Caractérisation des interfaces colle/substrat d'assemblages collés: application aux structures hydroliennes.

Du fait de la complexité de leur mise en place et de leur maintenance sur site, la durée de vie des systèmes d'exploitation des Energies Marine Renouvelables (EMR), doivent pouvoir atteindre 15 ans. La durabilité de leur structure demeure donc, un enjeu majeur. La fabrication de ces structures repose sur des combinaisons de matériaux souvent assemblés par collage structural. La tenue à long terme (fatigue, résistance à l'environnement marin) de ce type de structures hybrides reste encore mal connue. C'est pourquoi l'objectif du projet ANR France Energies Marines INDUSCOL, dans lequel s'inscrit ce travail, porte sur le développement de règles de conception et de maintenance des systèmes EMR. Les problématiques clés sont : d'une part, la prédiction de la durabilité des structures EMR et d'autre part, l'élaboration d'outils d'instrumentation d'éléments structuraux hydroliens. Des travaux menés sur le vieillissement en milieu marin des colles bi-composant époxy ont soulevé des problématiques liées aux phénomènes mécaniques ayant lieu au niveau des interfaces, i.e. entre le joint de colle et les différents substrats [Bordes, 2009 ; Arnaud, 2014]. Ces phénomènes menant soit à une rupture cohésive (au sein du joint de colle), soit une rupture adhésive (à l'interface entre le joint de colle et le substrat) doivent être étudiés de manière approfondie. En effet, l'altération des propriétés d'adhésion peuvent entrainer une rupture adhésive qui réduit alors significativement la tenue mécanique de l'assemblage collé. Dans un premier temps, nous proposerons de caractériser le comportement mécanique de la colle utilisée par des essais sur éprouvettes massiques (""bulk""). Les paramètres d'une loi de comportement viscoélastique viscoplastique seront alors validés par des essais de type ARCAN modifié sur des assemblages aluminium/colle/aluminium. L'influence d'une exposition à un vieillissement hydrique sur les paramètres matériaux sera ensuite étudiée par ces essais massiques afin de décrire le comportement d'assemblages collés vieillis. Dans un second temps, une instrumentation à c?ur de ces assemblages sera proposée afin de caractériser les propriétés mécaniques des interfaces. Une application de ce type d'instrumentation sera ensuite mise en place pour un « monitoring » d'assemblages sur des structures d'hydroliennes en service.   Références Bordes, Mélanie. 2009. Etude du vieillissement des liaisons adhésives en milieu marin pour application off-shore. 'Institut National des Sciences Appliquées de Lyon. 2009. Thèse de doctorat. Arnaud, Nicolas. 2014. Analyse de l'effet du vieillissement en milieu humide sur le comportement mécanique d'adhésifs en assemblages sous sollicitations multiaxiales. Université de Bretagne Occidentale. 2014. Thèse de doctorat

Comportement d'une colle structurale sous chargement cyclique : application aux structures composites collées

Le potentiel du collage sous son aspect structural est de plus en plus utilisé en particulier pour les structures composites. L’une des principales exigences d’utilisation d’un adhésif est son aptitude à conserver sa capacité à supporter des efforts, appliqués le plus souvent de manière répétée, tout au long de sa durée de vie en service. Néanmoins peu d’études portent sur le comportement en fatigue d’assemblages structuraux alors que sa connaissance demeure indispensable en vue d’établir des critères de dimensionnement pertinents. Dans le cadre de ce travail, nous proposons de nous intéresser au comportement d’assemblages collés sous chargements cycliques. Ce projet visant à terme au développement d’outils d’aide à la conception, au dimensionnement et à la tenue en service pour des applications éoliennes. Sur le plan expérimental, un dispositif Arcan modifié a été utilisé pour analyser le comportement de l’adhésif sous chargement cyclique. Celui-ci permet de solliciter le joint de colle dans un assemblage pour différents types de chargement en traction/compression-cisaillement. La stratégie expérimentale s’appuie sur un dispositif de mesure sans contact en temps réel par stéréo-corrélation d’images 3D. Les échantillons collés, dont l’épaisseur du joint est de 200 µm, utilisent des géométries spécifiques aux extrémités du joint de colle pour limiter les effets de bords. Ces becs réduisent les concentrations de contraintes et ainsi le risque de fissuration au niveau des bords libres du joint de colle. Sur le plan numérique, un modèle visco-élasto-plastique a permis de décrire le comportement cyclique de l’adhésif dans le cas de sollicitations en cisaillement. La stratégie repose sur l’identification des paramètres visqueux non-linéaires du modèle à partir d’un essai de relaxation-fluage ainsi que la déformation à rupture. Le résultat de cette analyse permet alors de prédire le comportement de l’adhésif sous sollicitation cyclique ainsi que la durée de vie associée

Anthropocène : Plan B, création de connaissances pour répondre aux enjeux sociétaux de manière soutenable dans les limites planétaires

De nombreuses recherches et en particulier celles sur les limites planétaires ont montré que nous dépassons actuellement plusieurs limites globales, ce qui questionne fortement la soutenabilité de nos sociétés contemporaines à forte empreinte écologique. Cette prise de conscience se généralise et a fait croître à une vitesse importante les attentes sociétales de visions alternatives à un futur basé sur le seul progrès technologique et/ou une croissance économique infinie.Nous souhaitons faire face à ces constats et aux attentes qu’ils génèrent, sans greenwashing et sans nous en remettre à une croissance verte que nous savons impossible depuis longtemps et notamment par les travaux commandités par le Club de Rome. Impossibilité qui a été rappelée récemment à notre mémoire par une note de l’UE. Pour cela nous souhaitons engager l’UGA dans la construction, sur le long terme, d’une communauté scientifique transdisciplinaire. Nous proposons de développer des recherches complémentaires et alternatives à celles basées sur la double hypothèse d’un éternel progrès technologique et d’une croissance économique qui serait nécessairement vertueuse sur le plan social. Ces recherches auront pour objectif principal d’appréhender la dimension systémique et complexe des questions de dépassement écologique.Pour cela nous savons que nous pouvons d’ores et déjà appuyer notre démarche sur plusieurs collectifs de personnels et d’étudiants nés spontanément dans différentes structures de l’UGA. Leur diversité de profils et de disciplines constitue un atout précieux pour construire une approche transdisciplinaire. Nous pensons donc qu’il est utile et pertinent d’essayer de fédérer ces initiatives dans une démarche collective commune de production de connaissances

Analyse du comportement cyclique d'un adhésif dans un assemblage dans le cadre d'applications éoliennes offshores

Estimating capacities of adhesives to endure repetitive loadings is an essential point to perform fatigue assessments. Nevertheless, few studies have been performed on the cyclic behaviour of adhesively bonded structures. Moreover, fatigue crack initiation is less studied for adhesives than the fatigue crack propagation. Fatigue behaviour is mainly analysed using lap-shear type specimens, which are associated with complex stress states and stress concentrations. The aim of this work is to develop a predictive tool describing the cyclic behaviour of an adhesive in an assembly under fatigue loading using an experimental approach based on modified Arcan tests. Such a device is associated with low edge effects and a maximum stress state in the centre of the adhesive. Accurate experimental results under monotonic, creep and cyclic loading are presented for several load amplitudes, mean loads and loading rates. For a two-component polyurethane SikaForce®-7817 L60 MR adhesive, experimental results led to reproducible behaviour. These results underline that the evolutions of the non linear strains strongly depend on the loading type. This behaviour is well described using a visco-elastic-visco-plastic model with non-linear viscous parameters. This model, implemented in 3D finite element simulations, allows analysing the influence of viscosity. In order to limit the experimental test time the inverse identification of the model parameters is performed from modified Arcan creep-relaxation tests. The finite element simulations of bonded structures allowing an efficient description of the cyclic behaviour and using an adequate failure criterion based on the viscous strains evolutions, a validation on fatigue life predictions is performed. This work is dedicated to the study of fatigue of bonded structures in offshore windmills applications. From this strategy a fatigue life estimation of composite structures tests and on an application test is proposed.L’une des principales exigences d’utilisation d’un adhésif est son aptitude à conserver sa capacité à supporter des efforts, appliqués de manière répétée, tout au long de sa vie en service. Toutefois, on dénombre peu d’études sur le comportement en fatigue des assemblages collés. De plus, ces études concernent majoritairement la propagation de fissures et non l'amorçage. Le comportement en fatigue d’assemblages collés est généralement caractérisé grâce à des essais simple-recouvrement auxquels sont associés des états de contrainte complexes présentant de fortes concentrations de contrainte. Le but de ce travail est de développer un outil prédictif du comportement cyclique d’un adhésif dans un assemblage soumis à un chargement de fatigue, en utilisant des essais basés sur l’utilisation d’un montage Arcan modifié. Ce type de montage utilise des éprouvettes générant un état de contrainte avec peu d’effets de bord et un maximum au centre du joint de colle. Une base expérimentale constituée d'essais monotones, cycliques et de fluage pour différents modes de chargement sont présentés. Les résultats expérimentaux concernant un adhésif bi-composant polyuréthane SikaForce®-7817 L60MR permettent de caractériser un comportement reproductible. Ces résultats soulignent une évolution non-linéaire des déformations et fortement dépendante du type de chargement. Ce comportement peut être décrit par l’utilisation d’un modèle visco-élastique-visco-plastique. Implanté dans un code de calcul par éléments finis, ce modèle a permis d’analyser l’influence des phénomènes visqueux. Afin de limiter les temps d'essais, une identification inverse des paramètres a été menée à partir d'une campagne d'essais Arcan en fluage/recouvrement. Les simulations par éléments finis ont permis de décrire le comportement cyclique de structures collées et en utilisant un critère de rupture pertinent, d'effectuer un calcul de durée de vie à l'amorçage d'une fissure. Ce travail a été appliqué à l’étude du comportement en fatigue d'assemblages collés pour applications éoliennes offshores. Aussi, à partir de la stratégie développée, des estimations de la durée de vie de structures composites collés ainsi que d’un cas d’application représentatif ont été réalisées

Politique d'intégration logicielle pour systèmes embarqués multi-niveaux

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Mathématiques rech (751052111) / SudocSudocFranceF

Regulation of RhoGTPases family : implication in cell migration and invasion

Les GTPases de la famille Rho sont les principaux régulateurs du remodelage du cytosquelette d’actine lors de la migration et l’invasion cellulaire. En particulier, deux membres de cette famille sont importants dans ce processus : les GTPases RhoA et Rac1. En effet, il existe une balance d’activité de ces GTPases, responsables respectivement de la contraction cellulaire et de la formation d’extensions cytoplasmiques, des étapes clefs de la migration. L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier la régulation de ces protéines dans la migration et l’invasion cellulaire. Pour cela, plusieurs stratégies ont été entreprises. Tout d’abord, une étude structure/fonction de la protéine p190RhoGAP-A (p190A), un des régulateurs majeurs de la GTPase RhoA, a été réalisée. Cette étude a permis de mettre en évidence un domaine, appelé PLS pour « protrusion localization sequence », permettant à cette protéine de se localiser au niveau des extensions membranaires appelées « replis membranaires » et « lamellipodes » où RhoA est régulée localement. D’autre part, un mutant délété de ce domaine, appelé PLSp190A, ne peux pas se localiser au niveau de ces structures et a un impact négatif sur leur formation et la migration cellulaire. De plus, l’analyse de ce mutant a révélé que le domaine PLS était impliqué dans la régulation négative de p190A. Ainsi, nous avons mis en évidence un nouveau domaine de p190A responsable de sa localisation intracellulaire et de sa fonction. La deuxième partie de ce travail de thèse a été consacrée à la mise en place d’un outil de mesure de l’activité des GTPases Rho par la technologie Alphascreen. Ce test a permis de mesurer l’activité de Rac1 in vitro et in cellulo mais a également été appliqué à un crible en vue d’identifier de nouvelles molécules régulatrices de Rac1. Ainsi, ce travail de thèse, en abordant par plusieurs angles la régulation des GTPases de la famille Rho, a permis d’apporter des informations et des outils pour la compréhension des mécanismes complexes régissant la capacité des cellules à se mouvoir dans leur environnement.RhoGTPases are major regulators of the actin cytoskeleton during cell migration and invasion. Particularly, the two members of the RhoGTPase family, RhoA and Rac1 play important roles in these processes. Indeed, a reciprocal balance between these GTPases’activity that leads to cell contraction and cell protrusion formation, determines cell movement. The aim of this PhD thesis was to study the regulation of RhoA and Rac1 during cell migration and invasion. To this end, various strategies were undertaken.We first performed a structure/function analysis of p190RhoGAP-A (p190A), a major negative regulator of RhoA. This led to the identification of a protrusion localization sequence (“PLS”) necessary and sufficient for p190A targeting to actin-based structures. A p190A mutant deleted of the PLS domain (PLS), does not localize to ruffles and lamellipodia, where RhoA is locally regulated during cell migration. This analysis also revealed that the PLS is required for the negative regulation of p190A activity. Finally, p190APLS expression has a dominant negative effect on the formation of actin protrusions and cell migration. Thus, we identified a novel functional domain of p190A required for its proper subcellular localization and functions. The second part of this PhD thesis was focused on the design of an Alphascreen technology-based assay to study GTPases activity. This assay allowed the measurement of Rac1 activity in vitro and in cellulo. Moreover, we used this assay to screen for new regulators of Rac1 activity. In conclusion, this work provides new insights and new tools for the understanding of RhoGTPase involvement in cell migration

Optimisation des capacités de franchissement des robots mobiles hybrides "roues-pattes"

On considère qu'un robot est en mesure de franchir un obstacle s'il est capable, pour chaque configuration géométrique des contacts rencontrée durant le franchissement, d'équilibrer les actions extérieures qu'il subit tout en préservant l'adhérence des contacts. Notre approche consiste à optimiser la répartition des efforts de contact afin de maximiser un critère qualifiant la performance du franchissement. Pour cela, nous mettons à profit deux caractéristiques des robots poly-articulés. D'une part, la redondance d'actionnement permet l'application de forces internes modifiant la répartition des efforts entre les différents points de contact. D'autre part, la redondance cinématique permet de changer la position du point d'application des forces de gravité en déplaçant le centre de masse relativement à la position des contacts, modifiant ainsi l'espace des solutions au problème de distribution des forces.Le critère utilisé qualifie la robustesse du franchissement vis-à-vis des incertitudes de la commande en efforts. Elle est choisie à partir d'une analyse comparative des différents critères utilisés dans le domaine de la préhension dextre. L'algorithme de commande que nous développons permet le contrôle simultané des mouvements du robot et des efforts aux contact. Il est d'abord validé par une série de simulations dynamiques puis vérifié sur le prototype de robot hybride HyLoS 2. Ce robot à 4 "roues-pattes" possède 16 ddl et est en mesure de franchir un obstacle représenté par une pente de 60\char6 ayant une hauteur de 19 cm alors que le rayon de ses roues est de 7 cm.The research presented in this thesis report focuses on the optimization of crossing capabilities for "wheel-legged" hybrid mobile robots. We consider that a robot is able to overcome an obstacle if he is able, for each geometric configuration of the contact points encountered during the crossing , to balance the external forces applied to it while maintaining contact adhesion. Our approach consist in using two features of poly-articulated robots in order to optimize the distribution of contact forces. Firstly, the actuation redundancy allows the application of internal forces. Secondly, the kinematic redundancy allows to change the CoM position, changing the set of possible solutions to the force distribution problem. The criterion used for the optimization measures the contacts stability robustness relatively to uncertainties in the force control. It was chosen based on a comparative analysis of different criteria used in the field of grasping. The resulting control algorithm allows for simultaneous control of both robot movements and contact forces. Experimental results on robot HyLoS 2 show that the algorithm allow for the crossing of an obstacle represented by a slope of 60\char6 with a height of 19 cm, while the wheels radius is only 7 cm.PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Regulation of RhoGTPases family : implication in cell migration and invasion

Les GTPases de la famille Rho sont les principaux régulateurs du remodelage du cytosquelette d’actine lors de la migration et l’invasion cellulaire. En particulier, deux membres de cette famille sont importants dans ce processus : les GTPases RhoA et Rac1. En effet, il existe une balance d’activité de ces GTPases, responsables respectivement de la contraction cellulaire et de la formation d’extensions cytoplasmiques, des étapes clefs de la migration. L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier la régulation de ces protéines dans la migration et l’invasion cellulaire. Pour cela, plusieurs stratégies ont été entreprises. Tout d’abord, une étude structure/fonction de la protéine p190RhoGAP-A (p190A), un des régulateurs majeurs de la GTPase RhoA, a été réalisée. Cette étude a permis de mettre en évidence un domaine, appelé PLS pour « protrusion localization sequence », permettant à cette protéine de se localiser au niveau des extensions membranaires appelées « replis membranaires » et « lamellipodes » où RhoA est régulée localement. D’autre part, un mutant délété de ce domaine, appelé PLSp190A, ne peux pas se localiser au niveau de ces structures et a un impact négatif sur leur formation et la migration cellulaire. De plus, l’analyse de ce mutant a révélé que le domaine PLS était impliqué dans la régulation négative de p190A. Ainsi, nous avons mis en évidence un nouveau domaine de p190A responsable de sa localisation intracellulaire et de sa fonction. La deuxième partie de ce travail de thèse a été consacrée à la mise en place d’un outil de mesure de l’activité des GTPases Rho par la technologie Alphascreen. Ce test a permis de mesurer l’activité de Rac1 in vitro et in cellulo mais a également été appliqué à un crible en vue d’identifier de nouvelles molécules régulatrices de Rac1. Ainsi, ce travail de thèse, en abordant par plusieurs angles la régulation des GTPases de la famille Rho, a permis d’apporter des informations et des outils pour la compréhension des mécanismes complexes régissant la capacité des cellules à se mouvoir dans leur environnement.RhoGTPases are major regulators of the actin cytoskeleton during cell migration and invasion. Particularly, the two members of the RhoGTPase family, RhoA and Rac1 play important roles in these processes. Indeed, a reciprocal balance between these GTPases’activity that leads to cell contraction and cell protrusion formation, determines cell movement. The aim of this PhD thesis was to study the regulation of RhoA and Rac1 during cell migration and invasion. To this end, various strategies were undertaken.We first performed a structure/function analysis of p190RhoGAP-A (p190A), a major negative regulator of RhoA. This led to the identification of a protrusion localization sequence (“PLS”) necessary and sufficient for p190A targeting to actin-based structures. A p190A mutant deleted of the PLS domain (PLS), does not localize to ruffles and lamellipodia, where RhoA is locally regulated during cell migration. This analysis also revealed that the PLS is required for the negative regulation of p190A activity. Finally, p190APLS expression has a dominant negative effect on the formation of actin protrusions and cell migration. Thus, we identified a novel functional domain of p190A required for its proper subcellular localization and functions. The second part of this PhD thesis was focused on the design of an Alphascreen technology-based assay to study GTPases activity. This assay allowed the measurement of Rac1 activity in vitro and in cellulo. Moreover, we used this assay to screen for new regulators of Rac1 activity. In conclusion, this work provides new insights and new tools for the understanding of RhoGTPase involvement in cell migration

A fatigue life prediction method of adhesively bonded joints based on visco-elastic and visco-plastic behavior: application under cyclic shear loading

International audienceTo perform an evaluation of the abilities of a bonded structure to endure repetitive loadings, characterizations of structural adhesive joints mechanical behavior are key objectives. The aim of this study is to describe the phenomena occurring in the bonded joint until the appearance of a macroscopic crack. Using lap-shear type specimens, associated with stress concentrations, crack initiation generally appears early at the edge of the adhesive joint, which makes it difficult to identify the crack initiation phase. To characterize more properly the crack initiation phase, bonded joints designed to limit stress concentrations allowed the accurate characterization of the mechanical phenomena occurring in a polyurethane structural ductile adhesive. Then, based on the experimental response of the bonded assembly to creep recovery tests, a visco-elastic visco-plastic behavior law is defined for the adhesive joint mechanical behavior. In the following, details of such a model able to take into account the hydrostatic sensitivity with a non-associated formalism are given. The numerical work performed here relies on the identification of the material parameters of the behavior law using creep-recovery tests to model the cyclic behavior of bonded structures. Then, experimental results under fatigue loading are presented and compared to numerical simulations. Finally, using a strain-based criterion for the definition of crack initiations, predictions of fatigue lifetime are performed for specimens under shear loadings. The quality of the results obtained underlines that an accurate description of viscous mechanisms in the adhesive layer allows describing efficiently the mechanical behavior of bonded joints under cyclic loading

Analyse du comportement cyclique d'un adhésif pour applications éoliennes dans un assemblage

L'une des principales exigences d'utilisation d'un adhésif est son aptitude à conserver sa capacité à supporter des efforts, appliqués de manière répétée, tout au long de sa vie en service. Toutefois, on dénombre peu d'études sur le comportement en fatigue des assemblages collés. De plus, celles-ci concernent majoritairement la propagation de fissures et non leur amorçage. Par ailleurs, le comportement en fatigue d'assemblages collés est généralement caractérisé à l'aide des essais simple-recouvrement associés à des états de contrainte complexes présentant de fortes concentrations de contrainte. Le but de ce travail est de développer un outil prédictif du comportement mécanique d'un adhésif dans un assemblage soumis à un chargement de fatigue, en utilisant des essais basés sur l'utilisation d'un montage Arcan modifié. Ce type de montage utilise des éprouvettes générant un état de contrainte avec peu d'effets de bord. Une base expérimentale constituée d'essais monotones, cycliques et de fluage pour différents modes de chargement, portant sur un adhésif bi-composant polyuréthane SikaForce®-7817 L60MR, est présentée. Ces résultats soulignent une évolution non-linéaire des déformations et fortement dépendante du type de chargement. Ce comportement peut être décrit par l'utilisation d'un modèle visco-élastique-visco-plastique. Implantée dans un code de calcul par éléments finis, cette loi a permis d'analyser l'influence des phénomènes visqueux. Une identification inverse des paramètres a été menée à partir d'une campagne d'essais Arcan en fluage/recouvrement. Les simulations par éléments finis ont permis de décrire le comportement cyclique de structures collées et, en utilisant un critère de rupture pertinent, d'estimer la durée de vie à l'amorçage d'une fissure de fatigue. A partir de la stratégie développée, des estimations de la durée de vie de structures composites collées pour applications éoliennes offshores ont été réalisées