Wrapping an adhesive sphere with a sheet

We study the adhesion of an elastic sheet on a rigid spherical substrate. Gauss'Theorema Egregium shows that this operation necessarily generates metric distortions (i.e. stretching) as well as bending. As a result, a large variety of contact patterns ranging from simple disks to complex branched shapes are observed as a function of both geometrical and material properties. We describe these different morphologies as a function of two non-dimensional parameters comparing respectively bending and stretching energies to adhesion. A complete configuration diagram is finally proposed

Etude de l'effet de préchargement à chaud pour l'acier de type 16MND5

On s'intéresse à l'effet de préchargement à chaud pour l'acier de cuve de type 16MND5, expérimentalement et numériquement. L'accent est mis plus particulièrement sur les cycles pour lesquels la charge varie pendant le transitoire thermique. Les résultats expérimentaux sont comparés aux modèles simplifiés présents dans la littérature, ainsi qu'aux simulations numériques utilisant les modèles de Beremin et de Bordet pour la prédiction de la rupture par clivage. L'évolution des grandeurs locales aux points d'initiation du clivage est enfin décrite en détail

Flambage capillaire d'un film mince adhérant sur une sphère

Nous étudions théoriquement et expérimentalement le flambement sous l'action de forces capillaires d'un film mince enrobant une sphère. La sphère est rigide et mouillée, et recouverte par un film mince de forme initiale cylindrique. L'équilibre du film est gouverné par les effets antagonistes de l'élasticité, qui tend à garder la forme développable, et de la capillarité, qui tend à courber le film dans ses deux directions de façon à maximiser l'aire de contact avec la sphère. Expérimentalement, la région de contact entre le film est la sphère est à symétrie cylindrique aux faibles rayons de la sphère, puis se déstabilise en une forme ondulante quand le rayon dépasse une valeur critique. Nous adaptons les équations de Donnell pour les coques quasi-cylindriques de manière à prendre en compte la condition unilatérale de contact avec la sphère et les forces capillaires agissant le long du bord de la région mobile de contact. Une solution non-linéaire décrivant les configurations axi-symétriques est obtenue. Une analyse stabilité est ensuite présentée, qui prédit correctement l'instabilité d'ondulation, la symétrie du mode instable, le seuil d'instabilité et la longueur d'onde au seuil

Compaction de plaques minces : Instabilités et motifs

Lorsqu'une plaque mince est compactée entre deux calottes sphériques de même rayon de courbure, les contraintes compressives résultantes engendrent la formation de plis radiaux à partir d'une certaine distance du centre de la plaque. De plus, la force de compaction présente un maximum indépendant de l'épaisseur de la plaque. Contrairement au flambement d'Euler pour lequel l'amplitude des plis n'est pas limité, les plis sont dans cette situation contraints par l'espacement qui est imposé entre les deux sphères. Nous montrons à partir d'un modèle unidimensionnel comment la longueur d'onde de ces plis résulte de cette contrainte d'amplitude et tend vers une limite finie lorsque l'espacement devient de l'ordre de l'épaisseur de la plaque. Ce modèle permet également d'expliquer l'évolution de la force de compaction avec l'espacement imposé. Cette approche unidimensionnelle est ensuite étendue au cas axisymétrique initial

Adhésion capillaire d'une plaque mince sur un substrat courbé: contact, instabilité et motifs

On considère l'adhésion sans frottement d'une plaque mince sur une sphère rigide. Différents motifs de contact sont observés expérimentalement, allant d'une adhésion complète à des formes branchées. Dans un premier temps, on décrit la taille caractéristique de la zone de contact ainsi que la forme générale des motifs à l'aide de deux nombres sans dimensions qui comparent respectivement les énergies de courbure et d'extension à l'adhésion. On s'intéresse enfin au flambement des bords des zones de contact permettant à la plaque de relâcher les contraintes compressives induite par le contact

Characterization of ion irradiation effects on the microstructure, hardness, deformation and crack initiation behavior of austenitic stainless steel: heavy ions vs protons

Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking (IASCC) is a complex phenomenon of degradation which can have a significant influence on maintenance time and cost of core internals of a Pressurized Water Reactor (PWR). Hence, it is an issue of concern, especially in the context of lifetime extension of PWRs. Proton irradiation is generally used as a representative alternative of neutron irradiation to improve the current understanding of the mechanisms involved in IASCC. This study assesses the possibility of using heavy ions irradiation to evaluate IASCC mechanisms by comparing the irradiation induced modifications (in microstructure and mechanical properties) and cracking susceptibility of SA 304 L after both type of irradiations: Fe irradiation at 450 °C and proton irradiation at 350 °C. Irradiation-induced defects are characterized and quantified along with nano-hardness measurements, showing a correlation between irradiation hardening and density of Frank loops that is well captured by Orowan's formula. Both irradiations (iron and proton) increase the susceptibility of SA 304 L to intergranular cracking on subjection to Constant Extension Rate Tensile tests (CERT) in simulated nominal PWR primary water environment at 340 °C. For these conditions, cracking susceptibility is found to be quantitatively similar for both irradiations, despite significant differences in hardening and degree of localization

Evaluation of stress corrosion cracking of irradiated 304L stainless steel in PWR environment using heavy ion irradiation

IASCC has been a major concern regarding the structural and functional integrity of core internals of PWR's, especially baffle-to-former bolts. Despite numerous studies over the past few decades, additional evaluation of the parameters influencing IASCC is still needed for an accurate understanding and modeling of this phenomenon. In this study, Fe irradiation at 450 °C was used to study the cracking susceptibility of 304 L austenitic stainless steel. After 10 MeV Fe irradiation to 5 dpa, irradiation-induced damage in the microstructure was characterized and quantified along with nano-hardness measurements. After 4% plastic strain in a PWR environment, quantitative information on the degree of strain localization, as determined by slip-line spacing, was obtained using SEM. Fe-irradiated material strained to 4% in a PWR environment exhibited crack initiation sites that were similar to those that occur in neutron- and proton-irradiated materials, which suggests that Fe irradiation may be a representative means for studying IASCC susceptibility. Fe-irradiated material subjected to 4% plastic strain in an inert argon environment did not exhibit any cracking, which suggests that localized deformation is not in itself sufficient for initiating cracking for the irradiation conditions used in this study

Grabbing Water

We introduce a novel technique for grabbing water with a flexible solid. This new passive pipetting mechanism was inspired by floating flowers and relies purely on the coupling of the elasticity of thin plates and the hydrodynamic forces at the liquid interface. Developing a theoretical model has enabled us to design petal-shaped objects with maximum grabbing capacity

Adhésion, délamination et compaction de plaques minces

We studied in this thesis examples of large deflections of thin plates subjected to various constraints (gravity, capillarity, geometrical), ranging in scale from delamination blisters of graphene to stamping, using macroscopic model experiments described with analytical models or scaling laws. The common thread linking these examples is the change of Gaussian curvature and its effects on the mechanics of thin plates. In the first part, we recalled the modelling and characteristics of thin plates. We were interested to delamination blisters that appear when a thin plate adheres partially on a planar substrate. We have shown what informations can be deduced from the shape of these blisters. We have then described the main features of the contact between a thin plate and an adhesive sphere, namely the size of the contact zone and the general morphology of the pattern. Finally, we have studied the compaction of a plate between two spherical caps, which leads to radial folds. We have explained the characteristics of these folds and modelled their mechanical response.Nous avons étudié dans cette thèse des exemples de grandes déflexions de plaques minces soumises à diverses sollicitations (gravité, capillarité, géométrique), allant en termes d'échelle de cloques de délamination de graphène à l'emboutissage, en utilisant des expériences modèles macroscopiques et une analyse par des modèles analytiques ou en lois d'échelle. Le fil conducteur qui relie ces différents exemples est l'effet du changement de courbure de Gauss et ses conséquences mécaniques sur les déformations des plaques minces. Dans une première partie, nous avons rappelé la modélisation et les caractéristiques des plaques minces que nous avons illustrées au moyen de deux problèmes modèles. Nous nous sommes intéressés aux cloques de délamination qui apparaissent lorsqu'une plaque mince adhère partiellement sur un substrat plan. Nous avons montré quelles informations peuvent être déduites de ces cloques pour faire de la métrologie. Nous avons décrit ensuite les principales caractéristiques du contact entre une plaque mince et une sphère adhésive, à savoir la taille de la zone de contact et l'aspect général du motif. Enfin, nous avons étudié la compaction d'une plaque entre deux calottes sphériques, qui conduit à l'apparition de plis radiaux dont nous avons expliqué les caractéristiques et modélisé la réponse mécanique