons prélevés sur site réel. Un essai de rupture en mode I, dit essai de fendage par coin (WST) est choisi. La géométrie des éprouvettes est adaptée pour tester la rupture d’interfaces de tels matériaux assemblés sur une surface suffisamment importante pour comporter au moins 3x3 mailles. La technique de corrélation d’images numériques est utilisée pour suivre le décollement et sa propagation. Les essais sont réalisés en statique à vitesse constante de déplacement à l’air ambiant ou sous eau à température contrôlée. L’étude du décollement d’interfaces très résistantes à l’initiation montre la cohérence, simplicité et validité des résultats d’essais WST par rapport à ceux obtenus précédemment en laboratoire (statique, fatigue) et accéléré in situ. Les nombreux tests et différentes analyses des essais WST appliqués aux matériaux du projet ANR SolDuGri permettent de différentier de façon prometteuse la caractérisation du collage des grilles testées. Ils montrent l’intérêt de disposer d’un tel essai de laboratoire.

Pavements are multilayer structures which undergo cracking distress due to traffic and climatic factors. It is important nowadays to be able to model the mechanical response of such damaged pavements in order to assess their residual lifetime or to design reinforcement solutions. In this context, the present thesis aims at developing a numerical tool dedicated to the analysis of pavements incorporating cracks or discontinuities.In the developed approach, the pavement structure is modeled as a stacking of 'plate' elements of type M4-5n (Multi-Particle Models of Multilayer Materials) which considers 5n equilibrium equations. A reference quick 2D calculation tool for cracked pavements and a general solving of M4-5n by the mixed Finite Element (FE) method was developed. The starting point for this method is the derivation for M4-5n of the variational principle based on the complementary energy theorem whose condition of statically admissible stress is taken into account using Lagrange multipliers. Discretization of the generalized stresses involves interpolation spaces, proposed to avoid ill-conditioned system of algebraic equations after discretization and to insure stability of the solution. The developed method is implemented in a FreeFem++ script. In this method, the initial 3D problem can be handled through FE simulations in 2D and finite values of the generalized stresses are obtained at crack and interlayer debonding locations. The developed numerical tool was validated and applied to the study of the mechanical response of a structure with cracks representative of a pavement tested under full-scale conditions during an accelerated fatigue test performed at IFSTTAR.; Les chaussées subissent des sollicitations liées au trafic et au climat conduisant à leur dégradation, par fissuration notamment. Il est nécessaire dans le contexte actuel de pouvoir modéliser le comportement de ces structures multicouches endommagées afin de prévoir leur durée de vie résiduelle ou dimensionner des solutions de renforcement. L'objectif de la thèse est ainsi de proposer un outil de calcul dédié à l'analyse 3D des chaussées fissurées ou comportant des discontinuités.L'approche retenue repose sur la modélisation simplifiée d'une chaussée par un empilement de plaques du Modèle Multi-particulaire des Matériaux Multicouches à 5n équations d'équilibre (M4-5n). Un outil de calcul rapide de référence de chaussées 2D fissurées et une méthode de résolution générale du M4-5n par Eléments Finis mixtes sont développés. Le point de départ de la méthode de résolution est l'écriture, pour le M4-5n, du principe variationnel basé sur le théorème de l'énergie complémentaire où la condition de contraintes statiquement admissibles est assurée à partir de multiplicateurs de Lagrange. La discrétisation des efforts généralisés utilise des espaces d'interpolation permettant le bon conditionnement du système d'équations algébriques à résoudre et garantissant la stabilité de la solution. La méthode est implémentée dans FreeFem++. Elle ramène le problème 3D initial à une modélisation EF 2D et conduit à des valeurs finies des efforts généralisés au niveau des fissures ou décollement d'interface.L'outil de calcul final ainsi développé est validé et appliqué à l'étude de la réponse d'une structure fissurée, représentative d'une chaussée testée en vraie grandeur sur le site de l'IFSTTAR.

Introduction : Après un traitement orthodontique, la rétention (ou contention) est essentielle pour éviter les récidives vers la malocclusion initiale. Le fil de rétention lingual est un appareil fixe, relativement facile à installer et bien accepté par les patients pour maintenir la position finale des dents antérieures inférieures. Étant de plus en plus utilisé, il devient important de s’assurer de sa fiabilité pour la stabilité de l’alignement dentaire. Objectif : Le but de cette étude clinique randomisée prospective est de déterminer le taux de survie d’un fil lingual mandibulaire de rétention en comparant les méthodes de collage direct et de collage indirect à court et moyen termes. Méthodologie : L’échantillon est constitué de 117 patients consécutifs aléatoirement distribués dans 2 groupes : collage direct (n=58) et collage indirect (n=59). Les fils torsadés de diamètre 0,0175’’ sont préformés par un technicien de laboratoire soit selon la méthode de collage direct, soit selon la méthode de collage indirect. Une matrice de transfert en silicone assure le positionnement précis du fil lingual en bouche. Assure® et Filtek™ Flow ont été utilisés pour le collage direct. Filtek™ Flow, Assure®, and Sondhi™ ont été utilisés pour le collage indirect. Les fils de rétention ont été évalués pour le décollement, l’infiltration, la distorsion et le bris à 2 mois (T1) et 6 mois (T2). Résultats : À T1, le taux de survie du fil de rétention est de 90,2% pour le groupe de collage direct, comparativement à 79,5% pour le groupe de collage indirect (p=0,232). À T2, le fil est resté intact pour 74,1% des participants dans le groupe de collage direct et pour 70,0% des participants dans le groupe de collage indirect (p=0,481). Les différences ne sont pas statistiquement significatives entre les 2 groupes. La fréquence du décollement est plus haute que les autres problèmes enregistrés à T1 (p, Background: The lingual wire has been shown to be an effective way to ensure the retention of the lower anterior segment after orthodontic treatment. As it is increasingly used, it is important to achieve proper bonding of the wire to ensure stability. Objective: The aim of this prospective randomized clinical study is to assess the short and medium term survival rate of the mandibular lingual retention wire using 2 different bonding techniques (direct and indirect). Materials and Methods: The sample of 117 consecutive patients was randomly distributed into 2 groups: direct bonding (n=58) and indirect bonding (n=59). The multi-strand twist wires (0,0175”) used were all preformed by a technician and prepared for either direct or indirect bonding technique with a transfer matrix. Assure® and Filtek™ Flow were used for direct bonding. Filtek™ Flow, Assure®, and Sondhi™ were used for indirect bonding. The lingual wires were evaluated for bonding failure, infiltration, breakage, and distortion at 2 months (T1) and 6 months (T2). Results: At T1, survival rate for the lingual wire was 90,2% for direct bonding and 79,5% for indirect bonding (p=0,232). At T2, the lingual wire was intact for 74,1% of the participants in the direct bonding group and 70,0% for the indirect bonding group (p=0,481). The differences between the 2 groups were not statistically significant. Debonding was more frequent than all other problems at T1 (p

Since decades, the study of mechanical and physical properties of UFG and NC microstructures has considerably increased as well as processing techniques. The growing interest in these materials comes from new behaviors encountered with wide range of applications perspectives in many scientific and technologic engineering fields, with high added value and important economic issues such as microelectronics, telecommunications, aeronautics, energy and army. In mechanics, the growing interest resides in both the possibility of processing microstructures with high mechanical strength and high ductility. However, these last microstructures have shown a very low strain hardening capacity although they were observed to have a high mechanical strength. New deformation mechanisms are suspected to induce these behaviors namely grain size deformation mechanisms which cause Hall-Petch strain profile inversion and/or early damage. Nowadays, there are many techniques to process UFG and NC microstructures with both high mechanical strength and improved strain hardening capacities. Similarly, simulation numerical tools have helped to understand some phenomenon still not accessible via experiments. Boring in mind this last aspect, a micromechanics modeling was proposed in this work to characterize microstructure influence on yield stress and damage and to study the crystalline texture evolution., Depuis quelques décennies, l’élaboration et l’étude des propriétés physiques et mécaniques des microstructures UFG et NC se sont fortement développées. L’intérêt croissant suscité par ces matériaux provient des comportements nouveaux qu’ils présentent et qui ouvrent des perspectives prometteuses d’applications dans divers domaines des sciences et d’ingénieries. Des secteurs d’activité à forte valeur ajoutée et aux enjeux économiques importants tels que la microélectronique, les télécommunications, l’aéronautique, l’énergie et l’armement s’y intéressent. En mécanique, l’intérêt porté à ces microstructures réside dans la possibilité de produire des matériaux ayant à la fois une résistance mécanique et une ductilité élevées. Cependant, ces microstructures ont montré un faible taux d’écrouissage quoiqu’ayant une résistance mécanique élevée. Des mécanismes de déformation nouveaux sont soupçonnés être à l’origine de ce phénomène notamment des mécanismes de déformation aux joints de grains conduisant dans certains cas à une inversion de la loi de Hall-Petch et à un endommagement et/ou rupture précoce. Expérimentalement, des méthodes visant à améliorer le taux d’écrouissage tout en garantissant une résistance mécanique élevée existent et sont de plus en plus nombreuses. De même, des outils numériques de simulation ont permis d’explorer certains phénomènes encore inaccessibles par l’expérience. C’est dans cette optique qu’un modèle micromécanique capable de suivre l’évolution de la texture cristallographique, de caractériser l’influence de la microstructure sur la contrainte d’écoulement et l’endommagement, est proposé dans ce travail.

Pendant ce séminaire, je présenterai quelques résultats de mon projet de recherche sur le « debonding » (Norde 2009) de mots-composés en français et en néerlandais. Il s'agit de composés du type mot-clé, cas-limite, reuzeleuk, topsport, etc. dont le second membre en français (clé, limite) et le premier en néerlandais (reuze, top) développent de nouveaux emplois adjectivaux et/ou adverbiaux (p.ex. c'est un mot vraiment clé, cette blague était un peu limite, reuze bedankt, het eten was top). Le phénomène sera abordé à partir d'une perspective constructionnelle (e.a. Booij 2010) qui mettra en lumière l'interaction de différentes constructions et de différents processus dans le développement de ce nouveaux adjectifs et/ou adverbes. Références Booij, G. 2010. Construction Morphology. Oxford: Oxford University Press. Norde, Muriel. 2009. Degrammaticalization. Oxford: Oxford University Press.

Que ce soit pour les secteurs de l'aéronautique ou des chaussées dans lesquels ces travaux de recherche s'inscrivent successivement, les structures multicouches, par empilement successif de couches de différents matériaux, présentent l'avantage, lorsqu'elles sont conçues, de pouvoir être arrangées spécifiquement et aisément en fonction du rôle que l'on souhaite leur voir jouer. En mécanique, les propriétés et caractéristiques de chacune des couches, agrémentées par leur ordre d'empilement et leur liaison entre couches, constituent les facteurs essentiels du dimensionnement de l'assemblage final pour peu que l'on sache précisément ce qu'il doit subir, c'est-à-dire pour peu que l'on sache bien établir l'écriture des conditions aux limites afin de les prendre en compte dans l'outil de calcul. L'étude de l'endommagement des multicouches est en particulier complexe et se produit bien souvent sur ou près des interfaces aux bords de surfaces de discontinuités orthogonales au plan d'empilement. Le développement et l'utilisation d'outils adaptés est nécessaire pour l'analyse du comportement de telles structures.Les travaux de recherche synthétisés dans le mémoire scientifique, ont pour objectif de livrer des outils pour l'ingénieur afin d'évaluer en élasticité et viscoélasticité linéaire, les champs de contraintes et de déformations initiaux responsables d'endommagement dans les structures multicouches. Le manuscrit comporte trois parties à tailles inégales.La première partie concerne la mise au point et l'applicabilité des Modèles Multi-particulaires des Matériaux Multicouches (M4), depuis les travaux de thèse effectués à l'ENPC (Chabot, 1997) jusqu'à présent à l'Ifsttar pour l'étude en élasticité de décollement aux bords ou fissures verticales des structures multicouches. Dans la thèse, sous l'hypothèse des petites perturbations (HPP), une méthode de construction de modèles simplifiés a été développée en quatre étapes. Comme pour les plaques et coques, ces structures sont représentées par une géométrie surfacique. La particularité de ces modèles est qu'en chaque point de cette surface il y a une multi-particule. Chaque particule représente une couche de matériau supposé homogène. Le problème à résoudre est ainsi réduit d'une dimension. Pour ce faire, les efforts généralisés de couche et d'interface sont définis et introduits dans les champs de contraintes à l'aide approximations polynomiales suivant l'épaisseur. Pour déterminer le comportement et équations généralisées du modèle, la formulation d'Hellinger-Reissner du problème élastique 3D est utilisée. En fonction des choix d'approximation des champs de contrainte, le modèle résultant approché a une cinématique plus ou moins riche. L'avantage de ces modèles est qu'ils conduisent à une intensité finie des champs de contraintes d'interface près des bords. L'écriture de critère d'initiation de fissuration d'interface en contrainte maximum ou en taux de restitution d'énergie est possible. Sur les premières applications faites pour les matériaux composites, deux des modèles proposées sont particulièrement intéressants. Plusieurs solutions quasi-analytiques sur stratifiés troués ou non sont reportés dans le document.Ces modèles sont utilisés et développés à l'Ifsttar pour le domaine des chaussées en vue de mettre au point un outil de calcul de structure de chaussée rapide et un essai de caractérisation d'interface. Pour l'outil de calcul de structure, nommé FissuRoute, la thèse de Tran (2004) a permis de coupler le M4-5n (à 5 champs cinématiques par couche, nombre total de couche) pour les couches de chaussées à un massif de Boussinesq (B) pour le sol. Les effets des gradients thermiques dans les matériaux ont été introduits dans le modèle M4-5nB ainsi construit. Les équations ont été résolues à l'aide du schéma numérique de Newmark. Elles ont été comparées avec succès par rapport à des simulations éléments finis 3D avec un gain de temps de calcul CPU non négligeable mais restant conséquent par rapport à l'objectif fixé initialement. Pour augmenter la rapidité des calculs, la modélisation du sol a été simplifiée par l'utilisation d'un massif de Winkler (W) et un nombre réduit de couches équivalentes pour la structure de chaussée. Différents stages de Master 2 conduisent à conclure, dans le cas restreint des déformations planes, que le M4-5nW ainsi proposé semble prometteur pour construire l'outil final visé. Par ailleurs, dans la thèse de (Pouteau, 2004), en parallèle d'essais accélérés en vrai grandeur sur chaussée en Béton de Ciment Mince Collé (BCMC), le M4-5n a été utilisé pour l'étude en laboratoire de la durabilité du collage d'interface béton de ciment sur enrobés bitumineux. La thèse de (Hun, 2012) a permis d'améliorer l'essai de caractérisation du collage de Pouteau afin de prendre en compte, en plus des effets de la flexion, les effets environnementaux de l'eau sur ce type d'interface. A l'aide d'outils d'analyse d'image, la validation des expressions analytiques des taux de restitution d'énergie M4-5n sur éprouvettes bi-matériaux ainsi testées en flexion 4 points, par rapport aux formules de Dunders, a été faite avec succès dans le cadre des déformations planes. Des comparaisons sont en cours au niveau international (TC241-MCD de la RILEM www.rilem.org).La seconde partie du mémoire d'HdR présente des travaux de recherche effectués à l'fsttar pour l'évaluation sous charges roulantes du comportement structurel des chaussées à base de matériaux bitumineux considérés viscoélastiques et thermo-susceptibles. De même que précédemment l'objectif visé est de pouvoir offrir aux ingénieurs un outil de calcul simple d'utilisation pour l'étude spécifique et paramétrique du comportement des couches bitumineuses de chaussées soumises à des conditions de chargement particulières. Pour ce faire, un modèle de structure multicouches 3D semi-infinie en z et infini dans le plan a été développé en HPP en coopération avec l'Ecole des Ponts Paris Tech. Ce modèle prend en compte les lois de comportement élastique usuel et thermo-viscoélastique spécifique de Huet-Sayegh (1963-65). Les chargements roulants à pression de contact soit ponctuel, soit elliptique, soit rectangulaire, peuvent être à la fois verticaux ou latéraux contrairement au logiciel Alizé utilisé pour la méthode française de dimensionnement des chaussées. Plusieurs charges différentes en simultané peuvent être introduites rendant ainsi possible en théorie l'étude de chargement à pression non uniforme. La méthode de résolution quasi-analytique des équations utilise un changement de variable et des techniques de transformations de Fourrier. Le modèle a, en particulier, été validé par comparaison avec des cas expérimentaux accélérés en vrai grandeur sur le manège de fatigue des chaussées de l'Ifsttar. Ce modèle est programmé dans le logiciel de calcul ViscoRoute©2.0 déposé et distribué gratuitement depuis fin 2009. Sur la scène internationale, les résultats du logiciel ViscoRoute© ont été comparés avec succès avec ceux du logiciel VEROAD développé par les Pays-Bas et le 2ème autre logiciel équivalent, nommé 3D-Move, développé par l'université de Réno (Nevada, USA). Pour différents cas de chargement, cette partie illustre l'intérêt de prendre en compte le comportement spécifique des matériaux bitumineux. Ainsi différentes études ont pu être faites : évaluation des champs mécaniques dans les chaussées aéronautiques, effets des accélérations et décélérations de chargement type tramway sur pneu, limite de validité de la méthode de dimensionnement des chaussées française, calcul de la résistance au roulement des poids lourds sur chaussées bitumineuses, etc. Enfin, le post-doc de Chupin (2008) a également permis de développer le logiciel dans une version recherche, pour prendre en compte le glissement d'interface entre couches de matériaux. La troisième partie synthétise les trois grandes lignes sur lesquels les travaux de recherche ainsi effectués se projettent pour les toutes prochaines années à venir (il ne sont pas livrés ici dans la version en ligne).Ces projets s'inscrivent dans la problématique de durabilité des structures sous conditions environnementales sévères et répondent à des besoins sociétaux et demandes de coopérations locales et internationales, avec les acteurs du public et du privé. Ils mettent en jeu la formation de nouveaux doctorants et étudiants de Master2 et peuvent servir notamment à la validation et le développement d'outils mécaniques plus généraux.

Pendant ce séminaire, je présenterai les principaux résultats de mon projet post-doctoral (F.R.S.-FNRS, promoteur: Prof. Ph. Hiligsmann) sur la dégrammaticalisation des mots-composés en néerlandais et en français. Il s'agit de composés du type mot-clé / sleutelwoord, cas limite, reuzeleuk 'lit. géant-amusant, très amusant', etc. dont le second membre en français et le premier en néerlandais développent des emplois adjectivaux et/ou adverbiaux (p.ex. un mot vraiment clé, c'est un peu limite, reuze bedankt 'lit. géant merci, merci beaucoup'). Ce phénomène s’explique par le processus de "debonding", un cas particulier de dégrammaticalisation (Norde 2009), et sera illustré lors du séminaire par une analyse de corpus (synchronique et diachronique) de quelques cas concrets, qui permettra de mettre en lumière les différences entre le néerlandais et le français dans ce domaine. Référence Norde, Muriel. 2009. Degrammaticalization. Oxford: Oxford University Press.

The aim of this work is to investigate the effects of debonding lengths on the static, fatigue, linear and nonlinear vibration behaviour of sandwich materials. First, a study was conducted in static and cyclic fatigue loading with various debonding lengths. Shear and flexural modulus in static tests were determined using the sandwich plate theory. The effects of debonding lengths on the stiffness, hysteresis loops and damping were studied for various numbers of cycles during fatigue tests. Then, modelling of the damping of a composite sandwich with debonding was established considering finite element analysis which evaluated the different energies dissipated in the material directions of the core and the skins. The effects of debonding variable lengths on natural frequencies and damping were studied numerically and compared with experimental results. Finally, the nonlinear vibration method was used to characterize the behaviour of sandwich beams with debonding. The nonlinear parameters corresponding to the elastic modulus and damping were determined for each frequency mode and each debonding length. The results showed that nonlinear parameters were much more sensitive to damage than linear parameters., Ce travail de thèse a pour objet d’analyser le comportement en statique, en fatigue et en vibration linéaire et non linéaire des matériaux sandwichs en présence d’une décohésion de longueur variable. Une étude détaillée est d’abord menée pour caractériser le comportement mécanique en statique et en fatigue de ces matériaux. Les essais ont été conduits en flexion 3-points sur des poutres de ces matériaux pour plusieurs distances entre appuis et pour plusieurs longueurs de fissure. En vibration, une étude expérimentale de la réponse en fréquence à une impulsion, menée à l’aide d’un vibromètre laser a permis de mesurer les fréquences propres et les amortissements de ces matériaux autour de chaque pic de résonance en fonction de la longueur de fissure. Les résultats déduits de l’analyse expérimentale sont comparés à ceux obtenus à partir d’une analyse par éléments finis. Enfin, une méthode de vibration non linéaire a été appliquée pour caractériser le comportement des matériaux sandwichs endommagés par fissuration. Les paramètres non linéaires relatifs au décalage fréquentiel et à l’amortissement sont mesurés en faisant varier l’amplitude d’excitation. Cette étude a permis de montrer que les paramètres non linéaires sont plus sensibles à l’endommagement que les paramètres linéaires.

In order to investigate the mechanisms of debonding of urban roads, this thesis focuses on their characterization in the laboratory. In this work, the idea is to know whether the presence of water (by infiltration into materials) combined with mechanical bending can play a role in the deterioration of the interfaces coupling especially of the cement concrete to the asphalt concrete. A 4-point bending test allowing to generate interface failure in mixed mode (mode I and II) is chosen a priori and adapted. The mechanical analysis of the test is conducted in plane strain with a Multi-particle elastic Model of Multilayer Materials specifically dedicated to the study of edge effects in multilayer structures under bending, the M4-5n. The problem written analytically and solved in Scilab allows optimizing the geometry of the specimens in order to facilitate the delamination. The testing device is developed in the laboratory. Bilayer specimens Alu/PVC are used to calibrate the testing device. In order to immerse the specimens in water during the tests, a specific aquarium is constructed. The experimental results demonstrate the effect of temperature on the resistance of the interface. The techniques of Digital Image Correlation are used to experimentally measure the crack opening and sliding displacement. These techniques are used to determine the stress intensity factors and the energy release rate given by Dundurs. These values are compared successfully with those of M4-5n. In the 20°C water, the experiments show that water privileges the process of debonding.; Afin d'investiguer les mécanismes de décollement de chaussées urbaines, cette thèse se concentre sur leurs caractérisations en laboratoire. Dans ce travail, il s'agit de savoir si la présence d'eau (par infiltration dans les matériaux) combinée à des sollicitations mécaniques de flexion peut jouer un rôle dans la détérioration des interfaces couplant plus particulièrement du béton de ciment à de l'enrobé bitumineux. Un essai de flexion 4 points permettant de générer de la rupture d'interface en mode mixte (mode I et II) est choisi a priori et adapté. L'analyse mécanique de l'essai est menée en déformations planes à l'aide d'un Modèle élastique Multiparticulaire à Matériaux Multicouches spécifique dédié à l'étude des effets de bords dans les structures multicouches en flexion, le M4-5n. Le problème écrit analytiquement et résolu sous Scilab permet d'optimiser la géométrie des éprouvettes afin de favoriser le délaminage. Le montage de l'essai est mis au point en laboratoire. Des éprouvettes bicouches Alu/PVC sont utilisées pour calibrer le montage. Un aquarium spécifique est construit afin de pouvoir immerger les éprouvettes lors des essais sous eau. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l'effet de la température sur la résistance de l'interface. Les techniques de corrélation d'images numériques sont utilisées pour mesurer expérimentalement les déplacements d'ouverture et de glissement de fissure. Ces techniques permettent de déterminer les facteurs d'intensité de contraintes et les taux de restitution donnés par Dundurs. Ces valeurs sont comparées avec succès à celles du M4-5n. A 20°C sous eau, les essais montrent que l'eau privilégie le processus de décollement.

In this study, criterions are proposed to describe crack initiation in the vicinity of an interface in brittle bimaterials. The purpose is to provide a guide for the elaboration of ceramic multi-layer structures being able to develop damage tolerance by promoting crack deflection along interfaces. Several cracking mechanisms are analyzed, like the competition between the deflection of a primary crack along the interface or its penetration in the second layer. This work is first completed in a general case and is then used to describe the crack deviation at the interface in ceramic matrix composites and nuclear fuels. In this last part, experimental tests are carried out to determine the material fracture properties needed to the deflection criteria. An optimization of the fuel coating can be proposed in order to increase its toughness., Cette étude concerne la mise au point de critère prédictifs d'amorçage de fissures au voisinage d'une interface dans les bimatériaux fragiles. Le but est d'aider à l'élaboration de structures multicouches céramiques pouvant s'endommager progressivement en favorisant la déviation des fissures le long des interfaces entre couches. . Plusieurs mécanismes de fissuration sont analysés comme la compétition entre l'amorçage d'une décohésion interfaciale et la rupture du second matériau en amont d'une fissure principale située dans la couche adjacente. Ce travail est ensuite appliqué pour décrire la dérivation de fissure par une interface dans les composites à matrice céramique puis dans les combustible de réacteurs nucléaires. Sur cette dernière partie, une campagne expérimentale est menée pour déterminer les paramètres matériaux nécessaires aux critères de déviation ; une optimisation de l'enrobage du combustible est enfin proposée afin d'accroître sa ténacité apparente.

A model of crack deflection along an interface or within the interphase of ceramic matrix composites and multilayers is proposed. It is based on the Cook and Gordon's mechanism: a crack is nucleated along an interface, ahead of a matrix crack; the deflection results from coalescence of both cracks. This mechanism has been already observed on several material combinations. The crack deflection analysis involves stress and energy-based concepts. Finite element computations of the stress state ahead of matrix crack lead to a crack deflection/non-deflection criterion. It has been applied to a lot of experimental situations available in the literature. Moreover this approach has permitted to predict crack deflection or to calculate mechanical properties in several interphases, composites and multilayers. Four point bending tests allowed validation of the approach and determination of interface characteristics., Ce travail propose un modèle de prévision de la déviation des fissures au niveau de l'interface/interphase d'un composite à matrice céramique ou d'un multicouche. Il repose sur l'analyse du mécanisme de déviation de fissure suivant proposé par Cook et Gordon : une fissure est nucléée le long d'une interface en amont de la fissure matricielle ; la déviation résulte alors de la coalescence de ces deux fissures. La condition de déviation combine des analyses en contrainte et en énergie. Des calculs par éléments finis ont permis d'établir cette condition de déviation/non-déviation. Elle est appliquée à de nombreux exemples tirés de la littérature. Cette approche a en outre permis de prévoir la déviation de fissures ou de déterminer certaines caractéristiques mécaniques dans différents couples de matériaux (méthodes inverses). Une campagne d'essais de flexion 4 points sur des matériaux modèles a permis de valider l'approche et déterminer certaines caractéristiques interfaciales.

Rheo-optical tools (optical microscopy) were developed and used to study in-situ dispersion mechanisms in complex blends: concentrated immiscible polymer blends and polymer-porous filler blends. Concerning concentrated polymer blends, a phase inversion mechanism induced by a simple shear was studied in polydimethylsiloxane-acqueous solution of hydroxypropylcellulose blends. The phase inversion was induced by a change of shear rate, due to viscosity ratio inversion. It is a long mechanism passing through different transient morphological stages. The effect of concentration, shear rate and elasticity on the duration of the transient flow and on the final morphology was investigated. The final morphology (phase inversion or refinement of the initial morphology) results from a competition between break-up and coalescence of the filaments of each component. Dispersion of carbon black agglomerates embedded in elastomers was also studied with a counter-rotating rheometer and with an internal mixer. Dispersion mechanisms of isolated agglomerates are different from what was previously observed in Newtonian matrices: higher critical shear stresses for dispersion, slower kinetics and new observed mechanisms (ribbon peeling and debonding). The cohesion of agglomerates is widely reinforced by the viscoelastic character of the impregnating matrix. Dispersion mechanisms directly depend on the level of impregnation of these agglomerates. Affecting both impregnation kinetics and debonding mechanisms, the wetting of the filler by the elastomer has an important impact on the dispersion mechanisms. Finally, these rheooptical observations do enable to explain some behaviors occurring during blending in a mixer.; Nous avons développé et utilisé des outils rhéo-optiques (microscopie optique) pour étudier in-situ des mécanismes de dispersion dans des mélanges complexes : des mélanges concentrés immiscibles et des mélanges polymeres-charges poreuses. Concernant les mélanges concentrés, nous avons étudié un mécanisme d'inversion de phases induit par un cisaillement simple dans des mélanges polydiméthylsiloxane-solution aqueuse d'hydroxypropylcellulose. L'inversion de phase a été induite par un cisaillement simple en jouant sur le rapport des viscosités de chaque phase. C'est un mécanisme long passant par une succession de morphologies transitoires. L'influence de la concentration, du taux de cisaillement et de l'élasticité sur la durée du régime transitoire et sur la morphologie finale ont été étudiés. La morphologie finale ( inversion de phases ou raffinement de la morphologie initiale) est la résultant d'une compétition entre temps de rupture et coalescence des filaments de chaque phase. Nous avons également étudié la dispersion d'agglomérats de noir de carbone dans des élastomères à l'aide d'un rhéomètre contra-rotatif et d'un mélangeur interne. Les mécanismes de dispersion d'agglomérats isolés sont différents par rapport à ceux identifiés dans des fluides newtoniens : contraintes critiques de dispersion plus élevées, cinétiques plus lentes et nouveaux mécanismes observés (détachement en ruban, décohésion). La cohésion des agglomérats est considérablement renforcée par le caractère viscoélastique du fluide qui les imprègne. Les mécanismes de dispersion dépendent directement du niveau d'imprégnation de ces agglomérats. En jouant à la fois sur les cinétiques d'imprégnations et sur le mécanisme de décohésion, le mouillage de l'élastomère vis-à-vis de la charge a également un rôle prépondérant sur les mécanismes de dispersion. Ces observations réalisées en rhéo-optique permettent d'expliquer certains comportements pendant la phase de malaxage.

In this thesis, an original law of adhesion is developed and then coupled to the classical law of unilateral contact with threshold friction, in order to study the phenomenon of fibre/matrix debonding in composite materials. This tribological law is developed within the framework of standard generalized materials adapted to interfaces. Thus, the law is derived from a free energy potential ψc and a dissipation potential Φc. The adhesive interface is interpreted as a bundle of links connecting the two contact surfaces. Each link is assumed to have a plastic behavior with softening and damage, caused by stretching, to represent the loss of adhesion. An internal variable ga measuring an irreversible adhesive gap is introduced and associated by energetic duality to an adhesive stress pa. The ranges of ga and pa are limited by two characteristic constants of adhesion, gM and pM respectively. pM is the maximum adhesive tension below which the links remain elastic. Above this limit, debonding and damage of the links occur as ga increases. Once ga reaches the value gM, total rupture of the adhesive bond occurs. This adhesion law is then mounted in parallel to the contact and friction laws into a unique law. The law is regularized using either the approximate penalty method or the exact augmented Lagrangian method, in option. The regularized laws are implemented in a node-to-node contact element of the finite element code TACT. The adhesive force is computed by means of a predictor-corrector with projection algorithm for integrating the evolution of ga, and the relevant Jacobian tensors required for the resolution of non-linearities by the iterative scheme of Newton are calculated. This is accomplished for the penalty and the augmented Lagrangian regularizations. A traction test of a glass/epoxy interface in the normal direction is designed and used to experimentally determine the parameters pM and gM of such an interface (pM directly and gM indirectly). Numerical simulations of adhesion between a rigid punch and an elastic half-space enable the comparison of the proposed model of adhesion to the classical theories of adhesion. A numerical simulation of the standard pull-out test of a fibre embedded in a matrix is then performed, and the numerical shear distribution along the interface is compared to the analytical one existing for this experiment. The results are in good agreement with existing ones. Finally, a crack propagation in a fibrous composite is simulated.