Liste des Thèses de doctorat
Elaboration et caractérisation tribologique des dépôts composites à matrice métallique projetés thermiquement sur composites à matrice polymère
Les matériaux composites à matrice polymères CMP renforcés par des fibres de carbone sont très compétitifs grâce à leurs propriétés mécaniques et à leur une légèreté. Ceci, résulte par des modules et des résistances spécifiques supérieures à ceux des matériaux métalliques. Néanmoins, ils demeurent sensibles à l’usure et surtout aux impacts répétés des particules, d’où leur nécessité d’être protégés. Les procédés de projection thermique sont depuis quelques temps utilisés pour améliorer les propriétés de surface de ces composites à matrice polymère. Cependant, une mauvaise adhérence et une dégradation mécanique et thermique sont généralement constatées. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la protection des CMP, par le biais de dépôts réalisés par projection thermique avec un minimum d’impact sur le substrat. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier l'effet de la modification de la surface supérieure d’un substrat CMP sur la déposition d’une couche d’accrochage métallique qui permettra par la suite de déposer des couches de protection. Les CMP ont été élaborés avec différentes couches supérieures : couche en époxy pure, couche chargée en poudre de cuivre pur, couche chargée en mélange de poudre de cuivre et d'acier inoxydable et enfin une couche de tissu d'aluminium. Les couches surfaciques d’échantillons CMP ont été mises en œuvre pendant le processus de moulage sous-vide. La projection à l’arc a été utilisée pour déposer une sous-couche d’accrochage de zinc sur les CMP. Dans un deuxième temps, une étude a été abordée sur la faisabilité d’un revêtement à matrice métallique anti-usure par projection thermique à l’arc électrique FeCrNiBSi– W–Ti C et par cold spray Al-Al2O3. Des dépôts de sous-couches d’accrochage ont pu être obtenus et optimisés, sans dégradation thermique ou mécanique du composite. Dans le but de contrôler la qualité des revêtements obtenus, ces derniers ont subi une série de tests de caractérisation. Nous citons notamment l'adhérence, les propriétés mécaniques, la porosité, la microstructure, la morphologie et les faciès de rupture. Une fois optimisés, ces échantillons sont utilisés pour le dépôt des revêtements anti-usure et ont été évalués par le biais d’essais tribologiques et comparés au substrat sans revêtement. Voir les détails
Mots clés : Composite à matrice polymère, dépôt métallique par projection thermique, tribologie, adhérence
Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériauxcomposites
The composite materials with an organic matrix have become a serious competitor to traditional materials in avariety of industrial and domestic areas. However the inter-laminar defects induced during implementation or duringstress are the main sources of its progressive damage. The promotion and use of these materials require the study of themechanical behavior and the various formes of damage. The main of this work is study the mechanical behavior anddamage of tubular composite materials with glass fiber and organic matrix obtained by the filament winding method.The experimental investigation is to cut specimens from composite tube for determination of mechanical tensileproperties and the toughness expressed by the energy release rate of the double cantilever beam specimens atdélamination, and the evolution of resistance with R curves. The aim of numerical study is the modeling of the damagewith element finit method from « ABAQUS » logiciel for determination of the energy release rate. Voir les détails
Mots clés : Composites materials, characterization, damage, fracture, delamination, Cracking
Etude de quelques modèles pour le calcul des densités énergétiques des sites d'adsorption en utilisant la chromatographie gazeuse inverse
Résume :L'application de la Chromatographie Gazeuse Inverse (CGI) pour la détermination des grandeurs physico-chimiques qui caractérisent l'interaction entre une molécule sonde et unsupport chromatographique est déjà ancienne puisque les premiers travaux remontent aux années quarante. Les nombreuses possibilités offertes par cette méthode sont décrites dans plusieurs ouvrages. On se propose dans ce travail d'explorer quelques modèles d'adsorption locales,à savoir l’isotherme d’adsorption de Langmuir générale et de Sips pour calculer la densité énergétique des sites d'adsorption.Pour ce faire on s'appuie surdes méthodes analytiques et numériques. Une des méthodes analytiques utilise la notion de transformée de Stieltjes, alors que la méthode numérique est basée sur la discrétisation de l’équation intégrale en un système d’équations algébriques. Voir les détails
Mots clés : adsorption, isotherme d'adsorption, Energie, équation d'intégrale
Elaboration et caractérisation des couches minces de NiFe élaborées parélectrodéposition
L’étude des matériaux magnétique à l’état massif ou sous différentes géométries n’a cessé decroitre. L’arrivée de nouveaux procédés de fabrication a permis l’apparition des couchesminces, des couches ultra minces et des nano-structures (tel que les nano-vibres a base despolymeres ). Les propriétés de ces matériaux font toujours l’objet d’études approfondies et ontapporté de nombreuses applications. L’enjeu principal de ces recherches repose sur laminiaturisation et la rapidité de ces dispositifs de stockage des données liées au magnétisme.Le permalloy ou Ni80Fe20 (Py) est l’un des rares matériaux ou il y a eu une continuité entreétat de l’art historique des matériaux ferromagnétiques doux massifs et celui des couchesminces. De plus, cet alliage bénéficie en couche mince de techniques d’élaboration doubles :par voie chimique (électrolyse) et par voie physique (dépôt en phase vapeur), ce qui en fait lacouche mince ferromagnétique de loin la plus utilisée aujourd’hui dans les laboratoires etdans l’industrie. L’élaboration des couches minces par la méthode de l’électrodéposition estune bonne alternative aux voix physiques. En effet, l’électrodéposition est une technique peucouteuse et facile à mettre en oeuvre. Dans ce sujet de thèse, nous nous intéressons à l’étudedes propriétés physiques des couches minces de permalloy élaborées par électrodéposition surdes substrats semi-conducteurs et sur des nanostructures Si.Dans ce sujet de thèse l’étudiante aura à effectuer les taches suivantes :- Elaboration de couches minces Py par électrodéposition sur des substrats ITO et FTO.- Caractérisation structurale et microstructurale des couches minces Py et étude del’influence du type de substrat (ITO et FTO) sur la croissance cristalline et lamorphologie.- Caractérisation magnétique par magnétométrie à échantillon vibrant et parspectrométrie Mössbauer du 57Fe.- Elaboration des nanostructures de Silicium.- Electrodéposition des couches minces de riche en nickel sur des nanostructures à basede polymère et de Si.- Caractérisation structurale, microstructurale et magnétiques des couches minces de Pyélectro-déposées sur des nanostructures à base de polymère et de Si.- Application de ces nanostructures dans le domaine biotechnologie ; capteur deglucose ; capteur anti bactérie. Voir les détails
Mots clés : electrodéposition, Ni, Fe, Ni-Fe, FTo, nanostructure
Elaboration et étude des couches minces d'oxydes métalliques
Le sujet de recherche de M F.BOUFELGHA porte sur l'élaboration, la caractérisation et l'étude des relations entre la nanostructure et les propriétés physiques des filmes minces d'oxydes métalliques dopés et purs.Notre objectif est d'établir le lien entre les propriétés visées (électriques et optiques) et le paramètres du procédé de dépôt afin de les optimiser selon les applications visées. Le dopage avec les létaux de transition et/ou terres rares améliore les propriétés électriques et optiques des couches minces. Ces couches peuvent être intégrées au sein de cellules solaire ou dans les diodes électroluminescentes.Après l'études bibliographique, le doctorant va élaborer des couches d'oxydes métalliques sans et avec dopage. Par la suite, il va réaliser les caractérisations physiques (épaisseur, rugosité,...), optiques (photoluminescence et transmittance) et électriques (résistivité). Des simulations numériques permettant de remonter aux indices de réfraction n et k des couches à partir des mesures de réflexion et de transmittance. Enfin, pour la valorisation des résultats, le doctorant va entamer la rédaction de l'article et de la thèse. Voir les détails
Mots clés : couches minces, Oxydes métalliques, Terres rares, Photoluminescence, Transmittance, Cellules solaires
Etude de champs ultrasonores rayonnés dans les solides isotropes :Application à la détection de défauts par déconvolution spatio-temporelleet par ondes longitudinales subsurfaciques
Le travail présenté dans cette thèse consiste en l’étude de la propagation des ondes ultrasonores dans les solides isotropes et l’application de cette étude à la détection des défauts par déconvolution spatio-temporelle et par ondes longitudinales subsurfaciques (LCR). L’objectif de la 1ère application est de proposer des procédures permettant de déconvoluer les effets de la propagation afin d’identifier celui lié au défaut. Les résultats obtenus sur les signaux simulés et expérimentaux sont très satisfaisants. L'objectif de la deuxième application était la caractérisation de l’onde LCR. Cette onde a été utilisée pour la détection de défauts de surface. L’étude a montré que les ondes LCR étaient sensibles aux défauts surfaciques qui présentent une grande profondeur. Voir les détails
Mots clés : Aluminium, défauts déconvolution, spatio-temporelle, ondes longitudinales subsurfaciques (LCR).
Amélioration de la Qualité du Réseau Electrique à l’Aide deCompensateurs Actifs
This thesis falls within the framework of harmonic depollution of the low voltage electrical networks usingan active power compensators, this pollution is caused by the unlimited use of non-linear loads. The causes, theeffects of these harmonic disturbances and the international standards imposed to protect the consumers againstthese disturbances are presented. Also, several traditional and modern solutions against the harmonic pollution arepresented. We have focused our study on the development of the control techniques of shunt active power filter, Forthis reason, we have based on the development of methods for determining harmonic reference currents based on amultivariable filter (MVF), These new methods are able to correctly extract the reference harmonic currentsnecessary to control the SAPF, after that, we have implemented the modified (p-q) method on the power active filterin order to carry out a global active compensation of the harmonics currents, the behavior and quality of filtering ofthe APF are evaluated with two kinds of electric loads, with different types of electrical network and with aphotovoltaic power source. Then, we have developed two harmonic selective identification methods based onmultivariable filter, which are implemented in real time, in order to realise a selective active compensation ofspecific harmonic currents under low DC link voltage, this work was closed by an experimental validation of anactive power filter (APF) fed by a PMSG-based wind system, for this we implemented three controllers to controlthis system, which are the predictive current controller, Type-2 fuzzy logic controller, and an ANFIS controller. Theexperimental results obtained show that this system is capable of compensating for harmonics and reactive power,and also injected active power into the electrical network. Voir les détails
Mots clés : Harmonic pollution, APF, MVF, global active filter, selective active filter, wind system, PMSG
Elaboration et caractérisation des couches minces de NiFe élaborées par électrodéposition
L’étude des matériaux magnétique à l’état massif ou sous différentes géométries n’a cessé de croitre. L’arrivée de nouveaux procédés de fabrication a permis l’apparition des couches minces, des couches ultra minces et des nano-structures (tel que les nano-vibres a base des polymeres ). Les propriétés de ces matériaux font toujours l’objet d’études approfondies et ont apporté de nombreuses applications. L’enjeu principal de ces recherches repose sur la miniaturisation et la rapidité de ces dispositifs de stockage des données liées au magnétisme.Le permalloy ou Ni80Fe20 (Py) est l’un des rares matériaux ou il y a eu une continuité entre état de l’art historique des matériaux ferromagnétiques doux massifs et celui des couches minces. De plus, cet alliage bénéficie en couche mince de techniques d’élaboration doubles : par voie chimique (électrolyse) et par voie physique (dépôt en phase vapeur), ce qui en fait la couche mince ferromagnétique de loin la plus utilisée aujourd’hui dans les laboratoires et dans l’industrie. L’élaboration des couches minces par la méthode de l’électrodéposition est une bonne alternative aux voix physiques. En effet, l’électrodéposition est une technique peu couteuse et facile à mettre en œuvre. Dans ce sujet de thèse, nous nous intéressons à l’étude des propriétés physiques des couches minces de permalloy élaborées par électrodéposition sur des substrats semi-conducteurs et sur des nanostructures Si. Dans ce sujet de thèse l’étudiante aura à effectuer les taches suivantes : - Elaboration de couches minces Py par électrodéposition sur des substrats ITO et FTO.- Caractérisation structurale et microstructurale des couches minces Py et étude de l’influence du type de substrat (ITO et FTO) sur la croissance cristalline et la morphologie.- Caractérisation magnétique par magnétométrie à échantillon vibrant et par spectrométrie Mössbauer du 57Fe. - Elaboration des nanostructures de Silicium. - Electrodéposition des couches minces de riche en nickel sur des nanostructures à base de polymère et de Si.- Caractérisation structurale, microstructurale et magnétiques des couches minces de Py électro-déposées sur des nanostructures à base de polymère et de Si.- Application de ces nanostructures dans le domaine biotechnologie ; capteur de glucose ; capteur anti bactérie. Voir les détails
Mots clés : electrodeposition, Nickel, Fer, alliage, glucose, Nonostructure
ETUDE DE LA REACTION D’UN GUIDE DE LIGNE D’ARBRE SOUMIS A UNE SURCHARGE SOUDAINE
During the last decades, technological development has been directed towardsimproving the performance of mechanical systems to preserve the environment, lighten theinstallations and reduce their production costs. The aeronautical field has particularlyexperienced a significant development concerning the air conditioning systems in aircraft.The key component of these systems is the turbomachinery operating in rotation byaerodynamic bearings. Actually, in flight of the aircraft, these bearings may submit to suddenoverloads due to take-off, landing, turbulence or air holes, which can lead to dysfunction ordamage to these systems. The present work concerns the theoretical study of the dynamicbehavior of air foil bearings subjected to sudden external overloads. It is thus a question oftreating the case of an air bearing constituted of a flexible corrugated foils bearing housing(bumps) supporting a rigid rotor. In order to avoid any possible dry contact between the rotorand the housing, due to sudden or severe external excitations, these foils tend to be deformedby widening the reduced air film thickness. As for numerical modeling, starting from thehypothesis of the mechanics of thin viscous films and the mechanics of continuous media, thedynamic behavior of the air is given by the compressible Reynolds equation. The study of thedynamic behavior of air foil bearing is carried out by modeling three different parts: the air,the rotor and the structure. The fluid behavior is expressed by the unsteady Reynoldsequation, the movement of the rotor is obtained by the fundamental law of dynamics and thedeformations of the structure are determined by a simplified mechanical approach. Thetemporal dynamic problem can be solved using the Verlet algorithm which reducescomputational errors. This algorithm obviously includes the nonlinear air-structure interactionby applying finite difference discretization in implicit scheme and Newton Raphson’s method.The stability of the rotor without external excitations and the convergence of calculations tovalidate the program, are presented. In theory, different cases of external excitation areintroduced to the algorithm to see their effect on the trajectory and on the temporal behaviorof the rotor. Finally, a parametric study combining the influence of external excitations,operating conditions and stiffness of the flexible structure all on the operation stability anddynamic behavior of air foil bearing is presented. Voir les détails
Mots clés : Air foil bearing, elasto-aerodynamic, dynamic behavior, external excitations, compliance, rotor stability
Etude et Simulation des propriétésoptoélectroniques des lasers à puits quantiques
Ce travail porte sur la modélisation de la structure laser à base d’hétéro-structure àpuits quantique de matériaux semi-conducteur II-VI Cd1-xZnxTe /ZnTe. L’objectif est d’étudierla faisabilité d’un laser fonctionnant en continu pour des longueurs d’ondes courtes du spectrevisible, et cela en optimisant les paramètres importants du laser qui sont le gain optique et ladensité du courant de seuil. A cet effet, nous avons procédé à une étude détaillée de l’ensembledes propriétés du système à puits quantique à base de Cd1-xZnxTe /ZnTe. Nous avonscommencé par présenter les propriétés structurales et de bandes des matériaux semiconducteursde composés binaires II-VI II-VI: ZnTe, CdTe, ainsi que le calcul de différentespropriétés physiques de son alliage ternaire Cd1-xZnxTe, ensuite nous avons déterminé l’énergiede quantification et de transition des hétéro-structure Cd1-xZnxTe/ ZnTe en mettant enconsidération l’effet de la contrainte. Par la suite nous avons calculé le gain optique enfonction de plusieurs paramètres , afin d’obtenir un gain optique maximale dans les émissions(600, 580 et 560 nm) dans la région d’orange, jaune ,vert dans le spectre électromagnétique ,ainsi que la détermination de la densité de courant de seuil . Voir les détails
Mots clés : laser, Puits quantique, CdZnTe, ZnTe, semi-conducteur II-VI