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International audience; Le présent travail vise à développer des méthodologies permettant d'évaluer les propriétés en fatigue de composites polymères MultiDirectionnels (MD) renforcés par des fibres de carbone (CFRP) en un temps court à partir de l'analyse des données thermographiques mesurées par une caméra infrarouge. Une nouvelle méthode de détermination de la limite de fatigue a été proposée pour surmonter les limites des méthodes graphiques proposées par Risitano et al. [1] et Luong et al. [2]. Un modèle de prédiction de la durée de vie a été développé afin de tracer les courbes S-N des matériaux composites MD CFRP avec une précision satisfaisante. La méthode a été appliquée avec succès non seulement aux stratifiés sollicités en traction cyclique, mais également en compression cyclique et en compression cyclique après impact. Les résultats de ce travail sont intéressants d’un point de vue industriel car avec l'utilisation des méthodologies proposées, la durée des essais de fatigue est considérablement réduite (gain de temps d’au moins 50 fois) et les propriétés de fatigue des composites peuvent être obtenues quels que soient la séquence d'empilement et le mode de chargement.

Depuis de nombreuses années, l'Onera développe une méthode de caractérisation des flux de chaleur instationnaires pour des configurations où la surface impactée n'est pas directement accessible à la mesure. Cette méthodologie s'appuie sur une méthode inverse de conduction de la chaleur qui combine un modèle thermique de la paroi et une équation d'observation constituée de mesures de température. Les premiers développements ont été réalisés dans le cadre de la thèse de D. Nortershauser (2000) pour une paroi plane rectangulaire. Ces développements ont conduit à la création d'un code de calcul dédié nommé THIDES (THermal Inverse DESign). Ce code intègre un solveur direct de l'équation de la chaleur sur un maillage cartésien régulier. La méthode inverse de conduction de la chaleur, est basée sur la méthode séquentielle de Beck avec utilisation de pas de temps futurs. Le code THIDES est dédié au post-traitement de mesures de températures surfaciques instationnaires par thermographie infrarouge sur la face non impactée d'une paroi. La méthode de résolution utilise la décomposition par transformée en cosinus discrète (DCT) pour réduire le nombre d'inconnues à identifier. Plus récemment, l'application de cette méthode à des parois de géométrie plus complexe et/ou à des mesures ponctuelles a été étudiée. L'algorithme de méthode inverse de THIDES a été interfacé avec un solveur externe utilisant des maillages non structurés. Le principal défaut est le temps de calcul qui peut devenir rapidement prohibitif à cause des multiples appels au solveur externe. C'est pourquoi l'algorithme de la méthode inverse a été intégré dans le solveur direct MoDeTheC initialement développé dans le cadre de la thèse de V. Biasi (2014). Compte tenu de la forme quelconque de la paroi, le maillage de la surface sur laquelle est appliquée le flux inconnu n'est pas cartésien donc l'utilisation de la DCT n'est plus possible. Dans cette configuration, deux options de calcul sont proposées. La première consiste à définir le flux de chaleur recherché comme la combinaison d'une base de fonctions spatiales (modes) définies par l'utilisateur. Cette méthode est donc une généralisation de THIDES à une paroi de forme quelconque. La deuxième option de calcul consiste à définir le flux de chaleur sur chaque maille de la surface impactée mais il est alors nécessaire d'ajouter un terme de régularisation basé sur la norme du Laplacien du flux de chaleur. Un cas de validation a été créé : configuration de plaque plane rectangulaire. Les températures mesurées sont générées par un calcul direct très résolu en temps, en imposant un flux de répartition gaussienne sur la face avant. Ce cas de calcul a permis de vérifier la résolution par MoDeTheC, par comparaison à THIDES. La méthode est ensuite appliquée pour traiter des essais réalisés sur géométries complexes dans le banc BLADE utilisant un chauffage par flux laser bien maîtrisé. Ces essais concernent un disque percé ainsi que des plaques planes carrées avec différentes formes de raidisseur qui masquent une partie de la face arrière sur laquelle est effectuée la mesure par thermographie infrarouge.

Les caloducs oscillants, en tant que systèmes de refroidissement diphasique passifs, trouvent leur attrait dans leur simplicité d'élaboration, leur coût relativement faible et leur facilité d'intégration pour des performances équivalentes aux systèmes diphasiques classiques (caloducs…). De ce fait, les secteurs du transport, aériens ou terrestres, s'intéressent particulièrement à cette solution. Le dispositif étudié ici s'inscrit dans le développement des mobilités électrifiées, en proposant une solution de refroidissement des organes de la chaine de traction électrique. La problématique majeure liée au caloduc oscillant est, par son comportement stochastique, son dimensionnement et la prédiction de ces performances par la modélisation numérique. Ainsi les travaux présentés sont le fruit d'une analyse qui fait suite à des mesures expérimentales par thermographie infrarouge. Le caloduc oscillant testé ici est composé d'une plaque de cuivre de forme parallélépipédique d'épaisseur très faible au regard des deux autres dimensions. 90\% de sa surface est chauffée uniformément à puissance constante, tandis que les 10\% restant font office de source froide. Un canal unique en forme de serpentin est présent au cœur de la plaque, à l'intérieur duquel circule librement un fluide de travail à l'état de saturation sous forme de bouchons liquides / bulles de vapeur. Le mouvement est rendu possible grâce aux forces de pression provoquées par les croissances/diminutions des bulles de vapeur dans les zones évaporateur/condenseur. Les résultats expérimentaux ont montré une nette amélioration des performances avec la présence de fluide dans le serpentin. En effet, pour une puissance de 45 W appliquée à l'évaporateur, la température moyenne de la zone chauffée passe de 60$^{\circ}$C, sans fluide de travail, à 40$^{\circ}$C lorsque le fluide est présent. Par thermographie infrarouge, par identification du profil de température le long du caloduc, une approche par méthode inverse permet de remonter au profil de conductivité thermique équivalente le long du dispositif (la conductivité équivalente est souvent utilisée pour quantifier les performances accrues de systèmes diphasiques comparativement à de la conduction pure). Plusieurs particularités sont à commenter sur le profil obtenu. Premièrement : elle dépend de la hauteur du caloduc et sa valeur est toujours supérieure ou égale à la conductivité thermique du cuivre, témoignant de l'amélioration des performances thermiques en comparaison du système vide (sans fluide de travail). Deuxièmement : la présence systématique d'un pic, localisée à environ 40\% de la hauteur du caloduc (en partant de la zone froide), a été identifiée. Enfin, les résultats montrent qu'il existe un profil de conductivité thermique unique qui ne dépend pas de la puissance appliquée à l'évaporateur. Ce qui semble indiquer que le régime des oscillations est stable sur la plage de fonctionnement du caloduc oscillant. Pour finir, le profil de conductivité thermique final est injecté dans un modèle utilisant la méthode des éléments finis, permettant d'ajuster la conductivité thermique du caloduc suivant sa hauteur. Les résultats de simulation reproduisent ainsi les conditions expérimentales, et sont comparés aux thermogrammes infrarouges, révélant une erreur relative de 3,8\% sur la température moyenne pour le cas à 45 W.

La mesure de la température, en particulier les hautes températures, est primordial dans de nombreux secteurs industriels. Le contrôle précis de la température lors des procédés de fabrication des matériaux est un point crucial pour l'obtention des propriétés désirées. Les mesures sont soumises à des perturbations dues aux nombreux biais et bruits de mesure. Dans le cas de cette étude, l'outil métrologique utilisé est la thermographie infrarouge multi-spectrale qui présente l'avantage d'être une méthode sans contact, donc non perturbatrice du transfert thermique. Un défi majeur est la méconnaissance des propriétés optiques de ces matériaux et leur évolution en fonction de la température, la longueur d'onde et du temps, ce qui peut détériorer la précision de l'estimation. Pour contourner ce biais, une méthode multi-spectrale a été développée pour estimer simultanément l'émissivité spectrale et la température de surface en introduisant un modèle d'émissivité en éléments finis dans l'expression du flux radiatif émis par la surface. La fonction coût à minimiser est l'écart quadratique entre le flux expérimental mesuré par la caméra infrarouge (ou simulé dans le cas des simulations numériques) et l'expression analytique du flux émis par un corps opaque donnée par la loi de Planck. En utilisant cette méthode, les fonctions par morceaux du modèle d'émissivité sont capables de décrire différents types d'émissivité spectrale et permettent d'assurer la continuité du modèle et de sa dérivée presque partout. Les travaux théoriques et expérimentaux menés sur des métaux entre 700 et 1000$^{\circ}$C ont montré que la méthode multi-spectrale proposée est capable d'estimer simultanément une température dynamique et une émissivité spectrale avec des erreurs d'estimation négligeables. La prochaine étape sera d'évaluer l'applicabilité de cette méthode sur les matériaux semi-transparents. L'objectif principale est d'estimer la température à différentes épaisseurs dans le matériau afin de remonter aux flux conductifs, convectifs et radiatifs à la surface de l'échantillon.

En exploitation, les systèmes à énergies renouvelables sont soumis à des conditions climatiques variables occasionnant de nombreuses dégradations. Parmi ces dégradations, l'érosion éolienne diminue l'efficacité énergétique des systèmes en modifiant leurs propriétés optiques (absorbance, transmittance et réflectance). Un contrôle in situ des surfaces est possible, mais il reste de proximité. On conçoit la difficulté d'un contrôle étendu dans le cas de systèmes constitués de plusieurs milliers d'unités. Du fait de son faible coût, le verre est systématiquement utilisé dans les systèmes solaires comme support ou protection. Nos activités ont pour objectif de quantifier l'impact de l'érosion éolienne des verres au moyen d'un indicateur sans contact obtenu par une caméra thermique LWIR dans des conditions standards de thermographie. Dans un précédent travail [SFT 2022], nous avons quantifié les effets de l'érosion par l'indicateur émissivité apparente. Cependant, la méthode pour sa quantification est intrusive, car elle nécessite la connaissance de la température d'émission. Un autre indicateur exploitable est la réflectivité bidirectionnelle en régime oscillant. Il permet de s'affranchir de toutes les températures statiques (émission, environnement). L'idée étant d'émettre un flux pseudo-sinusoïdal sur la surface et d'en détecter le flux réfléchi. Le rapport entre ces deux signaux nous donne la réflectivité bidirectionnelle. Dans le but de tester la sensibilité de la réflectivité bidirectionnelle à l'érosion, nous avons conçu un dispositif expérimental utilisant une caméra infrarouge LWIR. La contrainte consiste à créer un environnement radiatif oscillant. Pour cela, nous avons couplé un corps noir et un hacheur optique. Un soin particulier a été apporté dans la conception du disque. Deux demi-lunes en impression 3D produisent une émission pseudo-sinusoïdale. Le rapport du fondamental sur la première harmonique est d'environ 5 pour 1 permettant une évaluation du flux d'émission avec une bonne exactitude. Le chemin optique parcouru par le flux suit un V. Le flux réfléchi est mesuré par la caméra à un angle proche de l'incidence. Il est enfin moyenné sur 6 à 7 cycles par une transformée de Fourier. Nous avons caractérisé 8 échantillons de verre sodo-calcique d'érosion croissante en réflectométrie bidirectionnelle. Nous montrons que : L'obtention de l'indicateur est facile et rapide. Un point de mesure prend quelques secondes dans des conditions maitrisées et reproductibles ; L'indicateur réflectivité bidirectionnelle s'affranchit de toutes les températures statiques (température d'émission et d'environnement) à l'échelle du temps de mesure ; La méthode est non-intrusive et non-destructive : l'intensité du flux d'environnement est choisie suffisamment faible pour éviter un échauffement des échantillons ; La sensibilité 1/rb drb/dx\% de la réflectivité bidirectionnelle rb en fonction du pourcentage de surface érodée x\% est de l'ordre de 0,01\%-1 pour une érosion de 50\%. Elle est 17 fois supérieure à celle de l'émissivité apparente ; La réflectivité bidirectionnelle peut être cartographiée dans le cas de surfaces étendues. En conclusion, l'approche en réflectivité bidirectionnelle s'avère mieux adaptée à la détection et la quantification in-situ des effets de l'érosion sur les verres.

This work consists of an experimental study of the microscale physical phenomena occurring during the growth of a single bubble attached to the heater at nucleate boiling. The experiment is performed with water at normal conditions by using the state-of-the-art high-speed (4000 frames per second) and microscopic-scale optical diagnostics. The boiling surface consists of an indium-tin oxide (ITO) film deposited on the transparent MgF2 porthole. The ITO heating is performed locally with an infrared (IR) laser directed from below. We study the liquid microlayer that can form between the heater and the bubble. Simultaneous and synchronous measurements of the microlayer profile, macroscopic bubble shape and wall temperature are obtained by the white-light interferometry, sidewise shadowgraphy and IR thermography, respectively. The wall heat ux is reconstructed using the wall temperature distribution. A new feature in the microlayer shape has been detected: a bump in the microlayer profile that appears at the initial stage of the bubble growth. A simple theory that allows us to explain the bump is presented. The bump is explained by the fast bubble growth accompanied by the bubble edge deceleration and as an interplay of viscous and capillary forces acting in the microlayer during its formation. We also describe a 2D numerical simulation of microlayer dynamics that shows both a dewetting ridge evidenced in earlier numerical simulations near the contact line and a bump farther away. A good agreement is found between the simulated and experimental microlayer profiles in the bump region. We show that the dewetting is accelerated by evaporation, which leads to the formation of a large dewetting ridge at the initial stages of bubble growth. Our results also show that the microlayer thinning in time is due to its evaporation. The measured thermal resistance at the liquid-vapor interface is a few times larger than its theoretical value and seems to grow in time, which suggests the water weak contamination as its cause.; Ce travail consiste en une étude expérimentale des phénomènes physiques à micro-échelle se produisant lors de la croissance d'une seule bulle attachée à la paroi chauffante en régime d'ébullition nucléée. L'expérience est réalisée avec de l'eau à pression atmosphérique en utilisant des diagnostics optiques rapides (4000 images par seconde) et à l'échelle microscopique. La surface d'ébullition est constituée d'un film d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) déposée sur une fenêtre transparente en MgF2. La bulle est déclenchée par un chauffage local avec un laser infrarouge (IR). Nous étudions la dynamique et le transfert de chaleur d'une microcouche liquide qui peut se former entre la paroi et la bulle. Des mesures simultanées et synchronisées du profil de la microcouche, de la forme macroscopique de la bulle et de la température de la paroi sont obtenues respectivement par interférométrie en lumière blanche, par ombroscopie latérale et par thermographie IR. Le flux de chaleur de la paroi est reconstruit en utilisant la distribution de la température de la paroi. Une nouvelle caractéristique de la forme de la microcouche a été détectée : une bosse dans le profil de la microcouche qui apparaît au stade initial de la croissance de la bulle. Une théorie simple qui nous permet d'expliquer cette bosse est présentée. La bosse est expliquée par la croissance rapide des bulles et par l'interaction des forces visqueuses et capillaires agissant dans la microcouche pendant sa formation. Nous décrivons également une simulation numérique 2D de la dynamique de la microcouche qui montre un bourrelet de démouillage mis en évidence dans les simulations numériques précédentes près de la ligne de contact et une bosse plus éloignée. Un bon accord est trouvé entre les profils de microcouche simulés et expérimentaux dans la région de la bosse. Nous montrons que le démouillage est accéléré par l'évaporation, ce qui entraîne la formation d'un large bourrelet aux premiers stades de la croissance des bulles. Nos résultats montrent que l'amincissement de la microcouche dans le temps est dû à son évaporation. La résistance thermique mesurée à l'interface liquide-vapeur est plusieurs fois plus grande que sa valeur théorique et semble grossir dans le temps, ce qui est expliqué par une faible contamination de l'eau.

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

International audience; An inverse method for determining the in-plane effective thermal conductivity of porous thermoplastics was implemented by coupling infrared thermography experiments and numerical simulation of heat transfer in straight fins having temperature-dependent convective heat transfer coefficient. The microstructure heterogeneity of extruded polyethylene foam, in which pores are filled with air with different levels of open and closed porosity, was taken into account. The obtained effective thermal conductivity values were compared with previous results obtained using a numerical solution based on periodic homogenization techniques (NSHT) and the transient plane source technique (TPS) to verify the accuracy of the proposed method. The results show that the suggested method is in good agreement with both NSHT and TPS. Moreover, it is also appropriate for structural materials such as unidirectional fiber-reinforced plastic composites, where heat transfer is very different according to the fiber direction (parallel or transverse to the fibers).

Le phénomène d'îlot de chaleur urbain désigne les zones urbaines où les températures d'air et de surfaces sont supérieures à celles des zones rurales environnantes. Ce phénomène, qui tend à s'intensifier avec le réchauffement climatique et lors d'évènements ponctuels tels que les vagues de chaleur, a des conséquences délétères sur le confort et la santé des populations urbaines. Au sein d'une ville, tous les quartiers ne sont pas égaux face à ce phénomène principalement en raison de l'hétérogénéité des activités, des infrastructures, de la proximité de végétation ou d'étendues d'eau, etc. Afin d'apporter une réponse adaptée à cette problématique, il est essentiel d'identifier les quartiers les plus touchés. Pour quantifier l'intensité des îlots de chaleur, deux indices sont généralement utilisés : l'indice UHI (Urban Heat Island) qui désigne la différence de température de l'air entre la ville et son environnement rural et l'indice SUHI (Surface Urban Heat Island) défini comme la différence de température de surface de la ville et de la zone rurale. La réalisation de cartographies détaillées de la température de l'air en milieux urbains pour l'évaluation de l'UHI par des mesures locales est très limitée. En revanche, en raison de la disponibilité et de la couverture des données, la télédétection dans le domaine de l'infrarouge thermique permet de déterminer la température des surfaces de la ville et donc de calculer l'indice SUHI aux heures de passage des satellites. Si on observe des comportements semblables de nuit, les deux indices diffèrent aux cours de la journée notamment en raison des formes urbaines. Néanmoins, la pleine compréhension des relations entre les deux indices n'est pas encore atteinte. Une piste prometteuse de poursuite de ces travaux est le couplage de la télédétection à la modélisation numérique du microclimat urbain. L'un des objectifs de la mission franco-indienne TRISHNA, dont le lancement du satellite éponyme est prévu en 2025, concerne la préparation de produits adaptés à l'étude des villes. Le projet DIRT (District Infrared theRmography for microclimaTe) s'inscrit dans les travaux du groupe TRISHNA urbain et a pour objectif d'évaluer l'apport des futures données infrarouges thermiques (IRT) mesurées par le satellite TRISHNA pour la cartographie de la température de l'air et d'indices de confort thermique en zone urbaine en s'appuyant sur des simulations numériques du modèle Solene-Microclimat. Ces travaux s'appuient sur la modélisation numérique du microclimat du quartier du Pin Sec à Nantes. En attendant le lancement du satellite TRISHNA, les données de télédétection utilisées sont les images infrarouges aéroportées acquises lors de la campagne de mesures FluxSAP2010 à la résolution de 2,6 mètres. A partir de ces données, des images proxy sont réalisées à différentes résolutions spatiales. Les températures de surfaces déterminées à partir des images infrarouges sont imposées dans le calcul des bilans thermo-radiatifs. Nous présentons ici l'étude de l'influence de la résolution spatiale et temporelle des données IRT sur les températures de surface et d'air simulées, les températures simulées sont notamment confrontées aux mesures de températures in situ des sols, façades et toits de la campagne de mesure FluxSAP2010.

Le Contrôle Non Destructif (CND, consistant en la caractérisation thermique de matériaux et de défauts) fait face à de nombreuses difficultés dues à la grande quantité de données à traiter et au caractère mal posé du problème inverse, impliquant un mauvais conditionnement numérique (faibles sensibilités aux paramètres, nombres de paramètres, …), qui associé à des problèmes de faibles rapports signal sur bruit rend complexe le diagnostic (détection et caractérisation) quantitatif des défauts. Ainsi, de nombreuses méthodes ont été développées en vue de réaliser et améliorer la détectivité et/ou la caractérisation thermique quantitative des défauts, dont les plus fréquentes sont la « Thermal Signal Reconstruction » (TSR), la « Pulsed Phase Transformation » (PPT), ou encore la « Principal Component Thermography » « PCT », appartenant aux trois grandes classes de méthodes que sont la thermographie pulsée, non pulsée, ou modulée. Cependant, les performances de ces dernières sont souvent dépendantes du contexte expérimental (matériaux, type de défauts, profondeurs, …) dans lequel elles sont appliquées, rendant délicat d'en extirper une qui soit globalement plus performante que les autres. Par ailleurs, la complexité et la durée de mise en œuvre sont également grandement variables d'une méthode à l'autre. C'est donc dans ce contexte, qu'une méthode de CND quantitatif est proposée, dont les objectifs sont de permettre en une expérience de caractériser les propriétés thermiques des zones saines et des défauts, en étant à la fois rapide de mise en œuvre, précise et robuste. Expérimentalement, la méthode est basée sur une excitation optique (pouvant être impulsionnelle ou non) et une mesure par thermographie infrarouge permettant une mesure simultanée de températures en face avant et arrière des échantillons. Dans le cadre de ce papier, on se restreindra à une caractérisation thermique 1D des défauts (supposés être modélisables par des résistances thermiques) et des zones saines, en supposant que le problème est résolu en se plaçant au centre des défauts et des zones saines. L'originalité du problème inverse proposé repose l'utilisation de la construction d'une fonctionnelle duale (des mesures de températures) basée sur l'usage de températures en face avant et/ou arrière dans les zones saines et/ou avec défauts. Les performances statistiques de la méthode développée seront analysées sur des données bruitées et non bruitées à l'aide d'une méthode de Monte Carlo, et dont les résultats associés aux différentes configurations (avant et/ou arrière) offertes par la méthode seront comparées entre elles et par rapport à ceux obtenus par une méthode classique basée sur l'estimation des paramètres du défaut à partir de la courbe de contraste réalisée en face avant ou arrière.

La mesure de la température au-delà de 1000$^{\circ}$C est soumise à des perturbations dues aux biais et bruits de mesure. Le contrôle de la température lors des procédés de fabrication tels que la trempe thermique du verre plat, formage de pare-brise et le fibrage de laines minérales, est un point essentiel pour un refroidissement contrôlé et l'obtention des propriétés désirées. Une mesure précise permettra de contrôler et piloter ces procédés plus finement et de diminuer leur empreinte carbone. La thermographie infrarouge multi-spectrale est un outil métrologique non-perturbateur qui permet de mesurer et de visualiser des champs de température sans contact à la surface d'un matériau. Dans le cadre de ces travaux, ces méthodes multi-spectrales sont couplées avec des algorithmes de minimisation pour l'estimation des températures dynamiques dans le cas des corps opaques. Un défi majeur est la méconnaissance des propriétés optiques de ces matériaux et leurs évolution en fonction de la température, la longueur d'onde et le temps, ce qui peut détériorer la précision de l'estimation. Trois méthodes d'estimation de la température ont été développées avec l'algorithme de Levenberg-Marquardt, la méthode mono-spectrale qui estime la température en supposant que l'émissivité est connue, la méthode bi-spectrale qui suppose que l'émissivité est constante et l'estime avec la température et la méthode multi-spectrale qui modélise l'émissivité à l'aide d'un polynôme du second degré. Les méthodes mono et bi-spectrales ne sont capables d'estimer la température avec une haute précision qu'en absence de biais systématique sur l'émissivité. La méthode multi-spectrale nous permet d'estimer la température et une émissivité dépendante de la longueur d'onde avec des erreurs d'estimation négligeables lorsque le polynôme qui modélise l'émissivité est capable de décrire le comportement expérimental. Puisque l'émissivité d'un matériau a rarement un comportement polynomial, une nouvelle méthode a été développé pour contourner le problème de biais systématique des méthodes multi-spectrale, à l'aide des éléments finis pour modéliser une émissivité dépendante de la longueur d'onde. En utilisant cette méthode, les fonctions dites «par morceaux» sont capables de bien décrire plusieurs types de variations d'émissivité contrairement aux polynômes. Un autre avantage est que les paramètres estimés ont tous un sens physique, ce qui n'est pas le cas pour les autres méthodes.

The drilling process is a complex operation generating high forces, torques and temperatures in a very localized and confined area. This thermomechanical loading can trigger early damage to the tools and impair the generated surfaces, especially when drilling Ti6Al4V, a material that is difficult to machine. The objective of this thesis is to improve the understanding of the involved cutting phenomena and provide a reliable and relevant evaluation of the loadings induced by the passage of the tool on the wall of the drilled hole. Experimentally, due to the high speeds and the difficult access to the cutting zone, obtaining reliable and quality information is a challenging task. The experimental part of this thesis therefore focus on the implementation and realization of tests for the measurement of thermomechanical fields at different scales of study. This multi-scale approach enables to identify the phenomena involved at different levels, but also to compare the studies at different scales in order to validate them and allow the change of scale. In addition, a numerical study is conducted. Faced with experimental difficulties, numerical modeling appears to be a relevant alternative in the assessement of the desired data. The approach adopted here is to couple it to the experimental strategy in order to develop a robust multi-scale model of Ti6Al4V drilling. This modeling is based on behavior and damage laws presenting an explicit coupling of thermal and mechanical phenomena, as well as on a fine determination of friction laws and partition coefficients. Finally, a comparison of the numerical and experimental results is carried out at each scale of study and enabled to conclude on the relevance of the proposed numerical model.; Le procédé de perçage consiste en une opération complexe générant d’importants efforts, couples et températures au sein d’une zone très localisée et confinée. Ce chargement thermomécanique peut conduire à l’usure prématurée des outils et à l’altération des surfaces générées, notamment lors du perçage du Ti6Al4V, matériau difficilement usinable. L’objectif de ces travaux de thèse est de fournir les clés pour une meilleure compréhension des phénomènes en jeu et une évaluation fiable et pertinente de ce chargement induit par le passage de l’outil sur la paroi du trou percé. Expérimentalement, du fait des vitesses élevées et de la zone de coupe difficile d’accès, obtenir des informations fiables et de qualité constitue un réel défi. Le volet expérimental de cette thèse a donc porté sur la mise en place et la réalisation d’essais pour la mesure de champs thermomécaniques à différentes échelles d’étude. Cette approche multi-échelle a permis d'identifier les phénomènes mis en jeu à différents niveaux, mais aussi de confronter les études aux différentes échelles afin de les valider et de permettre le changement d'échelle. En complément, une étude numérique est menée. Face aux difficultés expérimentales, la modélisation numérique apparaît comme une alternative pertinente pour l’évaluation des données souhaitées. La démarche adoptée ici est de la coupler à la stratégie expérimentale en vue d'élaborer une modélisation multi-échelle du perçage du Ti6Al4V qui se veut robuste. Cette modélisation est basée sur des lois de comportement et d'endommagement présentant un couplage explicite des phénomènes thermiques et mécaniques, ainsi que sur une détermination fine des lois de frottement et des coefficients de partage. Finalement, une confrontation des résultats numériques et expérimentaux est réalisée à chaque échelle d’étude et a permis de statuer sur la pertinence du modèle numérique proposé.

The thermal dependence of the mechanical behavior, coupled with the numerous thermomechanical couplings present in elastomers, implies that the use of field methods to investigate the thermomechanical response of elastomers gives lot of information on physical phenomena which occurs in the material. The aim of this PhD thesis is to develop a method using both infrared thermography and digital image correlation to extract all information possible during mechanical testing of elastomeric materials., La dépendance du comportement mécanique à la température, couplée aux nombreux couplages thermomécaniques présents dans les élastomères, implique que l'utilisation conjointe de méthodes de champs pour caractériser la thermomécanique des élastomères offre d'innombrables informations sur les phénomènes physiques apparaissant dans le matériau. L'objet de cet thèse est de développer une méthode utilisant à la fois la thermographie infrarouge et la corrélation d'images numériques pour tirer le maximum d'informations possible lors d'essai mécaniques hétérogènes sur des matériaux élastomères.

National audience; Dans l’optique de maitriser le procédé de coupe, les travaux réalisés au cours d’une thèse précédente ont permis de développer des lois de comportement, d’endommagement et de frottement traduisant les couplages thermomécaniques et de les implémenter au sein d’un modèle éléments finis du procédé de coupe orthogonale du Ti6Al4V. Cette présente étude porte sur l’adaptation de ces lois matériaux au cas de la modélisation de la coupe oblique du Ti6Al4V. En vue de la valider, une confrontation entre les résultats numériques et des données expérimentales pertinentes est mise en œuvre. Pour cela, des mesures in-situ de champs thermomécaniques sont réalisées à l’aide de caméras rapide et infrarouge au cours d’essais de coupe oblique du Ti6Al4V. Cette étude constitue une première étape dans l’analyse de la capacité du modèle à traduire fidèlement le comportement du matériau sous diverses conditions de coupe notamment en termes de morphologie des copeaux (continus, festonnés) en coupe oblique.

National audience; Automotive lighting is evolving towards high definition beams, with up to several hundred light sources per square millimetre. To achieve such performance, conventional systems are being replaced by high-power LED arrays based on the latest optoelectronic technologies. The optical energy emitted is such that, to avoid degradation of the lighting system, it is necessary to controland/or dissipate excess heat. In addition, once the component is integrated into its optical system, the concentration of light generates self-heating of the optical system. For this reason, accurate and robust simulation models must be developed. In this study, the thermo-optical model of a high luminance LED is developed and validated using infrared thermography measurements. The simulation results are in agreement with experiments. The emission model gives us an acceptable accuracy with an error of less than 10%.; L’éclairage automobile évolue vers des faisceaux de haute définition, pouvant présenter jusqu’à plusieurs centaines de sources de lumière par millimètre carré. Pour atteindre de telles performances, les systèmes conventionnels sont remplacés par des matrices LED (Light Emitting Diode) haute puissance issues des dernières technologies optoélectroniques. L’énergie optique émise est telle que, pour éviter la dégradation du système d’éclairage, il est nécessaire de contrôler et/ou dissiper le surplus de chaleur. De plus, une fois le composant intégré au sein de son système optique, la concentration de lumière génère un auto-échauffement de ce dernier. Pour cette raison, des modèles précis et robustes de simulation doivent être développés. Dans cette étude, le modèle thermo-optique d’une LED haute luminance est développé et validé à l’aide de mesures réalisées par thermographie infrarouge. Ainsi, les résultats de simulation sont en accord avec l’expérience et le modèle d’émission nous donne une précision acceptable, dont l’erreur est inférieure à 10%.

In building’s envelope, glazed walls and air renewal represent two major weak points in terms of energy performance. They represent about 30 to 40 % of the global thermal losses for an existing building and can reach up to 80 % for a new high-performance building (60 % by glazed walls and 20 % by ventilation). In this context, the airflow window could be a solution since it acts simultaneously on these two thermal loss posts. In this study, we investigated the relevance of integrating heated glazing within this type of window in order to meet several needs : namely, the ventilation, access to natural light, and heating. The advantage of this multifunctional envelope component would be to recover the loss on the backside of the heated glazing, thanks to the parietodynamic effect (circulation of fresh renewal air through the glazing before it enters the building). Moreover, this type of windows has the advantage of creating a more thermally comfortable interior environment (elimination of the cold wall effect, reduction of the draft risk) and of providing a gain in the living space since the heat emitter is built in the building envelope.The objective of this thesis was to evaluate experimentally the gain brought by the airflow window in terms of energy efficiency, thermal comfort, and indoor air quality in winter conditions and without solar gain. A heated airflow window has been integrated and instrumented within a climatic chamber whose conditions are controlled. Several thermal and aeraulic measurement techniques were used to perform the measurements necessary for the realization of this study.The obtained results showed that, in equivalent climatic conditions, the heated airflow window has a greater ability in reducing the heating needs and in preheating the incoming air compared to the conventional double-glazed, and triple-glazed windows. In the absence of the power of the heating film, the difference in efficiency between the non-heating airflow window and the non-heating triple-glazed window is maximal. At maximum power, this difference decreases, but the heated airflow window remains 22 % more efficient than the heated triple glazed window.It has been shown that the heated airflow window improves thermal comfort compared to the reference case (double-glazed window associated with an electric heater). It also reduces the risk of the vertical temperature gradient and does not present any risk of radiation asymmetry. Finally, the heated airflow window allows a better distribution of fresh air in a room compared to the reference case., Dans le secteur du bâtiment, les parois vitrées et le renouvellement d’air représentent aujourd’hui deux points faibles majeurs de l’enveloppe du bâtiment en termes de performance énergétique. Ils représentent environ 30 à 40 % des déperditions thermiques globales pour un bâtiment existant et peuvent atteindre 80 % pour un bâtiment neuf performant (60 % par les parois vitrées et 20 % par la ventilation). Dans ce contexte, la fenêtre pariétodynamique peut être une solution puisqu’elle agit simultanément sur ces deux postes de déperditions thermiques. Nous étudions ici la pertinence de l’intégration d’un vitrage chauffant au sein de ce type de fenêtre dans le but de répondre à plusieurs besoins, à savoir la ventilation, l’accès à la lumière naturelle et le chauffage. L’avantage de ce composant d’enveloppe multifonctionnel serait de récupérer les pertes en face arrière du vitrage chauffant grâce à l’effet pariétodynamique (circulation d’air neuf extérieur à travers les vitrages avant son introduction dans le bâtiment). Ce type de fenêtre présenterait également l’intérêt de créer un environnement intérieur plus confortable (suppression de l’effet de paroi froide, réduction du risque de courant d’air froid) et d’apporter un gain de surface habitable puisque l’émetteur de chaleur est intégré à l’enveloppe. L’objectif de la thèse a été d’évaluer expérimentalement, en conditions hivernales et sans apports solaires, les gains apportés par la fenêtre pariétodynamique en termes d’efficacité énergétique et de confort thermique, mais également de qualité d’air intérieur. À cette fin, une fenêtre pariétodynamique chauffante a été intégrée et instrumentée au sein d’une enceinte climatique dont les conditions sont contrôlées. Plusieurs techniques de mesures thermiques et aérauliques ont été utilisées afin de réaliser les mesures nécessaires à la réalisation de cette étude. Les résultats obtenus ont mis en évidence que, pour des conditions climatiques équivalentes, la capacité de la fenêtre pariétodynamique chauffante à réduire les besoins de chauffage et à préchauffer l’air entrant est supérieure à celle d’une fenêtre conventionnelle à double vitrage associée à un radiateur électrique et à celle de fenêtres à triple vitrage chauffant. En absence de film chauffant, l’écart d’efficacités entre la fenêtre pariétodynamique non chauffante et la fenêtre à triple vitrage non-chauffante est maximal. À puissance maximale, cet écart diminue, mais la fenêtre pariétodynamique chauffante reste 22 % plus performante que celle à triple vitrage chauffante. Il a été mis en évidence que la fenêtre pariétodynamique chauffante améliore le confort thermique par rapport au cas de référence (fenêtre à double vitrage associée à un radiateur électrique). Elle réduit également le risque de gradient de température vertical et ne présente aucun risque d’asymétrie de rayonnement. Enfin, la fenêtre pariétodynamique chauffante permet une meilleure distribution de l’air neuf dans une pièce par rapport au cas de référence.

Lightening structures is an important issue in the world of transport. On the other hand, for the improvement of comfort, increasing performance is demanded today, particularly in the vibratory and acoustic field, which leads to the addition of damping materials. The proposed research work consists in the vibrational optimization of the structures by the addition of viscoelastic patches damping positioned wisely. The main function of the viscoelastic used to improve the vibro-acoustic performances, is to provide a mechanism of dissipation of mechanical energy. This attenuation of noise and vibrations causes a conversion of mechanical energy into thermal energy, which, after diffusion into the structure, will disappear by different heat exchange mechanisms. To optimize the positions and shapes of the patches used for the reduction of the vibratory levels, a modeling of the dynamic behavior of the patch structures must be performed. The infrared thermography used to measure the surface thermal fields can then indirectly reveal the zones of mechanical stresses that have appeared in the damping viscoelastic material. These measurements, combined with the thermo-mechanical modeling of the phenomena, will then make it possible to localize the areas to be treated using viscoelastic patches with a minimum weight addition and maximum efficiency. This work includes a theoretical part with the development of models allowing to describe the thermomechanical behavior of the patched structures and an experimental part with the development of a methodology based on the use of the thermal camera for the identification of zones with high deformation energy.Measurements will be carried out on mechanically loaded structures at different frequencies. The state of stress of the set of positioned patches located in the field of view of the thermal camera will be deduced., L'allégement des structures est un enjeu important dans le monde des transports. A l'opposé pour l'amélioration du confort, on demande aujourd'hui des performances croissantes en particulier dans le domaine vibratoire et acoustique, ce qui conduit à l'ajout de matériaux amortissant. Le travail de recherche envisagé consiste en l'optimisation vibratoire des structures par l'ajout de patches viscoélastiques amortissants positionnés judicieusement. La principale fonction des viscoélastiques utilisés pour améliorer les performances vibro-acoustiques, est de fournir un mécanisme de dissipation de l'énergie mécanique. Cette atténuation du bruit et des vibrations provoque une conversion de l'énergie mécanique en énergie thermique, qui, après diffusion dans la structure, disparaitra par différents mécanismes d'échanges thermiques. Pour optimiser les positions et les formes des patches utilisés pour la réduction des niveaux vibratoires, une modélisation du comportement dynamique des structures patches doit être effectuée. La thermographie infrarouge permettant de mesurer les champs thermiques de surface peut alors mettre indirectement en évidence les zones de contraintes mécaniques qui sont apparues dans le matériau viscoélastique amortissant Ces mesures, associées à la modélisation thermomécanique des phénomènes, permettront alors de localiser les zones à traiter à l'aide de patches viscoélastiques avec un ajout minimum de poids et une efficacité maximale. Ce travail comporte un volet théorique avec le développement de modèles permettant de décrire le comportement thermomécanique des structures patchées et un volet expérimental avec la mise au point d'une méthodologie, basée pour l'utilisation de la caméra thermique, pour l'identification des zones à forte énergie de déformation. Les mesures seront réalisées sur des structures sollicitées mécaniquement à différentes fréquences. On déduira l'état de contrainte de l'ensemble des patchs positionnés se trouvant dans le champ de vision de la caméra thermique.

International audience; The phase diagram is an essential tool in material sciences for the synthesis and the understanding of materials behaviorand macroscopic properties. Many experimental techniques exist for the determination of a binary system phase diagram but they are all time-consuming. The IRT method (infrared thermography) allows the fast establishment of a preliminary phase diagram in order to accelerate the screening step often preceding new materials development. In this work, we are presenting the used method and the obtained results for a complex binary system of fatty acids. Our results are compared to literature data, DSC measurements and to results obtained with a thermodynamic model.; Le diagramme de phases, outil primordial en sciences des matériaux, sert à la synthèse, la compréhension des comportements et des propriétés macroscopiques des matériaux. De nombreuses techniques expérimentales existent pour déterminer un diagramme de phases d’un système binaire mais elles sont chronophages. La méthode IRT (Thermographie InfraRouge) permet d’établir rapidement un diagramme de phase préliminaire pour accélérer l’étape de "screening", qui précède souvent le développement d’un nouveau matériau. Dans ce travail, nous présentons la méthode utilisée et les résultats obtenus pour les diagrammes de phases de systèmes binaires de complexité croissante (transitions eutectique, péritectique etc.). Nos résultats sont comparés aux résultats obtenus dans la littérature, par mesure de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et grâce à un modèle thermodynamique.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du projet IGAR qui vise à caractériser thermiquement et chimiquement des torches à plasma. L'enjeu principal est la mesure des champs 3D de la température et du flux sans contact en vue de l'optimisation énergétique des torches. La connaissance du flux thermique est souvent primordiale dans certains domaines, citons à titre d'exemple le domaine de la construction, l'aéronautique, l'aérospatiale, la métrologie ..., cette connaissance du flux thermique peut: (i), permettre la réalisation de bilans thermiques, (ii), servir de données d'entrées à des modèles ou (ii), contrôler les procédés. Dans les travaux précédents, il existe de nombreuses méthodes d'estimation des sources de chaleur en fonction de la nature du transfert thermique : conduction, convection ou rayonnement; on s'intéressera dans cette étude uniquement aux méthodes inverses thermiques liées au transfert conductif. Différents capteurs de flux (pour des estimations du flux ponctuel ou spatialement répartie) ont déjà été développés auparavant en se basant sur différentes méthodes (méthodes inverses analytiques, méthodes inverses numériques, méthode du gradient de température spatiale ...). Ces capteurs sont tous conçus pour l'estimation de source dans la gamme spectrale de l'infrarouge. De plus, l'estimation simultanée de la répartition spatiale ainsi que l'amplitude (densité d'énergie) de la source est rarement atteint. Ici l'objectif est de développer un capteur de flux hyperspectrale en utilisant un film de carbone très fin et homogène appelé thermoconvertisseur hyperspectrale. Des études ont été faites auparavant sur le thermoconvertisseur et ont démontré sa capacité à absorber le rayonnement dans une très large gamme spectrale (du visible aux ondes radio) avec des proportionnalités différentes (selon la longueur d'onde). Ce capteur permettra d'estimer la répartition spatiale de la source ainsi que sa densité d'énergie. Dans cette communication, nous présenterons le montage expérimental ainsi que le modèle analytique et la méthode inverse utilisés. Ensuite, nous proposerons une méthode de calibration du thermoconvertisseur hyperspectrale afin de mettre en évidence l'aspect quantitatif du capteur, Enfin, nous présenterons des résultats obtenus par le capteur pour différentes sources (différentes gammes spectrales).

Depuis quelques années, les systèmes d'éclairage automobile sont constitués de dispositifs optoélectroniques, dans lesquels plusieurs diodes électroluminescentes (DEL) sont impliquées. Pour répondre aux nouvelles tendances du marché, les systèmes à LED sont remplacés par une seule LED haute luminance. Celle-ci émet jusqu'à dix fois plus de puissance optique que les LED classiques. L'énergie optique émise par le composant induit des densités de puissance thermique qui doivent être contrôlées thermiquement. De plus, les performances optiques et la fiabilité du composant sont directement liées à la température. Ensuite, une fois que la LED est intégrée dans son système optique, l'énergie lumineuse émise par le composant induit une concentration d'énergie à l'intérieur du système. En conséquence, le système optique s'auto-échauffe ce qui peut provoquer le début de sa défaillance. Il est donc crucial de prévoir comment l'énergie lumineuse interagit avec le système optique. Ainsi, des modèles numériques précis et robustes doivent être développés afin de prédire l'interaction lumière-matière et son couplage avec les autres modes de transfert de chaleur. Dans cet article, l'étude vise à développer et valider un modèle thermo-optique de LED haute luminance. L'approche adoptée consiste à résoudre les différents modes de transfert de manière couplée, en prenant en compte l'interaction rayonnement-matière. Dans un premier temps, l'approche numérique utilisée pour simuler l'interaction rayonnement-matière dans le logiciel commercial FVM FloEFD™ a été confrontée à une solution analytique de référence. Une fois la validation de la méthode numérique finalisée, la caractérisation optique complète du composant a été réalisée. Pour cela, un spectroradiomètre équipé d'une sphère intégrante a été utilisé. Il permet de mesurer l'énergie lumineuse émise ainsi que le spectre d'émission des LEDs. Cette caractérisation permet d'identifier les paramètres physiques jouant un rôle clé en vue de construire le modèle d'émission des LEDs. Un tel modèle a été développé et intégré dans le logiciel commercial FVM FloEFD™. Cela permet de résoudre à la fois les transferts de chaleur conducto-convecto-radiatifs et l'interaction rayonnement-matière de manière couplée. Pour valider un modèle aussi complexe, une approche expérimentale a été conçue, basée sur la thermographie infrarouge. Une plaque est placée entre la LED et le dispositif IR et reçoit l'éclairement émis par le composant optoélectronique. Les résultats de la simulation thermo-optique ont ensuite été comparés aux données expérimentales, en termes de champs de température et de profils de température. Le modèle de simulation est prédictif des phénomènes physiques obtenus expérimentalement. Le modèle d'émission des LED couplé aux trois modes de transfert de chaleur peut ainsi être utilisé avec une précision acceptable.

International audience; Experimental measurements by thermocouples and infrared thermography are made in the intercooler of a supercharged spark-ignition engine (engine displacement: 1.2L, compression ratio: 10.5:1, power: 95.6kW) for several engine operating points. A calculation method is developed to define locally the fluid thermal properties (density, specific heat, dynamic viscosity, etc, …) as a function of temperature. Following, local heat transfer coefficient and Nusselt number are determined.; Des mesures par thermocouples et thermographie infrarouge sont réalisées sur le refroidisseur d’air suralimenté d’un moteur à allumage commandé (cylindrée : 1,2 L, taux de compression : 10,5:1, puissance : 95,6 kW) pour plusieurs points de fonctionnement moteur. Une méthode de calcul est développée pour caractériser localement les propriétés thermiques du fluide (masse volumique, chaleur spécifique, viscosité dynamique, etc, …) selon la température pour ensuite déterminer le coefficient de transfert de chaleur et le nombre de Nusselt.

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

The mechanisms driving animal personality (i.e., consistent individual differences inbehavior across time and contexts) are still poorly understood. Recently, it has been proposed thatpersonality traits may emerge from individual differences in emotional reactions. This thesisaimed to investigate how exploration tendency, one of the most frequently studied personalitytraits, is related to consistent individual differences in emotions in different age classes, using tworodent species of wild origin. In each chapter, we focused on one component of an emotionalreaction (respectively, behavior, cognition and physiology), to assess either valence (i.e., positiveor negative) or arousal (i.e., high or low) of the emotional experience. First, we showed thatisolation call rate could be used to phenotype emotional profiles of young house mice, as pups’call rate was consistent over days and across three stressful situations. However, call rates werenot associated with exploration tendency during adulthood. Second, our results suggested that ahigher exploration tendency might be associated with a higher tendency to express negativeaffective states (i.e., a more negative judgement bias). Third, using infrared thermography, wefound that fast explorative mound-building mice were characterized by a stronger sympatheticreactivity, as expressed by lower peripheral tail temperatures, than slow explorers shortly after abrief handling procedure. Overall, the findings of this research project contribute to theunderstanding of the emotional basis of personality traits and highlight the, Les mécanismes qui sous-tendent la personnalité animale (c.-à-d., les différences individuelles de comportement stables à travers le temps et les contextes) sont encore mal compris. Il a été suggéré que la personnalité pourrait émerger à partir de différences individuelles dans les réactions émotionnelles. Cette thèse a pour objectif d’étudier comment la tendance à l’exploration, l’un des traits de personnalité les plus étudiés, est liée aux différences individuelles d’émotions, à différentes classes d’âge chez deux rongeurs d’origine sauvage. Chaque chapitre aborde un composant d’une réaction émotionnelle (comportement, cognition et physiologie), afin d’évaluer la valence ou l’intensité de l’expérience émotionnelle. Tout d’abord, nous avons montré que le taux d’appels d’isolement pouvait être utilisé pour caractériser les profils émotionnels de jeunes souris domestiques, celui-ci étant stable durant trois jours et dans trois situations stressantes. Deuxièmement, nos résultats ont suggéré qu’une tendance plus forte à l’exploration pourrait être liée à une plus grande tendance à exprimer des états affectifs négatifs (c.-à-d., un biais de jugement plus négatif).Troisièmement, nous avons constaté que les souris glaneuses plus exploratrices étaient caractérisées par une réactivité plus forte du système sympathique, exprimée par des températures périphériques de la queue plus basses, peu de temps après une procédure de manipulation brève. Dans l'ensemble, les résultats de ce projet de recherche contribuent à la compréhension de la base émotionnelle des traits de personnalité et soulignent l'importance de prendre en compte l'individualité lors de l'évaluation des émotions.

La torche à plasma est un type de source qui génère de très hautes température et qui est essentiellement utilisée dans des applications de traitement de surface et du traitement ultime des déchets. L'optimisation énergétique de cette torche nécessite la connaissance de sa température en tout point. Néanmoins, la mesure des hautes températures est difficilement accessible et nécessite obligatoirement l'utilisation de techniques non-intrusives (sans contact) [1]. Par conséquent, les techniques reposant sur les lois du rayonnement thermiques fournissent un moyen adéquat pour remédier à ce problème. On souhaite dans notre cas développer une méthode permettant de mesurer les hautes températures en s'appuyant sur la spectroscopie infrarouge (IR). L'idée est d'éclairer une flamme par une source IR multispectrale et de mesurer le rayonnement émit par une caméra de type lointain-IR dans la gamme spectrale [7-11~$\unit{\mu m}$]. La caméra considère que l'émissivité des corps est identique à celle du corps noir, d'où la nécessite de déterminer cette grandeur afin d'accéder à la vrai luminance [2]. La méthode repose d'une part sur la loi de Kirchhoff dans les milieux semi-transparents qui se résume à $\tau$ + $\alpha$ = 1 ($\rho$ = 0 , reflexion nulle), où la transmissivité ($\tau$) est le rapport de l'énergie transmise sur l'énergie reçue, et l'absorptivité ($\alpha$) est le rapport de l'énergie absorbée sur l'énergie reçue, et d'autre part sur la loi de Stefan-Boltzmann qui relie la luminance totale du rayonnement à la température absolue d'un corps. Pour ce faire, trois acquisitions simultanées sont réalisées à l'aide d'un obturateur synchronisé avec la caméra : faisceau seul de la source IR, faisceau + émission propre de la flamme, émission propre de la flamme. Grâce à ces images, il est possible de remonter à la transmissivité hémisphérique totale $\tau$. Enfin, l'équilibre thermique permet de déduire l'émissivité hémisphérique totale qui vaut 1-$\tau$ afin de corriger les luminances que mesure la caméra IR et d'accéder à la température vraie de la flamme. Dans un premier temps, la méthode a été validée à l'échelle du laboratoire sur des flammes générées par des bruleurs et sera par la suite transposée sur des torches à plasma. On a constaté une thermo-dépendance de l'émissivité de la flamme qui atteint une température moyenne de 970 K. On s'attend de ce fait à une variation importante de cette émissivité dans le cas des torches à plasma qui atteignent 5000 K. \footnotesize{ \noindent ~[1] M. Romano M. Ryu J. Morikawa J. Batsale and C. Pradere. Simultaneous microscopic measurements of thermal and spectroscopic fields of a phase change material. Infrared Physics and Technology, 2016. \noindent ~[2] H. Philippe J. Cedelle I. Negreanu. Infrared technique for simultaneous determination of temperature and emissivity. Infrared Physics and Technology, 55, 2012.}

The building sector has a major role to play in the mitigation of greenhouse gas emissions. Indeed, residential and non-residential buildings account for 40% total energy consumption in the European union. In addition, given that 80% of building energy demand come from heating, thermal insulation is a domain with great potential for energy savings.The estimation of the thermal performance of a building usually relies on theoretical calculations. When in situ measurements are performed, the results often show some discrepancies with predictions: this is the so-called “performance gap”. Thus, it is important to distinguish the contribution of each element of the building envelope to the overall energy losses. In particular, “thermal bridges” (insulation irregularities) generate locally additional heat losses. They may also alter the thermal comfort of inhabitants as well as lead to mould growth issues.This thesis proposes several methods for the in situ estimation of heat losses in a building wall or in a thermal bridge. The methodology consists in applying an artificial thermal load to the wall and to analyze its transient response. This “active” approach is usually faster and less sensitive to weather conditions than standard steady-state methods. In practice, the indoor air is heated, and both the temperature and heat flux are measured on the wall surface. An inverse method then estimates the thermal resistance of the wall by fitting a model (direct model) to these transient measurements. The well-posedness of the inverse problem is assessed thanks to several mathematical tools. Some model reduction steps are required for the parameters of the direct model to be estimable with the desired uncertainty.In the case of a homogeneous wall, temperatures and heat fluxes are measured with contact sensors at one specific location. For a non-homogeneous wall or a thermal bridge, these local contact measurements are extrapolated to the rest of the wall thanks to infrared thermography and the quantification of the total heat transfer coefficient. For this purpose, several methods were developed to measure this coefficient in situ. Thanks to this extrapolation procedure, the inverse method can estimate the thermal resistance (or thermal transmittance) of an equivalent homogeneous wall having the same behavior as the real wall.The methods developed were validated on four experimental campaigns. Measurements were carried out in laboratory, in a climate chamber, and in situ. Different types of wall (heavyweight internally insulated wall, lightweight insulated wall) were tested. Several types of material-related thermal bridges were also investigated (mainly high-conductive materials in insulation systems). The results were compared to reference values obtained from steady-state measurements. Indeed, several methods for the characterization of thermal bridges in steady-state were compared: some are inspired from the literature, others are original., Le secteur du bâtiment a un rôle majeur à jouer dans la réduction des émissions de gazes à effet de serre. En effet, les bâtiments (résidentiels et non-résidentiels) représentent 40% de la consommation d’énergie totale en Europe. De plus, étant donné que 80% des besoins énergétiques des bâtiments proviennent du chauffage, l’isolation thermique représente un grand potentiel d’économies d’énergie. L’estimation des performances thermiques d’un bâtiment repose la plupart du temps sur des calculs théoriques. Quand des mesures de terrain son réalisées, les résultats montrent souvent des écarts par rapport aux prédictions. Ainsi, il est important de pouvoir distinguer les contributions de chaque élément de l’enveloppe du bâtiment aux déperditions totales. En particulier, les « ponts thermiques » (irrégularités et défauts dans l’isolation), génèrent localement des pertes supplémentaires. De plus, ils peuvent altérer le confort des habitants et engendrer de problèmes de développement de moisissures. Cette thèse propose plusieurs méthodes permettant de mesurer sur le terrain les déperditions thermiques à travers une paroi de bâtiment ou un pont thermique. La méthode consiste à chauffer artificiellement le mur et à analyser sa réponse transitoire à cette sollicitation. Cette approche, dite « active », est en général plus rapide et moins sensible aux conditions météorologiques que les méthodes en régime stationnaire habituelles. En pratique, l’air intérieur est chauffé, et la température et le flux thermique sont tous les deux mesurés à la surface du mur. Une méthode inverse estime ensuite la résistance thermique de la paroi en calant un modèle sur ces mesures (modèle direct). Le caractère bien-posé du problème inverse est évalué grâce à divers outils mathématiques. Des étapes de réduction de modèle sont nécessaires pour que les paramètres inconnus du modèle direct utilisé puissent être estimés avec une incertitude correcte.Dans le cas d’une paroi courante homogène, les températures et les flux sont mesurés à un endroit spécifique, supposé représentatif de l’ensemble du mur. Pour une paroi non-homogène ou un pont thermique, ces mesures locales par contact sont extrapolées au reste du mur grâce des mesures infrarouges et à la quantification du coefficient d’échange total en surface. A ces fins, plusieurs méthodes ont été développées pour mesurer ce coefficient sur le terrain. Grâce à cette procédure d’extrapolation, les méthodes inverses peuvent estimer la résistance (ou la transmittance) thermique d’un mur homogène équivalent ayant le même comportement que le mur réel.Les méthodes développées ont été validées sur quatre campagnes expérimentales. Des mesures ont été réalisées en laboratoire, en chambre climatique, puis en conditions réelles. Différents types de parois (mur porteur isolé par l’intérieur, paroi légère) ont été testés. Plusieurs types de ponts thermiques intégrés ont également été étudiés. Les résultats ont été comparés à des valeurs de référence obtenues grâce à des mesures en régime stationnaire. En effet, plusieurs méthodes pour la caractérisation des ponts thermiques en régime permanent ont été comparées : certaines proviennent de la littérature, d’autres ont été développées pendant cette thèse.

The latest technological improvements in low-cost infrared cameras have brought new opportunities for long-term infrastructures monitoring. The accurate measurement of surfaces' temperatures is facing the lack of knowledge of radiatives properties of the scene. By using multi-sensors instrumentation, the measurement model can be refined to get a better estimate of the temperature. To overcome a lack of sensors instrumentation, it is shown that online and free available climatic data can be used. Then, Bayesian methods to estimate simultaneously the emissivity and temperature have been developed and compared to literature's methods. A radiative exchange simulator of 3D scenes have been developed to compare those different methods on numerical data. This software uses the hardware acceleration as well as a GPGPU approach to reduce the computation time. As a consequence, obtained numerical results emphasized an advanced use of multi-spectral infrared thermography for the monitoring of structures. This simultaneous estimation enables to have an estimate of the temperature by infrared thermography with a known uncertainty.; L'utilisation de caméras infrarouges bas coûts pour la surveillance long-terme d'infrastructures est prometteuse grâce aux dernières avancées technologiques du domaine. Une mesure précise de la température des surfaces observées in-situ se heurte au manque de connaissance des propriétés radiatives de la scène. L'utilisation d'une instrumentation multi-capteurs permet d'affiner le modèle de mesure afin d'obtenir une estimation plus précise de la température. A contrario, il est montré qu'il est toujours possible d'exploiter des données climatiques en ligne pour pallier un manque de capteur. Des méthodes bayésiennes d'estimation conjointe d'émissivité et de température sont ensuite développées et comparées aux méthodes de la littérature. Un simulateur d'échanges radiatifs diffus de scènes 3D a été implémenté afin de tester ces différentes méthodes. Ce logiciel utilise l'accélération matérielle de la machine pour réduire les temps de calcul. Les résultats numériques obtenus mettent en perspective une utilisation avancée de la thermographie infrarouge multi-spectrale pour la surveillance de structures. Cette estimation conjointe permet alors d'obtenir un estimé de la température par thermographie infrarouge avec une incertitude connue.

Non Destructive Testing (N.D.T.) of materials and structures is a very important industrial issue in the fields of transport, aeronautics and space and in the medical domain. Active infrared thermography is a N.D.T. method that consists in providing an external excitation to cause an elevation of temperature field in the material and then to evaluate the resulting temperature field at the surface. However, thermal exciters used (flash lamps, halogen, lasers) act only on the surface of the sample. Several energy conversion systems can on the other hand lead to the generation of volumetric sources: the phenomena of thermo-acoustic, thermo-induction, thermomechanic or thermochemistry can be cited. For example, ultrasonic waves can generate volumetric heat sources if the material is viscoelastic or if there is a defect. The reconstruction of these sources is the first step for the quantification of parameters responsible of the heating. Characterizing a heat source means reconstructing its geometry and the power it generates. For example, a defect in a structure and / or the viscoelasticity of a material can be detected and quantified by this technique if it acts directly on temperature field. However, identification of volumetric heat sources from surface temperature fields is a mathematical ill-posed problem. The diffusive nature of the temperature is the main cause. In this work, the 3D reconstruction of the volumetric heat sources from the resulting surface temperature field, measured by InfraRed, is studied. First, an analysis of the physical problem enables to specify the limits of the reconstruction. In particular, a criterion on achievable spatial resolution is defined and a reconstruction limitation for in-depth sources is highlighted. Then, a probabilistic approach for the reconstruction is proposed and compared to existing inverse methods. The computation time and noise sensitivity are studied for each of these methods. Numerical and experimental applications will thus be presented to illustrate the results.; L'évaluation et le contrôle non destructifs (E.C.N.D.) des matériaux et des structures sont une problématique industrielle très importante dans les domaines du transport, de l'aéronautique et du spatial, et dans le milieu médical. La thermographie infrarouge active est une technique d'E.C.N.D qui consiste à apporter une excitation extérieure afin d'entraîner une élévation de température dans le matériau, puis à évaluer le champ de température résultant à la surface. Cependant, les excitateurs thermiques utilisés (lampes flash, halogènes, lasers) agissent uniquement sur la surface du matériau. Plusieurs systèmes de conversion d'énergie peuvent en revanche mener à l'apparition de sources volumiques : on peut citer en particulier les phénomènes de thermo-acoustique, de thermo-induction, de thermomécanique ou de thermochimie. Par exemple, une excitation par ondes ultrasonores peut entraîner des sources thermiques volumiques si le matériau est viscoélastique ou s'il y a présence de défaut. La reconstruction de ces sources est donc la première étape permettant de remonter aux paramètres responsables de l'échauffement. Caractériser une source thermique consiste à reconstruire sa géométrie et la puissance qu'elle génère. Cependant, l'identification de sources thermiques volumiques par la mesure des champs de température de surface est un problème mathématiquement mal posé. Le caractère diffusif de la température en est le principal responsable. Dans ce travail, la reconstruction 3D des sources volumiques à partir du champ de température résultant à la surface, mesuré par InfraRouge, est étudié. Tout d'abord, une analyse du problème physique permet de spécifier les limites de la reconstruction. En particulier, un critère sur la résolution spatiale atteignable est défini et une limitation de reconstruction pour les sources en profondeur est mise en lumière. Ensuite, une méthode de reconstruction par approche probabiliste est proposée et comparée aux méthodes d'inversions existantes. Le temps d'exécution et la sensibilité au bruit de mesure sont étudiés pour chacune de ces méthodes. Des applications numériques et expérimentales seront enfin présentées pour illustrer les résultats.

International audience; Given the increasing use of composite materials in the transportation industry, several experimental protocols have been proposed to give access to the measurement and the quantification of the matrix cracking mechanisms in composite laminates. Although the reliability of these different protocols applied to different kinds of quasi-static loads is no longer to be proven, these approaches are no longer possible for medium speed loadings. The crack density analysis under various loading levels or the analysis of material degradation under a frozen state of stress are no longer possible at high speed loading. The experimental approach proposed in this study is based on the detection of the cracking mechanisms by infrared thermography in the context of an high speed and monotonous tensile load until failure. Over a wide range of speeds and considering different ply thicknesses, the objective is to evaluate the capability of this method to capture the occurrence of the degradation mechanism. First, the simplicity of this methodology in the direct analysis of crack growth as a function of a stress state is presented. In a second step, the influence of velocity and thickness effects on cracking density is presented.; Suite à l’utilisation accrue des matériaux composites dans l’industrie des transports, de nombreux protocoles expérimentaux ont été proposés afin d’avoir accès à la mesure et à la quantification du mécanisme de fissuration matricielle dans les stratifiés composites. Bien que la robustesse de ces différents protocoles appliqués à différents types de sollicitations quasi-statiques ne soit plus à prouver, ces démarches sont difficilement envisageables dans le cadre d’une sollicitation à hautes ou moyennes vitesses. L’analyse in situ de la densité de fissures suivant de multiples niveaux de chargement ou encore l’analyse ex situ de la dégradation du matériau suivant un état figé de contraintes ne sont plus réalisables lors d’un chargement à hautes vitesses. L’approche expérimentale proposée dans cette étude repose ainsi sur la détection du mécanisme de fissuration par thermographie infrarouge dans le cadre d’une sollicitation de traction à haute vitesse et monotone jusqu’à rupture. Suivant une large gamme de vitesses et en considérant différentes épaisseurs de stratification, l’objectif consiste à évaluer la capacité de cette méthode à capturer l’apparition du mécanisme de dégradation. Dans un premier temps, la simplicité qu’offre cette méthodologie dans l’analyse directe de la croissance de fissures en fonction d’un état de contrainte est présentée. Dans un second temps, l’influence des effets de vitesses et d’épaisseurs sur la densité de fissuration est présentée.

International audience; Fire-induced decomposition of composite materials involves complex and coupled multi-physics phenomena experienced for instance in standard tests (cone calorimeter, FAR 25.856(b):2003 and ISO 2685:1998(e)). It is proposed to address this issue in a simplified laboratory facility using a gas burner embedded with coupled measurement techniques to assess all desired physical quantities. A focus is given in this study on non-intrusive (no coating required) DIC and infra-red thermography measurements. Displacement and temperature of the unexposed surface were accurately measured as a function of time to investigate the 3D fire behaviour of a composite laminate used in the aircraft industry. Those complementary measurements offer relevant and correlated information to identify the damage mechanisms.

International audience; Given the increasing use of composite materials in the transportation industry, several experimentalprotocols have been proposed to give access to the measurement and the quantification of the matrixcracking mechanisms in composite laminates. Although the reliability of these different protocolsapplied to different kinds of quasi-static loads is no longer to be proven, these approaches are no longerpossible for medium speed loadings. The crack density analysis under various loading levels or theanalysis of material degradation under a frozen state of stress are no longer possible at high speedloading. The experimental approach proposed in this study is based on the detection of the crackingmechanisms by infrared thermography in the context of an high speed and monotonous tensile loaduntil failure. Over a wide range of speeds and considering different ply thicknesses, the objective is toevaluate the capability of this method to capture the occurrence of the degradation mechanism. First,the simplicity of this methodology in the direct analysis of crack growth as a function of a stress stateis presented. In a second step, the influence of velocity and thickness effects on cracking density ispresented.; Suite à l’utilisation accrue des matériaux composites dans l’industrie des transports, de nombreuxprotocoles expérimentaux ont été proposés afin d’avoir accès à la mesure et à la quantification dumécanisme de fissuration matricielle dans les stratifiés composites. Bien que la robustesse de cesdifférents protocoles appliqués à différents types de sollicitations quasi-statiques ne soit plus à prouver,ces démarches sont difficilement envisageables dans le cadre d’une sollicitation à hautes ou moyennesvitesses. L’analysein situde la densité de fissures suivant de multiples niveaux de chargement ouencore l’analyseex situde la dégradation du matériau suivant un état figé de contraintes ne sont plusréalisables lors d’un chargement à hautes vitesses. L’approche expérimentale proposée dans cette étuderepose ainsi sur la détection du mécanisme de fissuration par thermographie infrarouge dans le cadred’une sollicitation de traction à haute vitesse et monotone jusqu’à rupture. Suivant une large gammede vitesses et en considérant différentes épaisseurs de stratification, l’objectif consiste à évaluer lacapacité de cette méthode à capturer l’apparition du mécanisme de dégradation. Dans un premiertemps, la simplicité qu’offre cette méthodologie dans l’analyse directe de la croissance de fissures enfonction d’un état de contrainte est présentée. Dans un second temps, l’influence des effets de vitesseset d’épaisseurs sur la densité de fissuration est présentée.

International audience; Given the increasing use of composite materials in the transportation industry, several experimental protocols have been proposed to give access to the measurement and the quantification of the matrix cracking mechanisms in composite laminates. Although the reliability of these different protocols applied to different kinds of quasi-static loads is no longer to be proven, these approaches are no longer possible for medium speed loadings. The crack density analysis under various loading levels or the analysis of material degradation under a frozen state of stress are no longer possible at high speed loading. The experimental approach proposed in this study is based on the detection of the cracking mechanisms by infrared thermography in the context of an high speed and monotonous tensile load until failure. Over a wide range of speeds and considering different ply thicknesses, the objective is to evaluate the capability of this method to capture the occurrence of the degradation mechanism. First, the simplicity of this methodology in the direct analysis of crack growth as a function of a stress state is presented. In a second step, the influence of velocity and thickness effects on cracking density is presented.; Suite à l’utilisation accrue des matériaux composites dans l’industrie des transports, de nombreux protocoles expérimentaux ont été proposés afin d’avoir accès à la mesure et à la quantification du mécanisme de fissuration matricielle dans les stratifiés composites. Bien que la robustesse de ces différents protocoles appliqués à différents types de sollicitations quasi-statiques ne soit plus à prouver, ces démarches sont difficilement envisageables dans le cadre d’une sollicitation à hautes ou moyennes vitesses. L’analyse in situ de la densité de fissures suivant de multiples niveaux de chargement ou encore l’analyse ex situ de la dégradation du matériau suivant un état figé de contraintes ne sont plus réalisables lors d’un chargement à hautes vitesses. L’approche expérimentale proposée dans cette étude repose ainsi sur la détection du mécanisme de fissuration par thermographie infrarouge dans le cadre d’une sollicitation de traction à haute vitesse et monotone jusqu’à rupture. Suivant une large gamme de vitesses et en considérant différentes épaisseurs de stratification, l’objectif consiste à évaluer la capacité de cette méthode à capturer l’apparition du mécanisme de dégradation. Dans un premier temps, la simplicité qu’offre cette méthodologie dans l’analyse directe de la croissance de fissures en fonction d’un état de contrainte est présentée. Dans un second temps, l’influence des effets de vitesses et d’épaisseurs sur la densité de fissuration est présentée.

International audience; Dans la gamme des vitesses lentes et quasi-statiques, la mesure de la densité de fissuration dans les matériaux composites stratifiés croisés à fait l’objet de nombreuses études. La plupart de ces techniques ont été utilisées dans le cadre de sollicitations cyclées où l’interruption de l’essai permet d’observer et de mesurer les mécanismes de dégradation du matériau au cours du chargement. Dans la gamme des vitesses dynamiques, le recours à de tels protocoles reste toutefois limité à cause de l’asservissement en boucle ouverte des moyens dynamiques. Dans ces travaux, afin de mesurer l’influence sur la cinétique de fissuration de l’augmentation de la vitesse vers des plages dynamiques, une technique de mesure non-intrusive par thermographie infrarouge (IR) est utilisée. Cette approche a notamment pu être utilisée pour mesurer l’évolution du dommage dans les composites soumis à des chargements statiques [1], de fatigues [2] et plus récemment à des chargements aux vitesses dynamiques intermédiaires [3]. Néanmoins, la détection et la quantification par thermographie IR de fissures transverses pour des chargements dynamiques restent encore peu étudiées dans la littérature du fait des limitations liées à la fréquence d’acquisition des caméras IR d’ancienne génération. Ces travaux proposent ainsi d’étendre l’analyse réalisée à basses vitesses dans les travaux de [4] à des vitesses de sollicitations dynamiques, par le biais de l’utilisation d’une caméra IR haute cadence (Telops FAST M3K). L’intérêt de la démarche présentée est double. Suivant un large spectre de vitesses de déformation, l’objectif est d’étudier l’évolution de la densité et de la dissipation calorifique du phénomène de fissuration transverse en fonction de l’augmentation de la vitesse de sollicitation et de l’épaisseur des échantillons. Le matériau de l’étude est un composite stratifié croisé carbone epoxy T700/M21 pour lequel l’influence de l’épaisseur sur la sensibilité à la vitesse est étudiée en faisant varier la séquence d’empilement ([0/90]s, [0/902]s et [0/903]s). L’ensemble des essais est réalisé à l’aide d’un vérin servohydraulique, sur des échantillons d’une longueur utile définie à 40 mm permettant de solliciter le matériau à des vitesses de déformation situées entre = 10-3 s-1et 101 s-1. Afin de minimiser la résolution spatiale et de maximiser la fréquence d’acquisition pour les hautes vitesses, le suivi de l’apparition du phénomène de fissuration transverse est réalisé uniquement suivant la tranche des échantillons testés. L’hypothèse associée à l’instantanéité de la propagation de fissure au travers de l’échantillon a pour cela été vérifiée à l’aide d’une méthode quantitative de suivi de la température suivant la largeur des éprouvettes (Figure 1(a)). Les premières tendances expérimentales préfigurent d’une relative insensibilité à la vitesse de la densité et de la cinétique de fissuration dans la gamme des basses vitesses pour la configuration [0/903]s(Figure 1(b)). Les analyses sont en cours de réalisation concernant les plus hautes vitesses et les différentes stratifications.

Simultaneous measurement of kinematic and thermal full fields are very important for thermomechanical procedures. Silicon-based cameras are widely used to perform real-time observation of the kinematic fields, mainly thanks to digital image correlation. Moreover, they are known to be as well sensitive in the near-infrared spectral range, thus the acquirement of thermal fields using silicon-based cameras is possible. However, there are two main problems for the silicon-based camera to obtain simultaneously kinematic and thermal fields. One is that in the near-infrared spectral range, a small temperature variation will lead to a large modification in the image gray level, which easily leads to poor quality images. Another is that digital image correlation needs a heterogeneous and contrasting surface, while the near-infrared thermography needs a homogeneous and constant surface. In this thesis, an innovative technique was proposed to automatically adjust the exposure time of the camera to obtain kinematically and thermally exploitable images whatever the temperature evolution occurs on the surface of the observed object. This technique was validated by different experiments, including blackbody heating experiments and realistic specimen heating experiments. Radiometric models of blackbody and specimen surfaces ware calibrated respectively. Based on the radiometric models, thermal fields have been reconstructed on the kinematically and thermally exploitable images. High temperature tube ballooning experiment is conducted to perform both kinematic and thermal fields. Global digital image correlation was performed to obtain kinematic fields. To perform near-infrared thermography on the specimen surface, radiometric model is calibrated based on portions of the brightest pixels. In this case 20% of the brightest pixels are used to perform radiometric model calibration. Based on the radiometric model using 20% of the brightest pixels, the thermal fields are reconstructed. Combined with the known coordinates of kinematic fields by digital image correlation, the thermal fields at the same coordinates as kinematic fields can be obtained., La mesure simultanée des champs cinématiques et thermiques est très importante pour les procédures thermomécaniques. Les caméras à base de silicium sont largement utilisées pour l'observation en temps réel des champs cinématiques, principalement grâce à la corrélation d'images numériques. De plus, ils sont aussi connus pour sa sensibilité dans le spectre du proche infrarouge, ce qui permet d’acquérir des champs thermiques à l’aide d’une caméra à base de silicium. Cependant, pour la caméra à base de silicium, il y a deux problèmes principaux d’obtenir simultanément des champs cinématiques et thermiques. D’abord, dans le spectre du proche infrarouge, une petite variation de température entraînera une modification importante du niveau de gris de l'image, ce qui entraînera facilement une mauvaise qualité des images. Deuxième, la corrélation d’images numériques nécessite une surface hétérogène et contrastée, tandis que la thermographie dans le proche infrarouge nécessite une surface homogène et constante. Dans cette thèse, une technique innovante a été proposée pour ajuster automatiquement le temps d'exposition de la caméra afin d'obtenir des images exploitables pour l’analyse cinématique et thermique, quel que soit l'évolution de température à la surface de l'objet observé. Cette technique a été validée par expériences différentes, notamment des expériences de chauffage d’un corps noir et des expériences de chauffage d’un échantillon réel. Les modèles radiométriques du corps noir et de la surface des échantillons calibrent respectivement. Basé sur les modèles radiométriques, des champs thermiques ont été reconstruits sur les images exploitables pour l’analyse cinématique et thermique. L'expérience à haute température est réalisée pour le ballonnement des tubes où les champs cinématiques et thermiques sont observés. La corrélation d'images numériques a été effectuée globalement afin d'obtenir des champs cinématiques. Pour effectuer la thermographie du proche infrarouge sur la surface de l’échantillon, le modèle radiométrique est étalonné selon une partie des pixels les plus brillants. Dans ce cas, 20% des pixels les plus brillants sont utilisés pour effectuer l'étalonnage des modèles radiométriques. Basée sur le modèle en utilisant 20% des pixels plus brillants, les champs thermiques sont reconstruits. Combiné avec les coordonnées connues du champ cinématique par corrélation d'images numériques, le champ thermique et le champ cinématique dans les mêmes coordonnées peut être obtenu.