EXPOSE D ACTIVITE. Minh Phong LUONG. Directeur de Recherche Emérite ( ) Agent n (IC5ARE)

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1 CNRS Sciences et Technologies de l Information et de l Ingénierie Section 09 Ingénierie des Matériaux et des Structures, Mécanique des Solides, Biomécanique, Acoustique EXPOSE D ACTIVITE Minh Phong LUONG Directeur de Recherche Emérite ( ) Agent n (IC5ARE) CNRS UMR C 7649 Laboratoire de Mécanique des Solides Ecole Polytechnique Palaiseau Cedex France Tél. 33 (0) Fax. 33 (0) Courriel: luong@lms.polytechnique.fr Septembre 2012

2 Sommaire I - CURRICULUM VITAE I.1 Etat civil I.2 Formation I.3 Distinction I.4 Fonction II - TRAVAUX ET OBJECTIFS II.1 Rhéologie des matériaux Etat caractéristique des matériaux particulaires Rhéologie des matériaux en vrac, effet de voûte Mécanismes de rupture des matériaux cohérents quasi fragiles Caractérisation mécanique des matériaux biologiques Microfissuration des matériaux fragiles Sols sous chargement dynamique II.2 Manifestation de l endommagement Mécanismes dissipatifs Localisation de la dissipation intrinsèque Application à la tribologie Limite de fatigue et d'endurance Contrôle non-destructif des matériaux et des structures Détection des phénomènes thermiques II.3 Interaction sol-structure Canalisations et cavités souterraines Constructions de grande hauteur Ancrages à forte capacité Fondations précontraintes Expérimentation en centrifugeuse Contrôle non-destructif des structures élancées II.4 Propagation d'ondes Ondes vibratoires Ondes sismiques Ondes acoustiques Ondes ultrasonores Détection non-destructive de l endommagement II.5 Mécanique appliquée au sport Optimisation des assemblages en équipements sportifs Usure des revêtements de surfaces de jeux Sols sportifs, pistes d envol Contrôle non-destructif des équipements sportifs Mouvements sportifs III - PRODUCTION SCIENTIFIQUE III.1 Publications III.2 Conférences invitées III.3 Brevets et enveloppes Soleau IV AUTRES ACTIVITES LIEES AU METIER DE CHERCHEURS... IV.1 Encadrement, animation et administration de la recherche Convention de recherche Sociétés savantes, groupes de travail, commission AFNOR Expertise des projets de recherche, coopération nationale et internationale IV.2 Enseignement et diffusion Direction de thèse de doctorat, Jury d habilitation à diriger des recherches, jury de thèse Jury de recrutement, congrès et colloques Expertise d articles, film, audiovisuel et diaporama IV.3 Valorisation Contrats de recherche Expertise des dossiers techniques V PROJET DANS LE CADRE DE L EMERITAT V.1 Recherches à l UMR V.2 Coopération extérieure

3 I.1 Etat civil I - Curriculum Vitae LƯƠNG, Minh Phong Né le 09 Avril 1937 Tân Đông Thượng, Gia Định, Việt Nam Nationalité Française Domicile : 1 rue du Bel Air, F Vigneux-sur-Seine, Tél : 33 (0) Courriels : mpluong@hotmail.com, luong_mp@yahoo.com I.2 Formation Ingénieur Civil des Ponts et Chaussées, Paris Juin 1961 Docteur d' Etat ès Sciences, Université de Paris 04 Juin 1964 Jury: P. Germain, J. Mandel et R. Siestrunck. I.3 Distinction I.4 Fonction Thermosense XXIII Award 2001 Outstanding Paper of Exceptional Merit and Content on "Mechanical performance of tennis strings" at SPIE s International Symposium on AeroSense 2001 Aerospace/Defense Sensing, Simulation, and Controls 18 April 2001, Orlando, Florida, USA. RMCAS Concrete Award 1988 For presenting an outstanding & original paper on "Direct tensile test on concrete" at the 13th Conference on Our World in Condrete & Structures August Singapore. Prix Henri-Courbot 1986 Rédaction d'un chapitre de l'ouvrage "LE GENIE PARASISMIQUE" distingué par le Centre d'etudes, d'information et de Formation pour les Ingénieurs de la Construction et de l'industrie, Paris France. 1 Directeur de Recherche Emérite du LMS-EP Directeur de Recherche Emérite du CNRS Directeur de Recherche Emérite du CNRS Directeur de Recherche DR1 du CNRS Directeur de Recherche DR2 du CNRS Maître de Recherche au CNRS Ingénieur-Chercheur au LMS Ecole Polytechnique Correspondant Industrie de l UMR 7649 CNRS Mécanique des Solides Conseiller Scientifique du LMAS-INSEP Mécanique Appliquée au Sport Chargé de cours à Paris VI UPMC FIST GG Mécanique des Sols Chargé de cours à Paris VI UPMC DEA MQSSS Mécanique des Sols Maître de Conférences au CHEC Résistance des Matériaux Maître de Conférences à l'ensta Mécanique des Fluides Maître de Conférences à l'engref Mécanique des Sols

4 2 II - Travaux et Objectifs Mon activité de chercheur a commencé le 02 Novembre 1961 à mon entrée au Laboratoire de Mécanique des Solides de l'ecole Polytechnique où je préparai ma thèse de Doctorat d'etat ès Sciences Appliquées sous la direction du Professeur Jean Mandel et avec les conseils des Professeurs Pierre Habib et Dragos Radenkovic. Après cette formation par la recherche, je me suis surtout intéressé aux aspects phénoménologiques pouvant servir de bases physiques pour une analyse mécanique dans le cadre théorique des milieux déformables. Des simulations numériques simples avec des programmes en éléments finis s'en déduisent pour être utilisables dans des problèmes de l'ingénieur, comme la tenue des barrages en terre lors de la mise en eau, les buses métalliques sous hauts remblais ou le compactage des chaussées routières. J'ai trouvé ma motivation plus particulièrement dans la rhéologie des matériaux et la durabilité des structures de l'ingénieur, sous charges ou en service. Ce qui m'a conduit à développer l'expérimentation en similitude rhéologique sur des modèles réduits d ouvrages géotechniques, à réaliser des études expérimentales en laboratoire et/ou en centrifugeuse, sans négliger les expériences sur site, qui m'ont suggéré de nombreux thèmes de recherche, extrêmement intéressants et féconds. En liaison avec le milieu professionnel et industriel, j'ai eu l'occasion d'expertiser des sinistres de construction, d'analyser des projets de recherche-développement, de proposer et de participer à la mise au point des technologies spéciales intéressant divers domaines de l'ingéniérie industrielle. La direction du laboratoire m'a nommé Correspondant Industrie pour animer l'interface recherche-industrie. Chargé en 1985 de la présidence du Comité Technique international (ISSMFE TC2) sur l'expérimentation Géotechnique en Centrifugeuse, j'ai organisé et réalisé des collaborations internationales très fructueuses. La rhéologie des matériaux en vrac et des matériaux cimenteux, le contrôle non destructif des structures et la durabilité des matériaux de l'ingénieur m'ont aussi fourni des opportunités extrêmement intéressantes et motivantes de coopération scientifique nationale et internationale. Les différents résultats que j'ai obtenus à ce jour, se sont révélés d'une diversité apparemment étonnante et inattendue, restant cependant tout à fait cohérents et confinés dans les limites du domaine indiqué par l'intitulé de la section 9. En fait, les objectifs de mes travaux ont été principalement motivés par leur application technologique et industrielle. Le développement de ces recherches, souvent de caractère interdisciplinaire, a été mené grâce à un nombre réduit d'idées-outils très simples: instabilité, non-linéarité et dissipativité. Au sein du Laboratoire de Mécanique des Solides CNRS UMR 7649, le champ de mes travaux de recherche m'a amené à animer et participer à l'activité de plusieurs Opérations de Recherche, et à développer des thèmes de recherche très variés. Grâce à certains résultats heureux de mon activité de recherche interdisciplinaire et transversale, le Département SPI m a autorisé en 1997, par une convention INSEP-CNRS-EP (CNRS N ), à animer l activité d un groupe de chercheurs en mécanique appliquée au sport à l Institut National du Sport et de l Education Physique.

5 II.1 Rhéologie des matériaux et des structures 3 L'art de l'ingénieur enseigne qu'une bonne compréhension des mécanismes de déformation des matériaux et des structures est une aide précieuse à la résolution des problèmes mécaniques rencontrés, très souvent mal posés dans la pratique de l ingénieur. Etat caractéristique des matériaux granulaires Pour rendre compte du comportement des matériaux granulaires, il est nécessaire de suivre les mécanismes de déformation du matériau tout au long du chargement, et non plus seulement lors de la rupture en grandes déformations. Au niveau des grains, les principaux mécanismes de déformation possibles sont un serrage et surtout un déplacement relatif des grains pouvant être associé à une déformation volumique significative. En particulier lors d'une phase d'expansion précédant la rupture, lorsque les glissements des grains deviennent suffisamment importants, ce dernier mécanisme peut provoquer un désenchevêtrement rapide de la structure granulaire. En laboratoire, lors d'un essai triaxial axisymétrique, le matériau granulaire présente initialement une diminution irréversible de volume ou contractance, puis une augmentation globale irréversible ou dilatance dès que la contrainte déviatorique dépasse le seuil caractéristique de transition de phases contractante et dilatante. En formulant un concept extrêmement simple l état caractéristique, j'ai pu expliquer tous les comportements rhéologiques des matériaux granulaires soumis à des chargements répétés, cycliques, vibratoires en conditions drainée et non drainée. Ainsi il est possible de prévoir la manifestation des phénomènes de densification, durcissement cyclique, ramollissement cyclique, liquéfaction partielle ou totale et de reconnaître les différents types de comportement comme l'adaptation, l'accommodation ou le rochet sous chargement cyclique. Ce concept a été repris et validé par la communauté mécanicienne des sols nationale et internationale depuis plus d une vingtaine d années. J'ai trouvé des applications conceptuelles tout à fait originales et intéressantes: densification des pâtes à coke pour la pyrolyse du charbon, densification des poudres métalliques pour des piles électriques ou des poudres céramiques pour certains procédés de frittage, rigidification des brancards pour blessés graves, équipements anti-g des pilotes de chasse. En collaboration avec Benjamin Loret, nous avons étudié un modèle élastoplastique à deux surfaces de charge, utilisable dans un programme de calcul en éléments finis pour simuler numériquement le comportement d'une buse métallique circulaire enterrée dans un massif de remblai sableux. Les efforts dans la buse métallique ont pu ainsi être calculés suivant les caractéristiques mécaniques du sol environnant et du comportement à l'interface sol-structure. Un examen des déformations élastiques, des surfaces de charge et des potentiels plastiques a permis de prédire les résultats, en accord avec l'expérience, sur de nombreux trajets de chargement ainsi que lors des trajets à volume constant. Effet de voûte (silo) Le stockage des produits granulaires en vrac pose des problèmes de rupture à la fois structurale et fonctionnelle, principalement dus à la méconnaissance du comportement rhéologique de la très grande variété des matériaux ensilés. La conception des silos de taille de plus en plus importante pour le stockage des produits agro-alimentaires s'oblige à tenir compte de la déformabilité des matériaux en vrac ensilés. La notion de seuil caractéristique ou seuil de désenchevêtrement de la structure granulaire s'est révélée tout à fait adaptée, si ce n'est indispensable pour analyser le degré de coulabilité des matériaux ensilés, qui se présentent souvent sous une forme particulaire plus ou moins déformable (riz paddy, maïs, haricot, sucre en poudre, sel de cuisine, farine, fécule, cendre volante, détergents, etc.) et non pratiquement rigides comme les matériaux minéraux (sables, gravillons, minerais, poudres céramiques, etc.). Le Groupe de Travail Spécialisé organisé par le CTICM l'a utilisé comme critère de formation de voûte dans la norme SILOS P Dans le cadre d'un programme CA-Silo de coordination des

6 recherches européennes sur le silo, j'ai participé à des recherches en collaboration avec l'université Technique de Braunschweig (Allemagne) et l'université d'edinburgh (Royaume Uni). Grâce à cette coopération européenne, j'ai pu effectuer des séjours dans des organismes spécialisés qui m'ont informé sur des approches traditionnelles pratiquées par des physiciens et des chimistes dans leur problématique de matériaux granulaires. Le problème s'est posé de façon similaire pour le lit annulaire d'un réacteur catalytique où s'étaient produits des incidents d'accrochages des granulés sur la toile métallique à maille fine tapissant la cheminée centrale. Les données expérimentales enregistrées sur site au cours des battages de pieux métalliques pétroliers mettent également en évidence le même mécanisme lors du bouchonnage en pointe du pieu tubulaire. Modes de rupture des matériaux cohérents En cherchant à caractériser les géomatériaux cohérents dans le cadre de la mécanique de la rupture, j'ai réussi à mettre au point les trois essais de base très simples, permettant de déterminer la résistance du matériau suivant les trois modes fondamentaux de la rupture: traction directe (mode I), cisaillement direct (mode II) et torsion directe (mode III). Cette étude a permis de mieux appréhender les mécanismes de rupture des massifs rocheux tant en surface qu'en conditions de profondeur. Les résultats obtenus ont suggéré une procédure de caractérisation et de classification des matériaux rocheux suivant leur comportement rhéologique et énergétique à la rupture, face à un mode particulier de sollicitation. Ces trois types d'essais offrent également une simplicité et une commodité de détermination des paramètres de rupture à la fois en laboratoire et sur le chantier. Les résultats obtenus permettent un choix judicieux des outils de forage, particulièrement intéressant en cas de forage profond. L'application d'une force contrôlée, normale à la surface de rupture en cisaillement direct et en torsion directe, avec une raideur donnée, permet à la fois d'étudier l'effet de la dilatance au cours de la rupture et de déterminer les indices de ténacité correspondants aux modes II et III. L'indice de ténacité est un paramètre sans dimension, facile à déterminer sur une courbe effort-déplacement. Il caractérise et classifie le processus de rupture pour des matériaux très divers. C'est un pramètre utile et fécond pour l'étude du comportement rhéologique des joints rocheux. En utilisant la tomographie aux rayons X, j'ai pu caractériser l'occurrence et le mécanisme de fissuration en fonction du mode de rupture imposé. Ce résultat a été conforté et confirmé de façon beaucoup plus précise par une technique d analyse non linéaire des signaux ultrasonores traversant le volume microfissuré. Rhéologie des matériaux biologiques Une collaboration de recherche a été établie avec l'institut de Paléontologie de Paris pour étudier l'utilisation éventuelle des coraux comme greffe osseuse en implantologie dentaire. J'ai pu mettre au point un test de reconnaissance mécanique simple et rapide pour identifier les coraux susceptibles de satisfaire aux spécifications exigées par cette technique médicale. La lithotripsie extracorporelle, pour réduire la taille des calculs biliaires afin de permettre leur évacuation par les voies naturelles, est porteuse d'économies importantes dans le domaine de la santé, par l'absence de recours à l'exérèse chirurgicale, d'anesthésie et d'hospitalisation prolongée. Le principe de cette technique médicale est basé sur la concentration des chocs de pressions, créés par des séries programmées d'impulsions très brèves d'environ une microseconde. Suffisamment intenses, ces sollicitations impulsives amènent le calcul biliaire à un endommagement progressif, puis finalement à la rupture. Telle qu'elle est pratiquée, la lithotripsie se heurte quelquefois à la résistance de certains calculs à se fragmenter. En évaluant le degré d'endommagement des échantillons de calculs biliaires, j'ai pu montrer, grâce à une technique vibratoire, que les calculs biliaires, qui présentent une structure de coques stratifiées, se prêtent beaucoup mieux à un mécanisme de fragmentation progressive en raison des phénomènes d'interférence des ondes de pression piégées par la géométrie du calcul biliaire. La compréhension de ce mécanisme de destruction a permis de mieux maîtriser l'efficacité de cette technique médicale. 4

7 Pour diverses raisons biologiques, la nacre Pinctada Maxima pourrait être utilisée comme implant osseux maxilliaire. Une telle faisabilité nécessite la connaissance des données que j'ai déterminées, comme la porosité, la forme et la taille des micropores, la texture et la structure du matériau considéré. La perméabilité avec ou sans pression aux gaz, aux liquides, est un paramètre utile pour un candidat implant osseux. Le comportement mécanique doit également présenter certaines performances pour assurer le fonctionnement de l'organe implanté. Les résultats obtenus ont été confortés par des observations au microscope électronique à balayage. Non-linéarité et durabilité La présence des caractéristiques non linéaires dans les matériaux comme dans les structures, provoque, sur les réponses fréquentielles mesurées, des distorsions qui rendent hasardeuse la pratique de l'analyse modale expérimentale. En association avec H. Liu et J.J. Thomas, nous avons utilisé un développement des séries de Volterra dans le cas d'une excitation assez douce et de faible amplitude: soit f(t) = B x(t) où B est un paramètre de perturbation et x(t) la fonction d'entrée. Ces fonctionnelles homogènes et non-linéaires nécessitent plusieurs variables de temps. Si le signal d'entrée est une impulsion appliquée à l'instant T: x(t) = A (t-t), la déconvolution est immédiate. En utilisant N niveaux d'excitation, nous pouvons obtenir N noyaux de Volterra. La réponse impulsionnelle du premier ordre est la réponse impulsionnelle linéaire du système. La manifestation des comportements non-linéaires est indiquée par les réponses impulsionnelles d'ordre supérieur à 1. Lorsque le signal émis de l'excitation présente un spectre de puissance en forme de cloche autour d'une fréquence centrale, une pseudo-série de Volterra permet d'identifier des pseudo-noyaux qui s'expriment en fonction du vrai noyau et de l'excitation. L'application au contrôle non destructif des matériaux et des structures utilise le contraste de non-linéarité, un paramètre scalaire pour quantifier la différence entre la fonction de non-linéarité associée à un état de référence et la fonction correspondante à un état endommagé. L'application de cette technique d'essais non-destructifs sur des constructions et des structures élancées en vraie grandeur comme les pylônes électriques a conduit à une méthode de contrôle nondestructif pleine de promesse, parce que rapide et simple à mettre en oeuvre. En analysant les signaux des transducteurs ultrasonores se propageant à travers le béton, j'ai pu montrer qu'il existe un régime relativement stable, suivi d'un régime à endommagement accéléré. Le seuil de changement de comportement, caractérisé par un contraste de non-linéarité d'endommagement, m'a suggéré une limite d'endommagement acceptable pour le matériau. Cette caractéristique pourrait servir de critère d'intégrité dans les calculs des constructions parasismiques. Sols sous sollicitations rapides La réponse dynamique des sols a été étudiée en collaboration avec J.F. Semblat et G. Gary aux barres de Hopkinson. Elle permet une meilleure compréhension des phénomènes de propagation et de transfert d'énergie dans les sols soumis aux chocs. La conception d'un dispositif original à trois barres de Hopkinson offre une meilleure définition de l'état de contrainte et autorise la détermination du trajet de chargement tridimensionnel sur des chemins oedométriques. L'influence considérable du trajet de chargement sur la réponse dynamique est démontrée à l'aide de plusieurs types d'essais (confinement rigide, semi-rigide et souple). Une analyse granulométrique approfondie élucide quelques aspects phénoménologiques de la comminution (diamètre moyen et énergie d'écrasement des particules solides). 5

8 II.2 Dissipation Indicateur d endommagement 6 La détection de l'endommagement, l'analyse des mécanismes de ruine et l'étude de la dissipation intrinsèque des matériaux et des structures, souvent sous contraintes triaxiales et soumises à des sollicitations diverses et variées en relation avec leur mode d'utilisation, fournissent des bases physiques pour une validation réaliste des modèles mathématique ou numérique du problème. La thermographie infrarouge s'est révélée un outil idéal en complément des moyens d investigation traditionnels, capable d'améliorer notre connaissance sur le processus de l'endommagement des matériaux et des structures en fournissant un indicateur de l'état d'endommagement, par exemple pour contrôler la fabrication des articles de verre, pour détecter des zones de faiblesse mécanique dans les structures en composites, étudiées en phase de conception ou sollicitées en service, pour évaluer de façon non-destructive les performances mécaniques des ouvrages et pour suivre en temps réel l évolution du comportement dissipatif des corps d'épreuve ou des ouvrages sous surveillance tout au long des sollicitations de service. Mécanismes dissipatifs L'existence d'un couplage thermomécanique est bien connue pour des matériaux solides au-delà de leur limite de stabilité élastique. L'énergie mécanique peut être transformée en chaleur à 85 % lorsqu'une barre métallique est simplement tirée au-delà de sa limite d'élasticité. La méthode d'auscultation par thermographie infrarouge est basée sur l'observation d'une cartographie infrarouge à la surface de l'objet scruté. La quantité d'énergie émise par un rayonnement infrarouge invisible dépend des effets thermiques développés par le matériau sous charge, caractérisant le couplage thermomécanique. Traditionnellement, les effets du couplage thermomécanique sont négligés dans les analyses thermiques. Le champ de température et la déformation induite par la dilatation thermique et la sollicitation mécanique, sont déterminés séparément. Cependant ce couplage peut devenir significatif dans le cas où le matériau est sollicité au-delà de sa limite élastique. Localisation de la dissipation intrinsèque Grâce au couplage thermomécanique, la thermographie infrarouge permet d'étudier les concentrations de contrainte susceptibles d'endommager mécaniquement par exemple des pièces de liaison composite dont la forme compliquée peut rendre difficile un calcul numérique. Elle offre la possibilité de réaliser des essais non destructifs, sans contact et en temps réel pour déceler la dégradation du matériau sous sollicitations. L'évaluation quantitative du taux de croissance de la dissipation thermique peut faciliter le suivi et l'interprétation de l'endommagement mécanique du produit. Cette technique est capable de détecter de façon précise l'existence des défauts et des zones de faiblesse, permettant une prédiction fiable dans le cas des essais de contrôle de qualité des assemblages ou connecteurs mixtes (bois-métal par exemple). Elle a permis de reconnaître les mécanismes de rupture des éprouvettes de bois suivant les directions d'anisotropie. Elle a été appliquée avec succès sur des maquettes d'avion en composites. Ce qui a permis au concepteur de prendre des décisions rapides dès le début de l'étude en phase de conception. Cette méthode énergétique a permis de montrer le mécanisme de distorsion lors des déplacements irréversibles, relatifs entre les grains d'un sable, indiquant ainsi le phénomène de localisation de la dissipation énergétique dans le milieu granulaire. Elle est aussi capable de décrire les mécanismes de rupture des géotextiles, des géomembranes ou des polymères lorsqu'ils sont soumis à des efforts extrêmes. Frottement et usure Les problèmes associés aux valeurs de projet du coefficient de frottement, au bon choix des matériaux, au dimensionnement optimal et aux conditions opératoires des composants frottementantifriction, prennent une importance déterminante dans le développement technologique actuel.

9 La détermination de la limite d endurance en tribologie (frottement, usure, fatigue à l écaillage pitting et à petits débattements fretting, etc.) est une opération délicate, parce que difficile à interpréter à cause du couplage entre le champ de température induit par frottement et le champ de contrainte thermique associé aux contacts de roulement et glissement. Les effets lubrifiants de l huile compliquent par leur présence l analyse du problème. Un programme d essais, utilisant la thermographie infrarouge quantitative, a pu montrer que l usure a pour effet de détruire du matériau lors des perturbations répétées des liaisons de frottement entre les deux solides. La résistance à l usure est liée à la capacité des couches de surface à résister aux déformations répétées. Limite d'endurance Les caractéristiques de résistance à la fatigue des matériaux et des structures ne sont pas des propriétés intrinsèques; elles dépendent des conditions dans lesquelles elles ont été déterminées et des méthodes de dépouillement utilisées. Il existe un très grand nombre d'essais de fatigue pour mesurer les caractéristiques à prendre en compte dans les cas de tenue en service. La fatigue est une des causes de rupture d'ouvrages à des charges répétées simples ou souvent multiaxiales, à la fois les plus courantes et les plus redoutées, car la rupture brutale peut provoquer des accidents. Pour de nombreux matériaux, la traditionnelle courbe de Wöhler expérimentale présente une allure asymptotique indiquant un certain niveau de contrainte appelé "limite d'endurance", en-dessous de laquelle la sollicitation peut être appliquée indéfiniment sans entraîner la rupture. Il n'existe jusqu'à présent aucun moyen direct non destructif permettant de connaître la résistance d'une seule éprouvette traitée au niveau de la limite d'endurance conventionnelle où il y a 50 % de chance de non rupture. Bien avant sa rupture, j'ai réussi à montrer, grâce à l'utilisation de la thermographie infrarouge, que l'éprouvette subit des micro-dommages progressifs. J'ai mis en évidence un niveau de contrainte, voisin de la limite d'endurance conventionnelle du matériau, correspondant à un changement de régime du comportement dissipatif indiquant ainsi une évolution inéluctable vers la ruine. Ce procédé de détermination expérimentale de la limite de fatigue a très vivement intéressé les industriels de l'automobile (Fiat, Renault, Peugeot), EDF et GDF pour leurs équipements soumis aux phénomènes de fatigue, ainsi que d'autres domaines comme l'aviation, les transports, etc., parce qu'il ne nécessite que très peu de temps opératoire en comparaison des procédures traditionnelles non seulement onéreuses, mais extrêmement chronophages. Détection des phénomènes thermiques Pour s'assurer de l'étanchéité absolue des systèmes réputés étanches tels des matériels ou appareillages les plus divers devant fonctionner en séparation entre deux ambiances, on fait appel à des différents procédés de détection des micro-fuites qui vont des méthodes les plus simples aux techniques de pointe les plus élaborées comme la spectrométrie de masse. L'application de la thermographie infrarouge est particulièrement intéressante pour mettre en évidence des phénomènes de variations thermiques, liés au passage d'un gaz au travers de petits orifices débouchant sur des parois réputées étanches. J'ai mis au point une technique de détection rapide, simple et précise de la présence d'une fuite sur une vanne de sous-marin et sur certains éléments imposants de tube "lance-missiles". La thermographie infrarouge s'est révélée un excellent moyen de contrôle léger, sans contact et de mise en oeuvre facile, permettant de localiser rapidement le site où s'opèrent les micro-fuites, et facilitant les travaux d'étanchement. La connectique connaît un essor extrêmement favorable dans l'industrie automobile pour assurer un confort accru au conducteur. La réalisation des soudures automatiques avec des gaines rétractables sous l'effet de la chaleur nécessite une répartition optimale de température dans la zone intéressée. J'ai proposé une étude par observation infrarouge, lors des opérations de soudure et une analyse de comportement en laboratoire sur les matériaux utilisés, pour mieux appréhender les aspects mécaniques et thermiques de cette technique. Cette méthode thermographique infrarouge a été adoptée par la société de connectique RAYCHEM. 7

10 II.3 Interaction sol-structure 8 La stabilité d'un massif de fondation, supportant une structure, est un problème géotechnique et géomécanique complexe, car il dépend de l'interaction géométrique et rhéologique entre le sol et la structure, des caractéristiques de résistance, des conditions aux limites, et surtout de la déformabilité non linéaire et non réversible du sol. Le passage aux irréversibilités s'opère en une évolution graduelle en relation avec le niveau de contrainte imposé. L'état de contrainte avant la ruine est fonction des déformations et des trajets de contrainte suivis au cours du chargement. Canalisations et cavités souterraines Dans la pratique des travaux publics, de très nombreux ouvrages enterrés ont été réalisés de façon empirique. Vu la difficulté et l'originalité du problème d'interaction sol-structure, j'ai compris que le matériau sol environnant transmette non seulement les charges, mais assure aussi un point d'appui flexible. J'ai montré expérimentalement, théoriquement et numériquement dans ma thèse, le mécanisme de l'instabilité des ouvrages de flexibilité importante comme les tuyaux souples, les buses métalliques, les revêtements des ouvrages enterrés de grande dimension. Les effondrements des buses métalliques dans des remblais limoneux ou argileux doivent être traités comme des instabilités viscoélastiques dont la solution a été donnée. Figure 1. Flambement des structures souples enterrées (Réf. Annales ITBTP N 218, 1966) Les résultats, mis en évidence, ont inspiré la rédaction des bulletins techniques sur le comportement des tuyaux plastiques, utilisés de façon courante pour l'adduction d'eau, l'assainissement, le bâtiment, l'électricité, le gaz, le téléphone, l'irrigation, le drainage, etc. Ils ont permis une meilleure confiance dans la conception et la construction des buses de grande dimension, exceptionnellement jusqu'à 16 m d'ouverture, construites pour les passages dénivelés, variantes à des ponts et ouvrages de protection pare avalanches. Constructions de grande hauteur L'analyse de la performance géotechnique des fondations des structures en surface et/ou des ouvrages sur fonds marins, nécessite l'emploi des modèles réduits mécaniquement admissibles, satisfaisant à des conditions de similitude rhéologique très précises, en cohérence avec les conditions aux limites (dans le temps et dans l'espace) pour pouvoir traduire avec suffisamment de réalisme les caractéristiques l'interaction sol-structure. J'ai réalisé de très nombreux modèles réduits ou en vraie

11 grandeur, testés en centrifugeuse ou sur site avec des sollicitations monotones, cycliques et dynamiques pour étudier la stabilité des ouvrages en surface, des structures pétrolières en mer, des constructions en conception parasismique. Ancrages à forte capacité Les tirants d'ancrage, procédé de construction qui permet de stabiliser les murs de soutènement, les parois, les talus, les ouvrages de protections pare avalanches, ont été étudiés en laboratoire par des modèles réduits en gravité naturelle ou simulée par un gradient hydraulique. J'ai inventé des systèmes d'ancrages de fortes capacités (testés en vraie grandeur in situ à Cran en Bretagne, sur les plages de Quimper, de Fos et d' Hyères, sur le quai De Grasse du lagon de l'atoll de Mururoa), capables de mobiliser des forces de plusieurs GN, permettant d'immobiliser par exemple des barges sur fonds coralliens. Fondations précontraintes Soumise aux contraintes d'environnement, de coût, de performance et de qualité, EDF m'a demandé de proposer un nouveau concept de fondation pour les supports aériens pour ses lignes électriques. L'utilisation des systèmes d'ancrage de forte capacité et l'exploitation de la notion d'écrouissage en mécanique des sols, ont permis de stabiliser les fondations des pylônes électriques en terrains meubles. L'étude en centrifugeuse, validée par une mise en oeuvre sur site expérimental, a rendu le procédé opérationnel à l'échelle industrielle. De nombreuses fondations précontraintes pour pylônes électriques ont été mises en oeuvre dans le sud-est et l'ouest de la France. Stabilisation mécanique des sols Les rapports qualité-coût et performance-concept géotechnique m'ont suggéré une nouvelle technique de stabilisation des revêtements pour pistes d'athlétisme "tout temps", aires de jeux et d'élan. La nouvelle technique de revêtements stabilisés pour sols sportifs propose de réaliser l'ensemble revêtement-couche support en sol faiblement précontraint. Par utilisation de l'effet de voûte mobilisé dans une structure cellulaire, il est possible d'assurer la fonction sportive de la piste par ses qualités spécifiques: confort, performance, souplesse, glissance, usure et perméabilité. Signature vibratoire des structures élancées La détermination de la signature géotechnique en basses fréquences des structures élancées avec un lâcher de force impulsionnelle s'est révélée pleine de promesses pour le développement, l'expérimentation et le contrôle d'une large gamme de structures intéressant l'ingénieur. En effet c'est la plus simple et la plus rapide à réaliser des techniques actuelles. Cet outil est essentiel pour la définition et la solution de plusieurs types de problèmes de dynamique des structures comme les vibrations, l'endommagement et la durabilité. Pour vérifier et contrôler les performances géotechniques et structurales des constructions élancées, j'ai proposé une technique de détermination expérimentale de la signature vibratoire des pylônes électriques reposant sur leurs fondations à embase poids en béton, sur pieux ou à ancrages précontraints, basée sur un test impulsionnel avec le lâcher d'un câble tendu. Cette méthode simple et de réalisation rapide, dépassant le simple examen de la fondation, doit permettre de suivre une évolution défavorable de la structure en fonction du temps (fatigue, endommagement, décision de maintenance, etc.). Elle a été validée sur plusieurs types de pylônes électriques d'edf. 9

12 II.4 Mécanismes de propagation d ondes 10 En propagation d'ondes dans les milieux déformables, les lois de comportement, d'atténuation et de dispersion, de vitesse de phase et vitesse de groupe, sont des notions complexes au niveau même de leurs définitions. Chaque définition est validée par une technique expérimentale différente, idéalisée pour la modélisation. En fait, de nombreux phénomènes parasites ou tout simplement des difficultés expérimentales font que la quantité mesurée n'est pas exactement celle que l'on croit. Généralement il n'existe pas de méthode directe capable d'offrir une information sur la loi de comportement dynamique des milieux déformables, parce qu'il faut utiliser une théorie de propagation d'onde pour étudier les phénomènes qui, à leur tour, nécessitent une loi de comportement. Ondes sismiques L'appréciation d'un séisme, - traditionnellement associée à des évaluations de son caractère destructif, extrêmement subjectif et fluctuant -, exclut pratiquement l'obtention des renseignements quantitatifs. Il est donc essentiel de pouvoir mesurer, caractériser avec une interprétation physique correcte les mouvements du sol avant toute modélisation numérique pour les relier aux effets observés en terme d'intensité macrosismique. L'action sismique consiste en un mouvement transitoire du sol de forte amplitude et de caractère aléatoire lié à la propagation d'une perturbation provenant de l'intérieur vers la surface de l'écorce terrestre. Les observations au cours des fortes sollicitations sismiques ont montré que la pesanteur perturbe notablement les ondes de surface et les phénomènes de réflexion à la surface libre. La nature granulaire des sols induit des mécanismes de résistance en relation directe avec les transmissions des efforts par contact entre les particules solides. Elle confère de ce fait un comportement non linéaire et irréversible, donc dissipatif, au matériau dès la plus petite valeur de la contrainte déviatorique appliquée. Dans les secousses destructrices, les déformations mises en jeu par des déplacements différentiels se situent nettement en dehors du domaine de comportement quasi-élastique des sols. La non linéarité du comportement rhéologique des sols provoque l'altération du signal, d'autant plus importante qu'elle est plus significative. Les mouvements différentiels et de cisaillement lors du passage des ondes sismiques induisent divers mécanismes sollicitant la dissipativité énergétique du milieu traversé. La vitesse de déformation matérielle dans le sol est souvent dans la gamme 10-1 s -1 à 10 4 s -1, soit un temps caractéristique de l'ordre de 10-1 s à 10-6 s. Les forces d'inertie interviennent de façon significative dans le milieu sol qui se comporte comme un matériau élastoplastique en résonance et en condition adiabatique. De nombreuses campagnes d'essais dynamiques en centrifugeuse au CESTA, respectant les effets de la pesanteur, m'ont permis de simuler une centaine de séismes avec un simulateur à explosifs en séries programmées pour étudier les effets des actions sismiques sur des structures à embase poids, des structures enterrées, des structures fondées sur des groupes de pieux ou des structures ancrées. J'ai en outre mis au point des techniques très simples de génération d'ondes de surface ou d'ondes de volume en centrifugeuse, permettant d'avoir des chargements bien définis. En réalisant des essais de propagation d'ondes en laboratoire et en centrifugeuse, j'ai pu montrer: l'importance du comportement rhéologique du sol vis-à-vis du mode de propagation des ondes, la complexité des mécanismes dissipatifs pouvant se développer dans les sols traversés et l'influence déterminante des contraintes initiales et des conditions aux limites. Les études extrêmement intéressantes de J. Mandel sur la propagation des ondes d'accélération en milieux élastoplastiques m'ont permis de retrouver dans le milieu sol des conditions favorables pour proposer la création des zones fusibles, permettant d'atténuer énergétiquement les actions sismiques et les vibrations mécaniques. Ce qui m'a permis de proposer la conception d'un Ecran Dissipateur d'energie ou Fusible Géotechnique utilisant la dissipativité du sol lui-même pour amortir l'intensité des ondes qui s'y propagent.

13 Ondes acoustiques L'environnement vibratoire au poste de conduite des engins de chantier et de véhicules industriels, constitue bien souvent pour le conducteur une nuisance non négligeable. Le confort et la qualité du travail peuvent en être affectés suivant l'intensité des vibrations. Une exposition régulière à des niveaux vibratoires élevés peut favoriser à long terme l'apparition de pathologies lombaires. Le bruit émis par les trains de roulement chenillés est un sous-produit inévitable de leur mode de fonctionnement. Pratiquement, l'énergie acoustique rayonnée se propage à la fois par voie solide en engendrant des vibrations et par voie aérienne en générant le bruit ou vibrations sonores. Des niveaux de bruit élevés sont néfastes pour l'équipage et favorisent les possibilités de détection et de reconnaissance à partir de la signature acoustique. J'ai envisagé des solutions pour atténuer les bruits et les vibrations en étudiant les phénomènes de transmissibilité à travers des matériaux de masquage. J'ai proposé un matériau de masquage pour rendre discret le sous-marin. Un produit a été fabriqué par un industriel (CNIM) de Toulon et testé avec succès sur un sous-marin de la Marine Française. Avec Sylvie Gorog, nous avons cherché à analyser les phénomènes d'absorption efficaces pour réduire, voire annuler la propagation des ondes dans un milieu solide. La transmissibilité acoustique des matériaux utilisés comme milieux absorbants a été examiné dans le cadre rigoureux de la thermodynamique des processus irréversibles. Cette approche énergétique générale permet d'évaluer la dissipation générée au cours de la propagation pour différents comportements dynamiques. Ondes ultrasonores Dans les usines de fabrication d'articles de verre, la température du verre fondu est régulée par des électrodes en molybdène qui sont, en partie, plongées dans le bain de verre liquide. La partie extérieure est généralement raccordée à l'alimentation électrique et maintenue par un mécanisme servant de porte-électrode. Les paramètres extérieurs sont en général faciles à connaître. La partie immergée dans le bain de verre, à la température de C environ, est par contre assez difficile d'accès. Le seul moyen connu et peu utilisé pour repérer la longueur des électrodes en position au fond du bain est de l'enfoncer dans le bain de verre jusqu'à ce que le bout de l'électrode dépasse la surface du verre et devienne visible par une observation à l'intérieur du four. Pour les électrodes en position sur les parois latérales, il faut baisser le niveau du verre fondu pour pouvoir les repérer en vision directe. Suite à plusieurs campagnes d'essais de faisabilité sur site, j'ai pu imaginer une technique de sonde de longueur de ces électrodes en service, grâce à une étude propagation des ondes ultrasonores provoquées par un choc à l'extérieur et se propageant en aller et retour dans l'électrode. Cette procédure de contrôle périodique a vivement intéressé la société BSN Danone qui a effectivement utilisé un dispositif autonome avec logiciel sur micro-ordinateur (choc, acquisition et traitement du signal, dépouillement des résultats) réalisé et mis au point au LMS. L'utilisation des transducteurs ultrasonores est courante en contrôle non destructif. J'ai eu l'idée d'examiner, avec un analyseur non linéaire, les signaux d'entrée et de sortie des trains d'ondes traversant des volumes de béton soumis à divers niveaux de contrainte jusqu'à la rupture. J'ai pu mettre en évidence des comportements très différents correspondant aux cas où le matériau est mécaniquement sain et stable et lorsque les premières micro fissurations d'endommagement se manifestent. Cette caractéristique donne un critère d'intégrité du matériau et permet de détecter sur une structure en béton des zones endommageantes pouvant conditionner la tenue de l'ouvrage. 11

14 II.5 Mécanique appliquée au sport 12 Après quelques études de faisabilité, utilisant la technique thermographique infrarouge, pour évaluer les performances mécaniques des revêtements pour sols sportifs, des équipements et matériaux sportifs, j'ai pu suggérer et proposer au Pôle Technologique de l'insep, un programme de coopération de recherche très fécond et plein de promesses. Optimisation des assemblages en équipements sportifs Dans les équipements de sports et loisirs, le cuir est un matériau très présent. Il est utilisé dans la fabrication de chaussures de sport. Il intervient également dans la fabrication des sacs de sport, des gants de boxe, ballons de football et de rugby, etc. Dans les pratiques sportives, ces matériels sont durement sollicités (chocs frottement, abrasion). Dans les tests traditionnellement pratiqués, on n est pas en mesure de connaître l endommagement en cours d essai avant la rupture. Le couplage de tels essais avec la thermographie infrarouge permet d évaluer la dissipation intrinsèque en fonction de la charge imposée, en n importe quelle zone de l échantillon en cours d essai. Il est ainsi possible d identifier les zones de faiblesse du matériau, à quel endroit et à partir de quelle charge il commence à se dégrader et suivre l évolution de l endommagement. L évolution du comportement dissipatif permet de définir graphiquement sur la courbe effort / dissipation un seuil d endommagement acceptable de façon très précise. Cette méthode apparaît prometteuse dans la mesure où elle apporte une connaissance fine des phénomènes de dégradation dans le matériau cuir, mais aussi dans les assemblages sous forme de coutures ou de collages. Les fabricants d articles en cuir pourront tirer de précieux renseignements pour évaluer la durabilité de leurs articles et réfléchir, à partir des données observées et quantifiées, à des modifications dans la conception de certains articles pour éviter des points de faiblesses trop importants, par exemple. Usure des revêtements de surface Les mesures des revêtements synthétiques à l abrasimètre, complétées par l observation thermographique infrarouge a permis de reconnaître l évolution des mécanismes de leur usure et de quantifier ce paramètre difficile à définir. L'utilisation d'un profilomètre au laser permettra de mieux caractériser les paramètres d'usure. Sols sportifs, courts de tennis En ingéniérie du sport, il est souhaitable de pouvoir caractériser d une manière rationnelle la qualité rhéologique d un sol sportif. Les courts de tennis constituent un cas particulier d investigation mécanique, parce qu il existe une très grande diversité de surfaces de jeux, qualifiées souples, dures, bloquantes, glissantes, etc. J ai proposé, en collaboration avec l INSEP, d étudier la propagation des ondes à la surface des courts de tennis en service sous l effet de la chute vertical d une bille d acier. Les signaux captés par des accéléromètres installés à distance du point de chute permettent d évaluer les caractéristiques mécaniques du sol sportif sous sollicitation d impact. Contrôle non-destructif des matériels sportifs Les cordages des raquettes de tennis, travaillant sous l impact des balles, ont été scrutés par une caméra thermographique infrarouge. Il en est de même pour les cordes d escalade et les voiles. Le but est de savoir au bout de quelle durée d utilisation, le matériel perd-il ses qualités initiales. Mouvements sportifs L analyse cinématique du sprint par imagerie numérique rapide permet de décomposer localement les mouvements complexes. L expérimentation couplée à une plate-forme dynamométrique permet une analyse dynamique réaliste du sprint, qui nécessite une cadence adaptée à la vitesse et, une erreur minime.

15 13 QUELQUES RESULTATS MARQUANTS - Faisabilité d'un Bouclier Parasismique L'approche théorique du comportement rhéologique modélisé des sols, qui m'a conduit à l'idée conceptrice d'un Bouclier Parasismique, a été suggérée par J. Mandel (1964): "... le postulat de Drücker n'est pas une condition nécessaire de stabilité, lorsqu'il existe des frottements intérieurs du type de Coulomb la propagation d'une petite perturbation sous forme d'ondes dans une direction d'un matériau stable de matrice élastoplastique A n'est possible que si et seulement si toutes les valeurs propres de la matrice M de propagation sont positives...". J'ai pu mettre en évidence et décrire, grâce à la thermovision infrarouge, le phénomène physique de la dissipation intrinsèque qui traduit la présence des frottements intergranulaires. Ce comportement se manifeste lorsque le matériau sableux est soumis à un état de contrainte situant entre le seuil caractéristique et le pic du déviateur de contrainte. Cette dissipation intrinsèque favorise la mitigation énergétique des ondes au cours de leur propagation à travers des sols en dilatance. L'application pratique de cette recherche a été de concevoir un Ecran Dissipateur, capable d'adoucir énergétiquement les ondes générées par les séismes ou les vibrations produites par le trafic routier ou ferroviaire, qui se propagent dans le sol. L'expérimentation en similitude rhéologique, utilisant une centrifugeuse, a pu montrer qu'un procédé technologique de précontrainte des sols en place est capable de jouer un rôle de Fusible Géotechnique dissipateur d'énergie, en additionnant de façon intentionnelle une distribution de contrainte bien choisie pour permettre une incursion dans le domaine surcaractéristique du sol, créant des zones-rideaux fusibles où l'énergie véhiculée par les ondes d'accélération peut se dissiper en chaleur grâce aux frottements intergranulaires. Des dizaines de kj par mètre cube peuvent ainsi se dissiper sans danger au sein du sol. infrarouge - Evaluation rapide de la limite de fatigue des métaux par thermovision Il est toujours utile de connaître la qualité des matériaux, soit qu'il s'agisse de structures neuves pour vérifier la conformité aux spécifications du matériau en place, soit pour évaluer la durabilité d'ouvrages anciens. En outre en recherche et développement des produits métalliques, il est indispensable de connaître les mécanismes d'endommagement et de ruine, afin d'optimiser rapidement leur utilisation. En réponse à ces préoccupations, diverses méthodologies d'analyse ont été proposées et développées ces dernières décennies. Les physiciens et chimistes ont cherché à expliquer pourquoi le matériau s'endommage. Les mécaniciens tentent de démontrer comment le matériau se rompt. Cette communication essaie de préciser quand et où le matériau perd sa résistance mécanique. En supposant que l'endommagement se manifeste par un phénomène irréversible appelé dissipation intrinsèque, une technique thermographique infrarouge a été utilisée pour quantifier ce scalaire, étudier le comportement dissipatif et localiser la zone endommagée sur le corps d'épreuve. Le paramètre, mis en évidence dans cette étude, est la dissipation intrinsèque du matériau, une partie irréversible de la température qui apparaît à la surface du corps d'épreuve sous sollicitation cyclique des essais de fatigue traditionnels et qui traduit son comportement dissipatif. En fonction du niveau de la sollicitation appliquée, le régime dissipatif est plus ou moins prononcé. Pour les matériaux ferreux testés, le changement de régime dissipatif a été suffisamment contrasté pour permettre une évaluation extrêmement rapide et précise de la limite de fatigue: quelques heures avec la technique proposée au lieu de quelques mois avec la méthode traditionnelle de l'escalier. Grâce au couplage thermomécanique, l'endommagement mécanique du métal se manifeste par sa dissipation intrinsèque facilement détectable par thermographie infrarouge. La technique proposée s'est révélée très fiable, précise et capable de localiser la partie endommagée du corps d'épreuve scruté.

16 - Modes fondamentaux de rupture des roches Les objectifs principaux de cette étude sont d acquérir les paramètres nécessaires au prédimensionnement des ouvrages et de contribuer à la connaissance et à la compréhension du comportement rhéologique des granites de la Vienne en vue de la conception d un stockage profond de déchets radioactifs. Notamment la réalisation d excavations dans le granite induit généralement une combinaison de modes de rupture. Ceux-ci pourront être reconnus grâce à cette étude expérimentale, permettant ainsi une optimisation de la technologie d excavation du granite en fonction des résultats quantitatifs obtenus. Traction uniaxiale Cission simple Torsion 14 Figure 2. Modes fondamentaux de rupture (Réf. World Scientific 1998, ISBN ) En améliorant notre connaissance sur la résistance mécanique du granite, cette étude suggérerait des possibilités d auscultation, de contrôle et de surveillance de l état de fissuration du site pendant et après les travaux. Cette approche s applique évidemment pour d autres types de roches profondes comme les argilites, les marnes ou les siltites. - Coopération scientifique CNRS-INSEP-EP Une collaboration de recherche extrêmement féconde et pleine de promesses a commencé dans le cadre d une convention CNRS N du 10 Avril 1997 qui considère le sport comme objet digne de recherche et comme moyen de questionnement des modèles scientifiques. Incidence des pointes sur l efficacité de l appui. L avantage mécanique est mis en évidence par un indice d impulsion calculé à partir des efforts d appui. D après les résultats, cet indice pourrait également être utilisé comme un indice de performance (Joël Loizeau, Dominique Parganin & Minh Phong Luong). Cinématique ultra-rapide de l appui. Les avantages et les limitations de l imagerie ultra-rapide numérique sont étudiés dans le cas du sprint. La résolution des images et l accessibilité des résultats s avèrent adaptées à l environnement sportif (Joël Loizeau, Dominique Parganin & Minh Phong Luong). Variation de vitesse au cours de l appui. Le couplage des efforts d appui avec l imagerie ultra-rapide est utilisé pour différencier deux niveaux d expertise différents. En particulier la variation de vitesse au cours de l appui a pu être corrélée à la cinématique locale du pied (Joël Loizeau, Dominique Parganin & Minh Phong Luong). Test de résistance des ballons par thermographie infrarouge. La fédération de football a sélectionné cinq ballons de même type présentant visuellement un état d usure différent. La thermographie infrarouge va permettre de quantifier l état d endommagement du ballon selon son niveau d utilisation (Minh Phong Luong, Dominique Parganin & Joël Loizeau). Dynamique de la course en fonction du type de handicap. Cette étude a pour objet de définir et quantifier les paramètres mécaniques de la course associés à chaque type de handicap : amputés fémoraux, tibiaux et des membres supérieurs, hémiplégiques, diplégiques, paraplégiques, tétraplégiques et non-voyants. Les paramètres cinématiques sont mesurés par imagerie ultra-rapide numérique (Joël Loizeau, Dominique Parganin & Minh Phong Luong). Caractérisation du sol de terrain de tennis par accélérométrie. Différents types de courts de tennis ont été testés : deux en terre battue, un quick, trois synthétiques. Les mesures, effectuées à l aide de

17 plusieurs accéléromètres, sont destinées à quantifier les notions de confort et de rapidité des terrains (Minh Phong Luong, Dominique Parganin & Joël Loizeau). Cinématique du départ de flèche. Il s agit d une pré-étude visant à recenser les paramètres mesurables lors du départ de flèche. Plusieurs types de flèches sont testés sous différents angles de prises de vues (Joël Loizeau, Dominique Parganin & Minh Phong Luong). Endommagement des voiles avant déchirure. Deux voiles différentes, sans joints, ont été testées : l une est un mono-couche en dacron et l autre un composite en polyester et kevlar. Chaque échantillon est soumis à une machine de traction et l essai est suivi par une caméra thermographique numérique. L énergie dissipée sous forme de chaleur lors de l essai est localisée par la caméra ; ce paramètre permet de dire où et quand le matériau s endommage (Dominique Parganin, Minh Phong Luong & Joël Loizeau). Endommagement du cuir et de ses assemblages. Deux échantillons de cuir utilisés dans la fabrication de chaussures de sport et sélectionnés par le Centre Technique du Cuir ont été testés : un spécimen sans couture et un autre avec couture. Chaque échantillon est soumis à une machine de traction et l essai est suivi par une caméra thermographique numérique. L énergie dissipée sous forme de chaleur lors de l essai est localisée par la caméra ; ce paramètre permet de rendre compte de l état d endommagement du matériau et de détecter les points de faiblesse (Dominique Parganin, Minh Phong Luong & Joël Loizeau). L évolution de ma production scientifique montre avec évidence que mon intégration au CNRS a été extrêmement bénéfique grâce à une activité plus propice à la recherche (Figures 1 et 2). Notations : 15 Livres et ouvrages Chapitres dans les ouvrages Séminaires, workshops Communications à des congrès, symposia CDROM à comité de lecture et supports audiovisuels Brevets Actes à comité de lecture Conférences invitées dans des congrès Revues à comité de lecture LO CO SW CCS CDAV BVT ACL CIC RCL Figure 3. Publications annuelles par types de publications depuis le début de ma carrière de chercheur en 1961

18 16 - Activité au sein des sociétés savantes Mon activité dans les sociétés savantes a été très soutenue en tant que membre élu de leur conseil d'administration : Membre du Conseil d Administration et Trésorier de l AFM Membre du GST Rhéologie, Membre du Conseil de l AFPS Membre du Conseil du CFMS Membre du Conseil du CFMR Membre du Conseil du GFR Membre du Conseil de l OASIS Représentant du GFR auprès du Groupement Français du Génie Civil (G2C) Représentant de l AFPS auprès du Comité Français de la Décennie Internationale pour la Prévention des Catastrophes Naturelles.

19 17 OBJECTIFS ET PROJETS J envisage poursuivre pleinement l exaltant programme de recherches que j ai mené ces quatre dernières années jusqu au 31 Août 2002, date légale à laquelle je serai admis à la retraite. Ma nomination à l éméritat de directeur de recherche à partir de Septembre 2002 me permettra de réaliser dans de bonnes conditions les futurs projets suivants : 1. Animer un groupe de travail sur l application de la thermographie infrarouge à la mécanique des solides. 2. Animer un groupe de concertation sur la simulation expérimentale du risque en génie civil. 3. Animer un groupe d études de transfert de technologie vers les industries mécaniques intéressées par la durabilité des matériaux et des structures. 4. Animer un groupe de réflexion sur des recherches transversales pouvant intéresser la mécanique, la thermique, le sport, la biotechnologie, la médecine Je mène une activité de recherche finalisée travaillant souvent en partenariat avec différents groupes de chercheurs, veillant à l'application transversale des résultats des travaux, oeuvrant sur les champs du génie civil de leur impact sur l'environnement ainsi que de la prévention des risques. OBJECTIFS ET PROJETS Le premier éméritat ( ) m a permis de réaliser des résultats de recherche très positifs dans divers domaines de mécanique des sols (transmissibilité vibratoire des sols recyclés pour l industrie routière), de mécanique des roches (analyse non linéaire du seuil d instabilité des matériaux rocheux pouvant servir d alarme précoce de rupture), d ingénierie des sports (instrumentation de la performance mécanique des articles de sports), de diriger les recherches des doctorants en mécanique des sols et de mécanique des roches, d organiser des séances techniques de mécanique des roches et de coordonner un colloque national de génie parasismique en 2003 sur le campus de l Ecole polytechnique à Palaiseau. Ma nomination à un deuxième éméritat ( ) me permet de continuer activement mon activité de recherche au sein de l Equipe N 12 Génie Civil et Parasismique du LMS CNRS UMR 7649 et de réaliser dans des conditions optimales ma participation au projet ANR 2006 ECHO ( ) sur les effets d échelle dans les ouvrages en remblais du génie civil, et d encadrer des jeunes doctorants en mécaniques des roches. OBJECTIFS ET PROJETS En prolongeant mon activité de chercheur jusqu au 31/08/2013, le LMS m a encouragé à poursuivre mon travail d expertise des céramiques anciennes à l aide de la spectrométrie Raman à infrarouge et à l utilisation de cette technique non invasive en dermatologie.

20 18 III - Production scientifique III.1 Publications Ma liste des publications comporte des: Chapitres dans les ouvrages Livres et ouvrages Revues à comité de lecture CDROM à comité de lecture et supports audiovisuels Conférences invitées dans des congrès Actes à comité de lecture Brevets Communications à des congrès, symposium Séminaires, workshops CO LO RCL CDAV CIC ACL BVT CCS SW RCL 71 2 RCL 70 3 RCL 69 Spectroscopie Raman et Eczéma Journées Dermatologiques de Paris, Décembre 2012, Palais des Congrès, Paris, Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, Décembre 2012 par M.S. Luong, M.P. Luong & L. Durand Spectroscopie Raman et Naevus de Spitz Journées Dermatologiques de Paris, Décembre 2012, Palais des Congrès, Paris, Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, Décembre 2012 par M.S. Luong, M.P. Luong & L. Durand Non-Linear Behavior of Sands under Longitudinal Resonance Testing Acta Polytechnica Hungarica, Vol.9, No. 2 (2012), pp by Merouane Mekkakia Maaza, Ahmed Arab, Mostefa Belkhatir, Saaed Hammoudi, Minh Phong Luong & Abdelatif Benaissa SW 119 Nondestructive Raman identification of a Qing mandarin s vase December 28, 2011, LMS CNRS UMR 7649, Ecole Polytechnique by M.P. Luong