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Elaboration et caractérisation de mélanges complexes a base de polypropylène en vue de son écoconception et de son recyclage dans les véhicules hors d\u27usage
No full textCe travail présente l\u27étude des propriétés des mélanges PP/élastomères utilisés dans la fabrication des boucliers automobiles. Ces mélanges n\u27étant évidement pas miscibles, l\u27ajout de compatibilisants (PEP et EPR-g-MAH) a montre une modification de l\u27ensemble des propriétés morphologiques thermiques, viscoélastiques a l\u27état solide et mécaniques (traction et chocs). Dans le cas des mélanges renforces nano-caco3, utilises pour l\u27amélioration des propriétés chocs et l\u27allégement des mélanges, l\u27étude morphologique et les propriétés mécaniques montrent que selon le taux de recouvrement la dispersion des nanoparticules est assez différente dans la matrice. La présence de compatibilisant améliore les propriétés mécaniques dans le cas du pep mais fragilise le matériau pour le copolymère EPR-g-MAH. La présence de polluants (PA, ABS et PU), utilises dans le but de simuler le recyclage, non miscibles avec les constituants de mélanges diminue les propriétés mécaniques et modifie le taux de cristallinite et les pis de relaxation de constituants des mélanges. La présence de compatibilisants (EPR-g-MAH, SEBS et E-EA-GMA) diminue la taille de la phase dispersée, améliore l\u27interface entre la matrice et les polluants et augmente les propriétés mécaniques
Evaluation globale des performances d\u27un récepteur multi-antennes, multi-standards et multi-canaux
No full textNous nous sommes au cours de cette thèse orientés vers l\u27étude d\u27un récepteur multi-antennes capable de traiter des signaux suivant les standards WLAN 802.11b et 802.11g et présents dans une bande de 40 MHz (à comparer avec la bande WLAN de 20 MHz). Cette structure nous semble en effet particulièrement pertinente dans l\u27objectif de garantir une QoS intéressante en prenant en compte les problèmes de gestion de ressources radio. De plus, nous proposons une validation globale de notre structure, de manière à ce que chaque partie critique du récepteur ne fasse pas l\u27objet d\u27une étude séparée. L\u27apport du traitement d\u27antenne, en prenant en compte une propagation 1x2 SIMO réaliste est montré dans différents environnements. Nous montrons aussi que le traitement d\u27antenne permet une compensation de plusieurs défauts RF. Enfin, une architecture numérique capable de traiter simultanément deux canaux WLAN reçus sur plusieurs antennes est validée en vue d\u27une implantation matérielle
Etude des composants nanophotoniques pour les interconnexions optiques sur silicium
No full textLaugmentation des fréquences de fonctionnement des circuits intégrés rend de plus en plus problématique lutilisation dinterconnexions métalliques et requiert lintroduction de nouveaux types de liaisons telles que les liens optiques. Le premier objectif de cette thèse a été de montrer la faisabilité dun lien optique en utilisant un procédé technologique compatible CMOS. Les principaux résultats obtenus concernent le développement de deux nouvelles filières de matériaux bas cout déposés par un procédé PECVD basse température: le nitrure de silicium (SiNx) et silicium amorphe (a-Si:H). Des guides rubans compacts ont été fabriqués et les pertes optiques mesurées de 2,2dB/cm et 5,5dB/cm respectivement à longueur donde de 1,3µm pour la filière nitrure et silicium amorphe sont à l\u27état de l\u27art mondial. La réalisation de composants élémentaires d\u27optique intégrée compact tel que des virages et des diviseurs de faisceaux de type MMI ont permis d\u27obtenir un premier lien optique de 1 vers 8 validant ainsi l\u27approche retenue dans ce travail. Afin de réaliser une intégration monolithique des sources et des photodétecteurs III-V peuvent être reportés sur le circuit optique par un procédé de collage de plaque par adhésion moléculaire. L\u27approche originale retenue lors de ce travail de thèse a consisté à utiliser des coupleurs guide à guide compacts pour le transfert de la lumière entre la couche active III-V et le circuit optique passif. Lefficacité de couplage obtenue est de 60%. Le codage de l\u27information dans un circuit optique nécessite l\u27emploi de modulateurs de lumière. La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à l\u27étude de cavités résonantes permettant daccroître les performances des modulateurs optiques à base de silicium. Compte tenu de la faible variation dindice de réfraction induit par des effets électro-optique dans le silicium, ces effets sont renforcés par lutilisation de microcavités et de structures diffractives (cristaux photonique unidimensionnel). Ces approches permettent de réduire de manière significative les dimensions des composants et augmenter leur fréquence dutilisation. Pour la réalisation dun modulateur optique intégré, les résonateurs en anneaux de type stade et les cavités Fabry-Pérot sont les deux des structures résonantes explorés conduisant à des dispositifs compacts fabriquées dans une technologie de guide en arête. Sur le résonateur en anneau de type stade, le facteur de qualité de 5200 a été obtenu, et il a été montré que celui-ci est suffisant pour assurer une modélisation efficace dans le silicium
Development and validation of methods used to compute time values of indoor daylight illuminances
No full textCette thèse de doctorat, en anglais, traite des calculs de disponibilité de la lumière du jour à lintérieur des bâtiments. Elle sintéresse dune part aux modèles permettant de décrire la distribution de luminances des ciels standardisées par la Commission Internationale de lEclairage, dautre part à la méthode de calcul des éclairements intérieurs, dite du facteur de lumière du jour directionnel (FJD), capable dexploiter au mieux ces différentes distributions. Notre étude a dabord consisté à mettre en place un système de mesure des luminances de la voûte céleste sur la station de mesures de la lumière naturelle de lENTPE. Le système appelé scanner de ciel a été étalonné et nous lavons mis en cohérence avec les autres appareils de mesure de la station, notamment ceux utilisés pour la mesure des éclairements verticaux. Le système a été utilisé pendant quasiment une année. Il nous a permis de mesurer plus de 13000 distributions de luminances de ciel. Ces mesures nous ont permis de tester la performance des 3 modèles les plus utilisés pour calculer les luminances du ciel. Les résultats montrent que les performances des modèles varient en fonction des types de ciel définis par la CIE (sans nuage à totalement couvert). Le scanner de ciel ayant une fréquence de mesure peu élevée (3 minutes) et une résolution limitée (145 points de luminance), nous avons testé lutilisation dun système dimagerie numérique basé sur un appareil photo équipé dun objectif très grand angle et étalonné en luminance. Pendant plusieurs jours correspondant à différentes conditions de ciel, nous avons utilisé les 2 systèmes en parallèle. A partir des 160 situations ainsi obtenues, nous montrons que ce système fournit des informations plus riches (image du ciel, plus de 400000 points de luminance) avec une précision proche de celle dun scanner de ciel et un coût beaucoup moins élevé. Les 160 situations ont été rassemblées dans une base de données présentant les photos, les scans, les mesures de la station Nous nous sommes ensuite intéressés à la méthode de calcul du facteur de lumière du jour directionnel (FJD) qui facilite le calcul de léclairement intérieur résultant dune distribution donnée de luminances du ciel. Nous rappelons que cette méthode consiste à appliquer le principe du facteur de lumière du jour classique à une zone de la voûte céleste plutôt quà son intégralité. Pour tester cette méthode, nous avons utilisé la maquette dun bureau disposant dune ouverture en façade. Nous avons placé la maquette à lextérieur et nous avons mesuré à intervalle régulier, les éclairements lumineux sur les parois de la maquette ainsi que les luminances de la voûte céleste. Puis, nous avons appliqué la méthode FJD pour calculer les éclairements à partir des luminances mesurées. Nous avons testé lutilisation dun nombre de plus en plus important de zones pour décrire les variations des luminances du ciel (13 zones à 212 zones). La comparaison entre les mesures et les calculs montre que dans la configuration que nous avons testée, 13 zones suffisent à décrire linfluence de la distribution de luminances sur les éclairements intérieurs. Nous recommandons de mener une étude similaire sur une pièce réelle pendant une année complète, mais ces premiers résultats semblent prouver que la méthode FJD rend désormais possible le calcul rapide des éclairements lumineux à lintérieur dune pièce à un pas de temps au moins horaire
Moisture in buildings air-envelope interaction
No full textL\u27humidité relative de l\u27air est un des paramètres les plus importants ayant une influence sur le confort, la qualité de l\u27air intérieur et aussi sur la performance énergétique et la durabilité des enveloppes. Les matériaux qui adsorbent et désorbent lhumidité peuvent être utilisés pour modérer lamplitude des variations de lhumidité relative et ainsi améliorer le climat intérieur et diminuer les consommations énergétiques. Le transfert de masse dans les matériaux hygroscopiques, même si il est pris dans les simulations dynamiques des bâtiments, il est simplifié. Négliger le transport de vapeur d\u27eau entre l\u27air et le matériel, ou appliquer des simplifications peut entraîner de graves erreurs dans l\u27estimation de l\u27humidité de l\u27air. Lobjectif de ce travail de thèse est dexaminer les paramètres influençant léchange hygrique entre lair intérieur et les matériaux de construction dans des conditions normales dutilisation. Ce travail a été divisé en deux parties : expérimentale et numérique. Comme les propriétés hygrique des matériaux ont un impact important sur les transferts de masse, des mesures détaillées de la perméabilité à la vapeur et de lisotherme de sorption ont été effectué. Aussi les coefficients convectifs de transfert de masse ont été mesurés. Le critère dabsorption de masse a montré que le taux de celui-ci ne dépend pas seulement du matériel et des revêtements, mais aussi de la température et le mouvement dair intérieure. Lexpérimentation sur lévaporation de leau sur la surface libre dun liquide a montré que le coefficient convectif de transfert de masse dépend du potentiel de transfert. Il a été présenté que pour les petites différences dans le taux d\u27humidité relative, le coefficient de transport est plus petit. Les mesures du coefficient convectif de transfert de masse à partir d\u27un matériau mince hygroscopique ont montré que la valeur du coefficient ne dépend pas seulement de la différence dans le potentiel de transfert, mais aussi du niveau de potentiel. Pour la même différence, les coefficients convectifs de transfert ont des valeurs inférieures pour des faibles niveaux d\u27humidité relative. Il a également été montré que le coefficient convectif de transfert de masse a des valeurs inférieures pour les échantillons en position verticale que dans la position horizontale. Dans la dernière partie de cette thèse, un nouveau modèle numérique Humi-mur, pour les simulations du flux massique échangé entre lair et le matériau a été développé et présenté. Le modèle permet une représentation précise des propriétés hygriques : la perméabilité à la vapeur deau et lisotherme de sorption. Laspect pratique du modèle l\u27Humi-mur a été présenté. Les résultats montrent que le tampon d\u27humidité dans les matériaux peut améliorer la perception de la qualité de l\u27air et empêcher la croissance microbiologique à la surface de l\u27enveloppe du bâtiment. Il a également été souligné que négliger les effets d\u27hystérésis de sorption sur les flux d\u27humidité peut entraîner de graves erreurs dans les calculs
Comportement mécanique des soudures par points : mécanismes et stratégies de prédiction dans le cas des tôles en acier pour automobile
No full textDans le cadre du développement de nouveaux aciers plus performants pour les applications automobiles, il est nécessaire de disposer d\u27outils permettant de prévoir la tenue mécanique des points soudés par résistance. En effet, si les propriétés mécaniques élevées des nouveaux aciers à Très Haute Résistance (THR) permettent d\u27envisager une réduction de l\u27épaisseur des tôles, la tenue mécanique de l\u27assemblage final dépend de celle des liaisons soudées. Une première phase du travail de thèse a été consacrée à une exploitation statistique de données expérimentales de soudage par points disponibles chez ArcelorMittal, afin d\u27obtenir un aperçu global du comportement mécanique des points soudés en acier THR. Un modèle empirique de prévision de la tenue mécanique des points soudés a été proposé. Néanmoins, les limites d\u27une telle approche ont été identifiées et un programme expérimental a été établi afin d\u27affiner la compréhension des mécanismes mis en jeu dans la rupture des points soudés, en traction en croix et en traction cisaillement. Des essais de traction interrompus ont été réalisés et les aspects tridimensionnels de l\u27endommagement des points soudés ont pu être compris par une utilisation conjointe des techniques de microtomographie aux rayons X, de métallographie et de fractographie. Trois zones de rupture principales ont été identifiées, ainsi que les mécanismes principaux entrant en jeu dans les différents modes de rupture. De plus, une simulation expérimentale des cycles thermiques de soudage a été conduite afin d\u27évaluer l\u27impact du soudage sur les propriétés mécaniques locales du point soudé. Les données obtenues ont conduit à la mise en place d\u27une modélisation mécanique par éléments finis du comportement de l\u27assemblage soudé. Le modèle réalisé a permis d\u27estimer la tenue mécanique du point dans les modes de rupture principaux et de retrouver l\u27évolution du mode rupture en fonction des caractéristiques géométriques du point et du type de chargement
La perception sonore dans un processus de conception centrée sur l\u27homme, Application aux bruits de tapotements de planches de bord automobile par les clients
No full textCette thèse est consacrée au bruit produit par un tapotement de planche de bord automobile, et à son influence sur la qualité perçue de la planche de bord. Elle est menée dans une démarche globale de conception centrée sur l\u27homme, dont l\u27objectif final est de considérer l\u27interaction entre l\u27utilisateur et le produit tout au long du processus de création ou d\u27amélioration d\u27un objet industriel. Dans un premier temps, une observation des actions et des perceptions du client en situation réaliste a été menée. Par l\u27étude des opérations effectuées et des verbalisations librement exprimées, il a été possible de proposer des catégories d\u27analyse pertinentes et de dresser un aperçu de la dynamique perceptive du client. En analysant plus finement les données reliées à la planche de bord, l\u27intérêt de travailler sur le bruit issu du tapotement a été démontré. Cette première phase a par ailleurs permis d\u27identifier la nature de l\u27évaluation subjective suscitée chez les clients par l\u27intermédiaire de ce bruit. Une deuxième expérience subjective a été réalisée, cette fois ci en laboratoire. Son objectif était de relier l\u27évaluation subjective à des qualités descriptives du son. Cela a été l\u27occasion de tester une méthodologie originale, basée sur le processus psychologique de catégorisation. Cette méthodologie a permis de décrire un vaste ensemble d\u27échantillons produits à partir d\u27une seule session de test sur un échantillon de sujets naïfs. Le traitement des données a notamment abouti à la création d\u27un espace perceptif qui synthétise les données complémentaires sur la perception sonore et constitue un outil graphique de type "cartographie des préférences". La recherche d\u27un indicateur de la qualité perçue mesurable sur le signal a alors été initiée. Tout d\u27abord, des métriques sonores corrélées aux coordonnées des sons pour chacun des axes de l\u27espace perceptif ont été proposées. La nature de ces métriques a été orientée par l\u27identification des qualités sonores descriptives représentant au mieux les axes perceptifs. A partir des métriques retenues, des modèles de régression ont alors été recherchés. Un modèle linéaire prédisant le score de qualité perçue est proposé. Un second modèle, obtenu par arbre de régression, prédit une catégorie évaluative directement associée à une action de conception. Pour finir, nous avons recherché les caractéristiques physiques déterminantes pour le critère perceptif identifié. Dans un premier temps, grâce à un réexamen des données perceptives, des facteurs technologiques ont été identifiés. Ensuite, nous avons voulu étudier l\u27influence de variables du matériau. Des sons de synthèse par un modèle physique simple de plaque ont donc été créés et évalués par le biais des modèles de prédiction de la qualité perçue
Evaluation des risques écotoxicologiques liés au déversement de Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) dans les cours d\u27eau : Application à une ville française et à une ville haïtienne
No full textLes Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) contiennent des polluants, sous forme soluble ou particulaire, issus du lessivage des bassins-versants quils drainent. Ces rejets sont le plus souvent déversés dans les milieux récepteurs, en particulier les cours deau péri-urbains, sans traitement préalable. Il en résulte, dans certaines configurations, un risque de toxicité pour les écosystèmes des milieux concernés. Cette thèse propose 2 démarches méthodologiques pour évaluer les risques écotoxicologiques (EDREcotox) liés à un tel scénario: une démarche a priori et une démarche a posteriori. La démarche a priori a été développée selon 3 approches complémentaires de caractérisation des effets écotoxicologiques: i) une «approche substances», ii) une «approche substances avec effets combinés» et iii) une «approche matrice». Cette démarche a priori a été par la suite appliquée à un scénario dune ville française et à un scénario dune ville haïtienne. Pour une optimisation de la méthodologie proposée dans le cadre de la démarche a priori, nous avons procédé, dans un premier temps, à une étude de lécotoxicité et des effets combinés des principaux polluants généralement présents dans les RUTP, vis-à-vis de Daphnia magna puis de Pseudokirchneriella subcapitata. En ce qui concerne l«approche matrice», nous avons procédé à une caractérisation écotoxicologique déchantillons de RUTP provenant des 2 sites étudiés. La démarche a posteriori a été développée sur la base dune comparaison entre un «état amont» et un «état aval», par rapport au point de déversement des RUTP dans la rivière du site français, pour 3 horizons (eau de surface, zone benthique et zone hyporhéique). Lapplication de ces 2 démarches méthodologiques a conduit à des résultats cohérents qui mettent en évidence un risque important pour les organismes du cours deau récepteur, avec une accentuation de ce risque pour les organismes des zones benthique et hyporhéique. Au titre des perspectives, la poursuite du développement de ces premières méthodologies pourra prendre en compte certains aspects additionnels comme la biodisponibilité des polluants, leur bioaccumulation, etc
Caractérisation des propriétés thermiques de mousses céramiques et métalliques à partir d\u27analyses tomographiques aux rayons X
No full textL\u27objectif de cette étude est la compréhension des phénomènes de transfert thermiques et notamment radiatifs au sein de mousses métalliques et céramiques ainsi que le développement d\u27un outil capable de prédire ces transferts en tenant compte de la microstructure réelle obtenue par tomographie aux rayons X. Du fait de leur nature, le comportement thermique des matériaux cellulaires est gouverné par deux paramètres : la nature du matériau constitutif et la nature de la microstructure cellulaire. Dans un premier temps, nous analysons les caractéristiques morphologiques des mousses étudiées et nous comparons les propriétés issues de la microstructure tomographiée à celles obtenues par des méthodes plus classiques. Nous identifions ensuite les propriétés optiques des matrices solides composant les différentes mousses à partir de la microstructure des matériaux obtenue par tomographie aux rayons X. Les résultats obtenus sont comparés à des méthodes existantes réalisant des hypothèses sur le comportement de surface des matrices solides. Le transfert de chaleur par rayonnement est enfin prédit à l\u27aide des propriétés morphologiques et optiques. Les résultats obtenus sont comparés à des méthodes utilisant la modélisation structurelle afin d\u27approcher au mieux la morphologie des mousses
Synthèse de nanostructures de carbure de silicium et étude de leurs propriétés optiques
No full textCe travail traite des propriétés optiques des nanostructures de carbure de silicium (SiC). La technique choisie pour élaborer ces nanostructures est l\u27anodisation électrochimique du SiC cristallin massif qui permet d\u27obtenir du SiC poreux. Une poudre constituée de nanoparticules de SiC peut être obtenue à partir de ce matériau poreux. Ainsi, des nanostructures issues des phases polytypiques 3C et 6H ont été étudiées en portant une attention particulière aux effets de confinement quantique dans la photoluminescence de ces nanostructures. Ces études ont aussi été l\u27occasion de mettre en relation les informations sur les propriétés électroniques, structurales et chimiques des nanostructures recueillies par des techniques indépendantes et leurs propriétés de photoluminescence. Une application très prometteuse des nanoparticules de SiC comme fluorophores a finalement été mise en évidence