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Synthèse et caractérisation de nanoparticules polyuréthane réticulées en solution dans divers milieux de polarité ajustable - Applications potentielles des nanogels
No full textLes nanogels polyuréthane sont synthétisés en solution dans des monomères pour trouver des critères gouvernant la nanogélification et la taille des particules. Leur synthèse s\u27effectue en trois étapes : la formation de prépolymères, leur solubilisation et la réticulation. Les deux premières sont bien connues dans la littérature. La troisième, exploratoire, a permis de synthétiser des nanogels fonctionnalisés ou non, de tailles très faibles en solution concentrée et de comprendre l\u27influence de nombreux paramètres de synthèse sur la concentration critique de nanogélification C* et sur la taille des nanogels. L\u27étude rhéologique des solutions de nanogels a permis de comprendre la macrogélification des systèmes et de définir un modèle pour prévoir C*. La polymérisation UV des monomères donnent des PMMA chargés de nanogels ayant des propriétés mécaniques intéressantes. Dans un revêtement PU, les nanogels améliorent l\u27évaporation du solvant en conservant les propriétés mécaniques du film
Simulations des grandes échelles pour les écoulements turbulents anisothermes
No full textL\u27objectif de cette étude est d\u27analyser l\u27impact d\u27un gradient thermique sur un écoulement turbulent subsonique dans un canal plan bi-périodique avec températures pariétales imposées pour des nombres de Reynolds de frottement de 180 et 395. Pour ce type d\u27écoulement, caractérisé par des variations de température qui peuvent être importantes et donc des variations significatives des propriétés du fluide, nous utilisons la Simulation des Grandes Echelles avec un algorithme basé sur les équations bas Mach. Dans un premier temps, nous comparons certains de nos résultats avec des données de simulations numériques directes et validons ainsi les choix effectués. Nous étudions ensuite l\u27influence des variations de la conductivité et de la viscosité et montrons que celle-ci est négligeable pour un cas faiblement anisotherme mais pas lorsque l\u27anisothermie est forte. La question de la modélisation sous-maille thermique est ensuite abordée. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les modèles à nombre de Prandtl sous-maille constant et dynamique. Nous analysons l\u27effet d\u27une augmentation du rapport de températures et observons une perte de symétrie des profils. Le mécanisme physique sous-jacent est expliqué. Enfin, nous employons l\u27adimensionnement semi-local et la transformation de Van Driest et observons alors un rapprochement des profils obtenus à faible et à fort ratios de températures
Dynamique explicite pour la simulation numérique de propagation de fissure par la méthode des éléments finis étendus
No full textLes outils de simulations sont de plus en plus performants permettant une description très fine des phénomènes. De plus ces outils ne se limitent plus à la mécanique linéaire, mais sont développés pour décrire des comportements plus compliqués allant jusqu\u27à la ruine des structures. Un chargement dynamique ou statique peut ainsi engendrer un endommagement, une fissuration puis une rupture de la structure. La dynamique rapide permet de simuler des phénomènes tels que des chocs et impacts sur structure. Le domaine d\u27application est très varié. Il concerne par exemple l\u27étude de la durée de vie et les scénarios d\u27accidents de la cuve du réacteur nucléaire. Il est alors très intéressant pour les codes de dynamique de pouvoir prédire de tels phénomènes: l\u27évaluation de l\u27endommagement dans la structure et la simulation de propagation de fissure constituent un enjeu essentiel. Pour ce faire la méthode des éléments finis étendus a l\u27avantage de s\u27affranchir de remaillage et de projection de champs. Effectivement la fissure est décrite cinématiquement via une stratégie appropriée d\u27enrichissement sur des degrés de liberté supplémentaires. On met en évidence ensuite les difficultés liant la discrétisation spatiale de cette méthode avec la discrétisation temporelle d\u27un schéma de calcul explicite : l\u27écriture diagonale de la matrice de masse et le pas de temps de stabilité associé. On présente donc deux méthodes de diagonalisation de matrice de masse basées sur la conservation de l\u27énergie cinétique, et des études de pas de temps critiques pour divers éléments finis enrichis. On montre que le pas de temps n\u27est pas plus pénalisant que celui du problème éléments finis standard
SAIA : un style architectural pour assurer l\u27indépendance vis-à-vis d\u27entrées / sorties soumises à des contraintes temporelles
No full textDu fait de leur complexité croissante, le développement des systèmes embarqués et temps réel nécessitent conjointement l\u27application de principes de génie logiciel et l\u27application de techniques formelles. Le travail développé pendant cette thèse propose une approche et des outils basés sur les modèles. Ces modèles, basés sur UML (Unified Modeling Language), permettent de définir un style architectural appelé SAIA (Sensors Actuators Independent Architecture) dont l\u27objectif est le développement et la mise au point de systèmes temps réel en intégrant l\u27évolution et la variabilité des plateformes. On entend ici par plateforme les services de communication entre le système et son environnement physique, c\u27est-à-dire des opérations de lecture et d\u27écriture via les capteurs et les actionneurs. Pour répondre à cet objectif, l\u27idée de SAIA est de séparer clairement le modèle de plateforme du modèle de l\u27application. À cette fin, SAIA propose l\u27introduction d\u27une plateforme de communication abstraite avec le processus. Cette plateforme abstraite est composée d\u27entrées et de sorties utiles pour effectuer le contrôle, mais indépendantes d\u27une technologie de capteurs/actionneurs particulière. L\u27application est développée en se basant sur les services fournis par la plateforme abstraite. La stabilité d\u27une application de contrôle et sa qualité de contrôle sont, entre autres, dépendantes des caractéristiques temporelles de la plateforme abstraite. Cette dernière est donc composée d\u27un ensemble de services ainsi que d\u27une description de ses caractéristiques temporelles (notées QoS pour Quality of Service. La description de la QoS de la plateforme abstraite reflète le comportement temporel, sous forme de omega-expression régulière de la plateforme abstraite pour laquelle l\u27application a le comportement souhaité. Ainsi, nous avons d\u27un côté un modèle de la plateforme abstraite et de la QoS permettant la correction de l\u27application et de l\u27autre un modèle de la plateforme réelle dont la QoS a été analysée. Afin de connecter la plateforme abstraite à la plateforme réelle, SAIA s\u27appuie sur un connecteur complexe. Ce connecteur complexe est un assemblage de composants, décrit formellement par des automates temporisés réalisant des services de formatage, d\u27interprétation, de fusion de données et enfin d\u27adaptation de la QoS. Le connecteur complexe possède un comportement et modifie donc la QoS de la plateforme réelle. Afin d\u27évaluer l\u27impact du connecteur complexe sur la QoS de la plateforme réelle, une analyse formelle basée sur la simulation exhaustive du connecteur complexe est réalisée. Il est alors nécessaire de s\u27assurer que cette QoS nouvellement évaluée satisfait la QoS de la plateforme abstraite et permet ainsi la réalisation d\u27un système correct. La vérification de cette satisfaction est basée sur l\u27établissement d\u27un contrat de QoS. Dans SAIA, l\u27établissement d\u27un contrat de QoS est basé sur une relation de satisfaction (équivalence de trace) entre systèmes à transitions étiquetés. Enfin, SAIA a été mis en oeuvre à plusieurs reprises dont, lors de deux concours d\u27implémentation de robots d\u27exploration terrestre dans le cadre de workshop satellites de RTSS (Real Time System Symposium)
Simulation de la propagation des ondes radio en environnement multi-trajets pour l\u27étude des réseaux sans fil
No full textLe but de cette thèse est d\u27implémenter une méthode déterministe pour modéliser le canal radio des réseaux wifi. Pour cela la méthode MRFDPF (Multi Resolution Frequency Domain ParFlow) a été adaptée, Le paramétrage et la calibration du modèle sont présentés, donnant une erreur inférieure a 4dB. Nous montrons comment prendre en compte les autres étages d\u27un bâtiment en développant la méthode 2.5D. De plus pour bien prendre en compte les diagrammes d\u27antennes des points d\u27accès un nouveau procédé est présenté. Enfin l\u27implémentation de la méthode MRFDPF en 3D est développée ainsi que les optimisations nécessaires Enfin trois extensions sont proposées: la première concerne une extension de la méthode en milieu urbain, la deuxième présente une méthode d\u27analyse des évanouissements non sélectifs, et la troisième explique comment le modèle a été intégré dans un logiciel de planification de réseau WiFi
Modèle dynamique de sécurité pour réseaux spontanés
No full textLes objets communicants sont devenus pratiquement incontournables dans notre quotidien. La multiplication des normes de communication sans fil permet à ces appareils dont la nature peut-être très hétérogène, de se connecter rapidement entre eux. Cependant, de nombreux obstacles se dressent à l\u27avènement de réseaux interconnectables à volonté. En particulier, l\u27absence de modèle de sécurité aisément réalisable et socialement acceptable est un frein important à leur utilisation. Afin de surmonter ces obstacles, une architecture de gestion de la confiance doit être préalablement développée dès lors qu\u27il s\u27agit de considérer des interactions spontanées entre des objets divers n\u27ayant pas forcément une autorité de confiance commune. Le modèle de gestion de la confiance que nous présentons ici est inspiré des résultats obtenus par l\u27analyse des relations humaines. Dans ce modèle, la confiance est vue comme une relation pseudo-transitive entre les différentes entités. Le niveau de confiance à accorder aux différentes parties est évalué à partir de données cryptographiquement prouvables stockées dans un historique. Pour des raisons de sécurité, le non-transfert des données de l\u27historique à un tiers non-autorisé est également assuré. Les simulations numériques présentées montrent que le modèle peut facilement s\u27instancier dans des réseaux sans fil de grande échelle. La modélisation permet également de fixer certains paramètres libres du modèle afin d\u27en optimiser l\u27usage dans la pratique. Son implémentation détaillée est également présentée
Segmentation par modèle déformable surfacique localement régularisé par spline lissante
No full textLa segmentation dimage par modèles déformables est une méthode permettant de localiser les frontières dun objet. Dans le cas dimages difficiles à segmenter en raison de la présence de bruit ou dun manque dinformation, lintroduction de connaissance a priori dans le modèle déformable améliore la segmentation. Ces cas difficiles sont fréquents dans limagerie du vivant, où les applications peuvent concerner le traitement dune grande quantité de donnée. Il est alors nécessaire dutiliser une méthode de traitement robuste et rapide. Cette problématique nous a amené à proposer une régularisation locale du modèle déformable. Pour ce faire, nous reprenons le concept du contour actif en proposant un nouveau schéma de régularisation. Celle-ci est désormais effectuée via un filtrage RII des déplacements à chaque itération. Le filtre est basé sur un noyau de spline lissante dont le but, à lorigine, était dapprocher un ensemble de points par une fonction continue plutôt que dinterpoler exactement ces points. Nous mettons en avant, dans cette méthode de régularisation, la concision du paramètre de régularisation : il sagit dune valeur _, réelle et positive, qui influe sur la fréquence de coupure du filtre passe-bas. Une relation analytique existant entre _, la fréquence de coupure et la fréquence déchantillonnage, il est possible de donner un sens métrique à la fréquence de coupure. De plus, nous pouvons affecter une valeur _ différente en chaque point du contour par une variation des coefficients du filtre et ainsi permettre une régularisation locale du contour actif. La généralisation de cette nouvelle méthode de régularisation pour des modèles déformables surfaciques est proposée. La difficulté principale concerne la connectivité du maillage, contrainte à une valence 4 partout par le filtrage bidimensionnel. Des résultats de segmentation sont donnés pour de tels maillages ainsi que pour des maillages sphériques où un traitement particulier des pôles est mis en oeuvre
Modélisation avec la méthode X-FEM de la propagation dynamique et de l\u27arrêt de fissure de clivage dans un acier de cuve REP
No full textCe mémoire de thèse présente l\u27étude de la propagation et de l\u27arrêt d\u27une fissure de clivage dans un acier de cuve REP. Une bonne compréhension des phénomènes en jeu nécessite de solides données expérimentales, ainsi qu\u27un outil de modélisation performant. La méthode X-FEM est implantée dans Cast3m, permettant de simuler efficacement la propagation de fissure par éléments finis. Deux techniques concernant l\u27actualisation des fonctions de niveau, ainsi qu\u27une intégration non conforme sont proposées. La campagne d\u27essais de propagation de fissure concerne trois géométries : des éprouvettes CT, et des anneaux comprimés en mode I et mixte. On relève les vitesses de propagation. Des fractographies désignent le clivage comme responsable de la ruine. Un modèle de propagation basé sur la contrainte principale en pointe de fissure est identifié. La contrainte critique de clivage dépend de la vitesse de sollicitation. Ce modèle permet de prédire précisément par la simulation numérique, le comportement de la fissure observé expérimentalement
Caractérisation électrique en commutation de diodes haute tension en carbure de silicium
No full textLes systèmes intégrés de puissance sont de plus en plus utilisés. Cette technologie rend coûteux le prototypage itératif, c\u27est pourquoi il est nécessaire de recourir à la simulation des convertisseurs. Pour cela il est nécessaire de modéliser les composants du système. Dans le cadre du GdR " Intégration des Systèmes de Puissance à 3 Dimensions ", le laboratoire AMPERE a réalisé des diodes PIN en SiC de calibre 4,8kV. La caractérisation statique et en commutation de ces diodes permet de connaître leurs performances et extraire les paramètres technologiques utilisés dans leur modèle : WB, ND, t et A.La caractérisation électrique utilise des circuits de commutation adaptés aux performances exceptionnelles des diodes SiC (haute tension, rapide). Le dimensionnement et la modélisation des circuits, ainsi que l\u27extraction des paramètres sont développés dans la thèse. La validation des paramètres est effectuée dans un circuit original, un circuit de commutation résistive, spécialement développé pour ce type de diodes. Les mesures et les simulations sont suffisamment proches pour valider la procédure de caractérisation et le modèle de la diode. Avec l\u27obtention du modèle de la diode SiC, il devient possible de simuler son fonctionnement dans un convertisseur
Analyse et modélisation du comportement mécanique des conduites enterrées
No full textLa pérennité des conduites enterrées est devenue la préoccupation majeure des gestionnaires des réseaux d\u27assainissement urbains. La compréhension des mécanismes de détérioration de ces ouvrages est un préalable à une amélioration aussi bien de leur conception ou des pratiques d\u27installation que de leur gestion optimale. Dans ce contexte, la démarche adoptée consistait d\u27abord à identifier de tels mécanismes, par une analyse statistique des désordres observés sur le réseau du Grand Lyon, puis d\u27en donner une description en utilisant un modèle numérique tridimensionnelle d\u27une conduite enterrée. Ce modèle a été construit de manière à intégrer l\u27ensemble des composantes gouvernant le comportement de la conduite et en particulier le joint. Le comportement mécanique de ce dernier, n\u27étant pas connu, a fait l\u27objet d\u27une caractérisation mécanique par des essais en laboratoire sur des conduites réelles