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Caractérisation des films passifs pour la définition de nouveaux matériaux : application aux plaques bipolaires métalliques des systèmes PEMFCs
No full textLobjectif de ce travail est de déterminer des solutions matériaux pour la réalisation de plaques bipolaires embouties, répondant aux spécifications techniques dune utilisation en milieu pile à combustible de type PEMFC. Sur la base des propriétés dusage, lacier 316L a été proposé comme matériau de référence. Pour autant la conductivité de sa couche passive formée en surface reste faible, et fait ainsi chuter les performances de la pile. La modification de la surface de ce matériau est donc indispensable. La première voie développée dans ce travail a été délaborer un dépôt par PVD de type CrN sur cet acier. La structure, ainsi que les propriétés de résistance à la corrosion et de conductivité des couches passives formées sur ces matériaux, dépendent de la teneur en azote du revêtement et de la nature du substrat. La caractérisation ex-situ du revêtement dit haut azote élaboré sur acier, montre que celui-ci répond à la problématique posée. Toutefois, ces matériaux induisent un coût supplémentaire dû au process et nécessitent une bonne tenue à lemboutissage. La deuxième approche de modification de surface a donc été la fonctionnalisation de la couche passive existante sur lacier 316L. Lajout par voie électrochimique de Ce dans les couches doxydes à permis den modifier les propriétés. Ce traitement préserve la résistance à la corrosion du matériau, tout en diminuant la valeur de la résistance de contact interfaciale de 78%. Sur la base du traitement précédent, il a pu être proposé de nouvelles nuances daciers intégrant quelques % massique déléments dopants (Ce, Ta) dans le but de fonctionnaliser le film passif. Les caractérisations physico-chimiques de ces nuances ont montré lintérêt de tels alliages pour lapplication visée. En effet, tout en maintenant de bonnes propriétés de résistance à la corrosion, une diminution importante des valeurs de résistances de contact interfaciale est observée. Bien que certaines spécifications natteignent pas encore les valeurs souhaitées, ce travail valide une démarche originale de choix de matériaux
Modélisation de la fissuration lente d\u27une céramique technique de type ferrite
No full textMême s\u27ils ont été moins étudiés, les ferrites sont sensibles à la rupture différée dans le temps. Le processus de fissuration lente est caractérisé par une vitesse de propagation de fissure V qui augmente avec le niveau de chargement appliqué KI, De plus, la fissuration lente caractérisée par des courbes V-K est dépendante de la microstructure, notamment de la taille de grain, voire de la présence de défauts comme des porosités aux points triples. Les ferrites auxquels nous nous intéressons possèdent une microstructure hétérogène vis à vis de la taille des grains, avec des pores aux points triples. Une telle microstructure conduit à une dispersion des mesures de fissuration lente V-K telle, qu\u27aucune prédictions fiables de durée de vie est possible à partir d\u27études expérimentales uniquement. Le recours à la simulation s\u27avère nécessaire à la fois pour élucider l\u27influence de la microstructure sur la rupture différée dans le temps et in fine pour estimer la durabilité du matériau. Nous avons développé une description locale de la fissuration lente, à l\u27échelle de la microstructure. Dans le cadre d\u27une méthodologie des zones cohésives, à partir des observations et descriptions physico-chimiques disponibles et de calculs atomistiques récents, nous proposons un modèle cohésif viscoplastique pour mimer le mécanisme de réaction-rupture responsable de la fissuration lente. La description permet d\u27estimer des variations V-K conformes aux observations. Dans les simulations de la rupture intergranulaire des polycristaux pour un chargement de fatigue statique, nous observons que l\u27avancée de la fissure est discontinue dans le temps avec des vitesses différentes selon l\u27orientation des grains. Le franchissement des points triples ralentit la progression de la fissure. Nous montrons qu\u27il est nécessaire de tenir compte des contraintes d\u27origine thermique pour prédire une influence de la taille des grains
Modélisation et recalage d\u27images protéomiques
No full textL\u27objectif de cette thèse est de développer des méthodes de traitement destinées aux images de gel d\u27électrophorèse bidimensionnelle (2DGE). Nous abordons plus particulièrement un certain nombre de problèmes liés à la modélisation et au recalage des images 2DGE. Dans ce cadre, nous avons proposé une nouvelle approche de mise en correspondance pour les spots dans des images 2GDE. Cette approche s\u27inspire du principe d\u27attraction, et permet de détecter de manière précise un plus grand nombre de spots en correspondance. Elle est basée sur l\u27exploitation simultanée de plusieurs types d\u27information tels que la distance, l\u27intensité et le pattern des spots. Les résultats obtenus sur des images aussi bien simulées que réelles montrent que l\u27information de pattern de spots joue un rôle important dans la mise en correspondance des spots, et que son utilisation peut permettre d\u27améliorer considérablement la précision de la mise en correspondance des spots, notamment pour des images 2DGE présentant des distorsions complexes et importantes. De même, une méthode de recalage non-linéaire d\u27images 2DGE a été développée. Elle est basée sur le modèle de déformation TPS en intégrant le principe d\u27attraction et le modèle de déformation spécifique à l\u27électrophorèse bidimensionnelle. Dans cette méthode de recalage non-linéaire, une combinaison de la mise en correspondance précise des spots avec la transformation de TPS (ADIP-TPS) et la déformation " sourire " spéciale, a été identifiée comme étant en mesure de remplir les exigences de recalage d\u27images 2DGE. Les résultats que nous avons obtenus confirment l\u27intérêt d\u27un choix judicieux de l\u27information sur le pattern de spots et montrent l\u27impact de la méthode proposée sur la qualité du recalage. En générale, cette méthode proposée améliore de manière significative la précision de recalage par rapport aux techniques traditionnelles, et suggère son utilisation prometteuse dans l\u27analyse pratique des images 2DGE en protéomique
Recherche par similarité dans les bases de données multimédia : application à la recherche par le contenu d\u27images
No full textL\u27émergence des données numériques multimédia ne cesse d\u27augmenter. l\u27accès, le partage, le stockage et la recherche de ces données sont devenues des besoins réels et les problématiques sont nombreuses et variées. Afin de rendre cette masse d\u27information facilement exploitable pour tout utilisateur, il est nécessaire de disposer de techniques d\u27indexation et de recherche rapides et efficaces. Mes travaux de thèse s\u27inscrivent dans le domaine des données multimédia et plus précisément des images fixes. L\u27objectif principal est de développer une méthode performante d\u27indexation et de recherche des k plus proches voisins (kppv) qui soit adaptée à la recherche d\u27image par le contenu et aux propriétés des descripteurs d\u27images (grand volume, grande dimension, hétérogénéité, etc.). il s\u27agit d\u27une part, d\u27apporter des réponses aux problèmes de passage à l\u27échelle et de la malédiction de la dimension et d\u27autre part de traiter les problèmes de mesure de similarité qui se posent, et qui sont liés à la nature des données manipulées. Notre première proposition consiste en l\u27utilisation d\u27une structure d\u27indexation multidimensionnelle basée sur l\u27approximation ou filtrage, par une amélioration de la méthode RA-Blocks. Elle repose sur un algorithme de découpage de l\u27espace de données qui améliore notablement la capacité de stockage de l\u27index ainsi que le temps de la recherche. Dans un deuxième temps, nous proposons une méthode d\u27indexation multidimensionnelle adaptée à des données hétérogènes (couleur, texture, forme). Notre méthode combine une technique non linéaire de la réduction de la dimension à une structure d\u27indexation multidimensionnelle basée sur l\u27approche approximation. Cette combinaison permet de répondre à travers, un formaliste unique, aux différents verrous que nous nous sommes fixés de lever
Performance analysis and development of new models for performance prediction of hard rock TBMs in rock mass
No full textCette étude a pour but l\u27amélioration de la compréhension des mécanismes de coupe par des tunneliers pour roches dures et l\u27évaluation de l\u27impact des propriétés des massifs rocheux sur les performances de la machine. Pour cela, une base de données a été constituée, contenant les informations de performance de tunnelier mesurées sur différents chantiers avec différentes conditions de massif. Cette base de données contient d\u27information de 10 chantiers différents sur une longueur totale de 60 km. Des modèles de prédiction de performance empiriques ont été développés avec un degré de corrélation raisonnable en appliquant d\u27analyse régression multiple. Un nouveau facteur d\u27ajustement basé sur la fracturation du massif pour le modèle CSM est obtenu. La précision du modèle développé et les facteurs d\u27ajustement sont vérifiés en comparant les don-nées observées avec les estimations données par les modèles connus (NTNU et CSM). On obtient une bonne concordance des résultats
Application de la Représentation Diffusive à la modélisation thermique compacte
No full textLes avancées technologiques connues dans le cadre de lintégration des systèmes de puissance rapprochent les différents problèmes physiques et introduisent inévitablement des couplages entre ceux-ci. La réalisation de maquettes est très coûteuse, doù la nécessité du prototypage virtuel. Ceci passe par la maîtrise de la conception multi physique et multi échelle. Dans ce contexte, il convient de maîtriser en particulier la température durant les étapes du prototypage virtuel. Les méthodes numériques permettent deffectuer des prévisions thermiques grâce à la résolution dun très grand nombre déquations. Or, ces méthodes coûteuses ne permettent pas daborder loptimisation dun couplage électrique-thermique comme dans le cas des modules de puissance. La macro modélisation sans maillage est alors une alternative intéressante pour les analyses thermiques. Ces modèles analytiques sont faciles à coupler avec des modèles électriques et mécaniques, permettant deffectuer des simulations systèmes multi physiques rapides. Nos travaux sinscrivent directement dans ce contexte. L\u27idée principale est lapplication de la Représentation Diffusive à la modélisation thermique des modules et des composants de puissance. Cette approche est efficace pour la génération de modèles thermiques analytiques faciles à coupler avec des modèles électriques. A partir d\u27une unique simulation transitoire du type éléments finis (MEF) ou différences finies (DF), ou une mesure pertinente sur le système, on construit un modèle thermique à représentation d\u27état du type entrées-sorties, compatible avec des simulateurs circuit. L\u27intérêt majeur de cette approche réside en la simplification du modèle thermique quant la connaissance cartographique de la solution n\u27est pas requise. Dans un premier temps, un modèle thermique d\u27une puce IGBT sur un substrat a été développé. La réponse transitoire de la température maximale de la structure (extrémité du canal) est évaluée et comparée à une mesure et ceci pour différentes impulsions de puissance thermique dissipée. Un modèle analytique dauto échauffement dun VDMOSFET est construit à partir d\u27une seule simulation électrothermique 2D du type éléments finis. La confrontation des résultats entre le modèle analytique et la simulation éléments-fins est satisfaisante. Finalement, nous traitons des interactions thermiques entre puces au sein des modules de puissance. Un module expérimental permet les mesures nécessaires à la construction dun modèle global, et la confrontation des résultats
Apports méthodologiques pour la modélisation du comportement à la lixiviation de résidus minéraux. Application aux solidifiats de boues d\u27hydroxydes métalliques
No full textLe comportement à la lixiviation de solidifiats de boues dhydroxydes métalliques est étudié dans loptique du développement de méthodologies pour la modélisation comportementale de la lixiviation de matrices minérales. Une telle modélisation nécessite lidentification et la quantification des phases minérales réagissant au cours de la lixiviation ou contrôlant le relargage des polluants (modèle chimique ou réactionnel).La méthodologie développée base la construction de ces modèles réactionnels sur lassociation de tests de lixiviation et danalyses minéralogiques du matériau. Cette approche combinée vise à établir les liens entre solubilisation des éléments (tests ANC et de dissolution sélective) et la minéralogie des matériaux (DRX et observations MEB-EDS avant et après lixiviation). Le test de dissolution sélective savère être un outil particulièrement efficient pour lidentification de ces liens puisquil dévoile les principales réactions de dissolution contrôlant la réponse du matériau à une attaque acide (analyse différentielle). De plus, lanalyse ciblée des lixiviats permet de relier la solubilisation des éléments, en particulier des polluants, à ces réactions de dissolution. Une méthode basée sur létude par simulation numérique de la stabilité des minéraux en « environnements réalistes » a été développée pour identifier ces réactions. Un assemblage minéral peut, ainsi, être établi pour représenter chaque matériau et sa réponse à lattaque acide. Pour simuler le comportement en conditions réelles de mises en uvre, les modèles réactionnels doivent être couplés avec un modèle de transport. Ce dernier a été élaboré à partir du comportement des solubles (Na et K) lors dun test de lixiviation séquentielle sur monolithe (TLM). La simulation de ce test ne permet quune validation partielle des modèles chimiques élaborés. Néanmoins le TLM induit de trop faibles évolutions des matériaux pour permettre de juger de la fiabilité des résultats de simulations du comportement à long terme. Cette étude du comportement à la lixiviation est limitée aux réactions de dissolution/précipitation et à linfluence du pH. Compte tenu de la multiplicité des phénomènes mis en jeu, il convient de compléter les méthodes proposées en vue dune modélisation dautres types de réaction (sorption) ou de linfluence dautres paramètres (oxydation, carbonatation)
Comportement expérimental statique et dynamique des sables et modélisation élasto-visco-plastique anisotrope en petites et moyennes déformations
No full textUne étude sur sable d\u27Hostun S28 sec et saturé a été menée en petites et moyennes déformations sur un appareil triaxial de précision développé à l\u27ENTPE. Ce prototype expérimental permet d\u27appliquer de nombreux types de chargements sur un échantillon cylindrique de sable, confiné sous une pression d\u27air contrôlée. Des chargements quasi-statiques peuvent être appliqués sur l\u27échantillon, contrôlés en force et en déplacement à partir des capteurs internes de la cellule. La mesure des déformations est assurée par un système de mesures locales, disposé sur la partie centrale de l\u27échantillon. Des capteurs sans-contact de grande précision permettent d\u27étudier le comportement du matériau dans le domaine des petites déformations (quelques 10-6 m/m) jusqu\u27au domaine des moyennes et grandes déformations (quelques 10-2 m/m). En outre, des sollicitations dynamiques par propagation d\u27ondes radiales et axiales, sont effectuées au sein du spécimen à partir d\u27un ensemble de capteurs piézoélectriques. La procédure expérimentale adoptée comporte des essais de compression et d\u27extension triaxiale en milieu sec et saturé au cours desquels, des périodes de fluages, des périodes de relaxations, des changements rapides de la vitesse de sollicitation, des sollicitations cycliques de très faibles amplitudes et dynamiques par propagation d\u27ondes, sont appliqués à différents états de contrainte
Les carboxyméthyl glycosides lactones : Synthèse et application à l\u27imagerie membranaire
No full textLa carboxyméthyl 3,4,6-tri-O-acétyl-a-D-glucopyranoside 2-O-lactone, préparée à partir de l\u27isomaltulose, est un bon " donneur de glycoside " pour la synthèse de composés ciblés soit pour leur intérêt biologique soit pour leurs propriétés physico-chimiques potentielles tels que des pseudo-oligosaccharides, pseudo-glycoaminoacides, et pseudo-glycolipides. Dans ce contexte, de nouvelles stratégies de synthèse ont été mises au point pour l\u27obtention de ces lactones construites sur des systèmes mono- et disaccharidiques avec des groupements protecteurs variés. D\u27autre part, la fonctionnalisation de la position 2 sélectivement libérée après ouverture de cette lactone par des agents nucléophiles, a été effectuée pour la synthèse de systèmes multifonctionnels. Une application de cette stratégie a aussi été étudiée pour la synthèse de produits amphiphiles pour la conception de sondes membranaires hydrosolubles pour l\u27imagerie membranaire par microscopie optique non linéaire
Etude du comportement couplé thermo-hydro-mécanique et chimique (THMC) des argiles profondes
No full textL\u27enfouissement de déchets nucléaires dans l\u27argile de l\u27Est fait interagir quatre phénomènes: thermique, hydrique, mécanique et chimique. Les modèles THMC existants traitent les réactions chimiques indirectement, par l\u27introduction d\u27un paramètre contenant toute l\u27information de la réaction. Aussi, il était nécessaire d\u27élaborer un modèle complet, traitant les quatre phénomènes à égale mesure, et qui puisse expliciter de manière directe leurs couplages. Ce travail est composé de trois parties. La partie théorique constitue une part importante du travail. La totalité du cadre thermodynamique a été redéfini pour inclure les phénomènes chimiques. Les réactions chimiques sont représentées par la vitesse de réaction, pont vers la thermodynamique chimique, seul outil capable de les décrire avec précision. Le modèle est implémenté dans Castem 2000. Des procédures hydriques et chimiques devaient être intégrées au code. Le couplage entre les quatre phénomènes est effectué à la fin de chaque itération temporelle. La troisième partie de ce travail de recherche est la confrontation du modèle aux données expérimentales présentes dans la littérature. Les perspectives de ce travail sont nombreuses. Premièrement, d\u27autres coefficients doivent être déterminés. Le modèle doit être amélioré en intégrant les parties non linéaires des phénomènes. Le code de calcul peut être optimisé en créant une procédure qui itère tous les phénomènes en même temps, afin de produire un couplage fort