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Modeling and simulation of the response of phosphor screens for X-ray imaging
No full textThis thesis is dedicated to the study of the response of scintillator screens used in X-ray imaging, using a modeling/simulation approach based on the Monte Carlo code Geant4. This approach permits to investigate the diversity of the physics processes involved (X-ray photon, electron and visible photon interactions). After a review of the state of the art concerning the properties of scintillators, as well as their modeling, we show that the results of our simulation tool are in agreement with Swank\u27s analytical model, which expresses the Modulation Transfer Function (MTF) in simple cases. Monte Carlo simulation makes it possible to highlight the role played by each physics process: slight degradation of the spatial response by electron processes and significant improvement caused by the absorption and scattering of visible photons. Experimental validations are performed on commercial screens with an X-ray beam collimated by an uranium slit. After the adjustment of optical coefficients using the stochastic gradient technique, we show that the simulated and measured spatial responses are in close agreement with the different energies of the radiation beam. In the last part of this research work, we study the role (in terms of efficiency and spatial resolution) of metallic or plastic layers serving as support. At given sensitivity, the reinforcing effect of the support layer permits to reduce the scintillator thickness with no significant degradation of the spatial resolution
Outils symboliques pour l\u27écriture de modèles et l\u27étude de sensibilité des systèmes multicorps
No full textTout d\u27abord, la théorie des Tenseurs d\u27Inertie Globaux (TIG), qui permet d\u27écrire le modèle dynamique sous forme algébrique (sans dérivation), est reformulée et étendue aux systèmes multicorps à liaisons complexes et pseudo-paramètres. Puis deux méthodes ana-lytiques d\u27étude de sensibilité, quantifiant l\u27influence de paramètres de construction sur les performances, sont adaptées aux systèmes de solides rigidesla méthode de l\u27état-adjoint, en général moins rapide que la méthode directe, devient intéressante lorsque le critère est une intégrale sur un intervalle de temps unique et que les paramètres de construction sont nombreux. Enfin, les outils formels des TIG sont utilisés pour obtenir le système de sensibilité et le système adjoint sans dérivation, et ainsi des équations mieux ordonnées. Les méthodes proposées sont validées sur des exemples (double-pendule orthogonal, véhicule) utilisant Maple ou Matlab. Les perspectives concernent les chaînes fermées et les sensibilités secondes
Contribution à la conception de systèmes de radiocommunications : de la modélisation de Transistors Bipolaires à l\u27évaluation des performances du systèmes d\u27émission-réception
No full textLa complexité croissante des circuits et des systèmes intégrés microélectroniques dédiés aux technologies de télécommunications sans fils impose aujourd\u27hui de définir de nouvelles méthodologies de conception associées à de nouveaux outils matériels et logiciels. C\u27est dans ce contexte que s\u27inscrit notre travail que l\u27on peut définir comme une contribution à la conception de système de télécommunications allant du choix de la modélisation des composants de base actifs et passifs jusqu\u27à la problématique de l\u27évaluation de performances du système d\u27émission-réception. Au niveau technologique, c\u27est la technologique SiGe qui a été privilégiée comme support pour nos travaux de recherche. Pour les aspects liés à la conception de circuits RF de type MMIC, nous avons retenu la conception d\u27un OCT à 20 GHz et réalisé en technologie BiCMOS SiGe :C 0,25 micromètre. Enfin, au niveau de l\u27application radio retenue notre choix s\u27est porté sur un récepteur SIMO OFDM pour le standard WLAN 803.11g
Caractérisation des émissions dans l\u27eau des produits de construction pendant leur vie en uvre
No full textLes différentes actions réglementaires ou volontaires incitent de plus en plus les fabricants de produits de construction à une politique dévaluation environnementale. Une approche « horizontale » dévaluation (applicable à une ou plusieurs familles de produits utilisés dans un même type dusage) est souhaitable. Cette étude se propose de contribuer au développement dune telle approche pour évaluer les émissions dans leau des produits pendant leur vie en uvre. Les dalles en béton, les dalles en bois et les gouttières en zinc ont été désélectionnées pour létude. Les essais ont été conduits à deux échelles dexpérimentation : laboratoire et pilote (exposition à leau météorique pendant un an, avec suivi météorologique). Un modèle démission (chimie - transport) a été développé pour le cas des dalles en béton. Le logiciel PHREEQC a été adapté et utilisé. Les résultats montrent que pour évaluer les émissions dans leau des produits, dans une optique dapproche « horizontale », les étapes suivantes sont nécessaires : - la caractérisation physico-chimique du produit, qui est plus au moins complexe en fonction du produit et des connaissances déjà disponibles- la caractérisation du comportement à la lixiviation en conditions statiques et dynamiques. Lessai à renouvellement en continu (CMLT) apparaît mieux adapté pour létude de la dynamique de relargage- la modélisation du comportement des produits dans un certain scénario dexposition, qui doit tenir compte des spécificités du produit et des conditions dexposition. Les résultats obtenus en laboratoire ne sont pas directement extrapolables aux conditions naturelles dexposition mais sont essentielles pour la modélisation
Le froid solaire par dessiccation appliqué au bâtiment : proposition d\u27une stratégie de régulation du système
No full textLe propos de cette thèse est d\u27étudier le couplage entre un système de refroidissement solaire évaporatif à dessiccation en cycle ouvert (appelé aussi " desiccant cooling ") et le local refroidi. Dans un premier temps, les différentes technologies de production de froid à partir de l\u27énergie solaire sont exposées et évaluées à partir d\u27indicateurs énergétiques saisonniers. Puis une modélisation du système global " météo - centrale dessicant - boucle solaire - bâtiment " est réalisée. Le modèle de la roue à dessiccation tire profit de la méthode des potentielles caractéristiques, et d\u27une analogie avec un échangeur rotatif sensible, afin de résoudre les équations couplées de transfert de masse et d\u27énergie. Il est validé à partir de données expérimentales. L\u27exploitation des résultats de la modélisation permet de définir les paramètres les plus pertinents pour le contrôle de la centrale dessicant. De même, l\u27influence des conditions d\u27air intérieur et extérieur est étudiée en fonction de la température du local et de la différence d\u27enthalpie entre l\u27air extérieur et intérieur. Finalement, à partir de ces observations, une stratégie de régulation est élaborée, puis optimisée à l\u27aide de l\u27algorithme de minimisation Hooke and Jeeves
Simulation de la mise en forme des renforts composites mono et multiplis
No full textLa simulation de la mise en forme des renforts de composites a plusieurs objectifs. Elle permet de déterminer la faisabilité, ou les conditions de cette faisabilité et surtout elle permet de connaître la position des fibres après formage. Ceci est important pour l\u27identification des caractéristiques mécaniques du composite en service et pour le calcul de la perméabilité après drapage nécessaire pour une analyse correcte de l\u27injection. Les simulations évitent les coûteuses études expérimentales par essais-erreurs. Le travail présenté dans ce document concerne la première étape de la mise en forme des composites avant injection, à savoir, la mise en forme de renforts tissés. Les apports de ce travail sont les suivants : la définition d\u27un élément fini à trois nuds composé de mailles tissées où les directions chaîne et trame sont quelconques par rapport aux cotés de l\u27élément, la prise en compte de la rigidité de flexion et la mise en place d\u27une gestion du contact permettant la mise en forme simultanée des multiplis. Enfin, un ensemble de simulations de mise en forme donne des informations quant à l\u27importance des différentes rigidités d\u27un renfort fibreux tissé et quant à la possibilité de les négliger ou non
Caractérisation mécanique et modélisation du comportement jusqu\u27à rupture de membranes biologiques fibreuses : application à la peau humaine
No full textCe travail représente la caractérisation et la modélisation mécanique complète d\u27une membrane biologique fibreuse : la peau humaine, lorsqu\u27elle est soumise à des sollicitations proches du choc conduisant à sa rupture. En effet, l\u27étude expérimentale a permis de mettre en relation des paramètres de la micro structure fibreuse avec les propriétés mécaniques du tissu, mesurées à l\u27échelle macroscopique. Cette évolution conjointe des propriétés à différentes échelles, a ensuite pu être retranscrite dans une loi de comportement à deux échelles. Son implantation dans un code éléments finis apporte ainsi une description locale du comportement du tissu. Les premières applications sur la peau humaine apportent, d\u27un point de vue expérimental, en plus des caractéristiques mécaniques classiques jusqu\u27à rupture, des données non conventionnelles et plus précises, d\u27une part sur le comportement de ce tissu (mesure du champ de déformation, quantification de son hétérogénéité) et d\u27autre part sur sa micro structure (orientation privilégiée des fibres, mécanisme de rupture). Les premières simulations sur la peau humaine mettent en évidence l\u27importance d\u27inclure, dans la loi de comportement, des paramètres propres aux fibres et à leur répartition dans le tissu, afin de modéliser des phénomènes observés expérimentalement (champ de déformation hétérogène, rupture progressive du tissu). Le protocole expérimental ainsi que le modèle de comportement ont été définis de telle sorte qu\u27ils puissent s\u27adapter aisément à tout type de membrane fibreuse, ce qui offre des perspectives intéressantes concernant les tissus sévèrement touchés lors d\u27accidents. De plus, compte tenu de la forte diversité inter individu, cette approche structurelle semble ouvrir la voie de la personnalisation des modèles, dans le sens où les paramètres structurels sont l\u27identité de chacun
Décantation des eaux pluviales dans un ouvrage réel de grande taille : éléments de réflexion pour le suivi et la modélisation
No full textLes bassins de retenue-décantation constituent des éléments importants de gestion des rejets urbains de temps de pluie (RUTP). Ces ouvrages de décantation des eaux pluviales ont déjà fait l\u27objet d\u27expérimentations in situ et d\u27expérimentations en laboratoire couplées à des modélisations hydrodynamiques. Les résultats obtenus en laboratoire restent difficilement transposables aux bassins réels pour plusieurs raisons : complexité des géométries, variabilité des apports et des caractéristiques hydrodynamiques, hétérogénéité des caractéristiques des sédiments, etc. Ce travail de thèse s\u27est donc intéressé à la problématique conjointe de la métrologie et de la modélisation de la décantation des eaux pluviales dans des ouvrages réels de grande taille. Il s\u27est appuyé sur le bassin de retenue-décantation Django Reinhardt à Chassieu. Trois aspects principaux ont été abordés en terme de métrologie : l\u27applicabilité du protocole VICAS pour la détermination des vitesses de chute de sédiments décantés en fond d\u27ouvrage, la caractérisation physico-chimique des sédiments décantés et l\u27exploitation des données en continu pour estimer les flux de polluants en entrée et sortie d\u27ouvrage. Le logiciel CFD Rubar 20 a été utilisé pour modéliser la décantation du bassin de retenue-décantation. Les résultats obtenus suggèrent une bonne capacité du modèle pour la prévision des rendements de décantation et des similarités entre les zones préférentielles de dépôt simulées et observées sur le terrain. Les résultats obtenus confirment l\u27intérêt du couplage métrologie/modélisation pour améliorer la conception, le calcul, la modélisation et la gestion des bassins de retenue-décantation des RUTP
Robustesse de la simulation numérique du soudage TIG de structures 3D en acier 316L
No full textLa simulation numérique du soudage est considérée comme lun des problèmes actuels le plus non-linéaire de la mécanique, vu le grand nombre de paramètres qui entrent en jeu. Lanalyse de la robustesse de la simulation numérique du soudage est un questionnement dactualité dont lattente est de préciser les procédures et de dégager les paramètres déterminants permettant de garantir la fiabilité des résultats numériques. Afin de fournir des orientations et des appréciations sur le « poids » de chacun des paramètres et de leurs couplages, une étude de sensibilité fiabilité est baptisée étude de Robustesse a été retenue. Un résultat numérique est qualifié de « Robuste » sil nest pas très sensible à la variation de certains paramètres dentrées de la simulation numérique. Il sagit alors de préciser les paramètres « sensibles » et de relever si ceux-ci peuvent être identifiés avec qualité. Cette définition permet aussi de noter les paramètres moins influents, ainsi que les simplifications possibles des modèles, en vue de suggérer de possibles « dégradations » de ceux-ci et de réduire le nombre de paramètres nécessaires et la dimension du problème. Dans cette étude, nous quantifions leffet des « incertitudes - sensibilités » liées aux différents paramètres thermophysiques, mécaniques. La sensibilité du type de modélisation, des lois de comportement adoptées et la modélisation de lapport de chaleur, etc. ont également été étudiées. Ces analyses numériques sappuient sur une expérimentation variée au moyen de plusieurs cas tests identifiés comme des références. Trois cas tests sont retenus sur la base des critères suivants : pas de transformations de phases, même matériau (le 316L), structures simples de type plaque, soudage TIG, conditions aux limites mécaniques simples, Ces analyses sont développées avec une approche progressive en les classant selon une complexité croissante des cas tests et des analyses. Les analyses concernent successivement le cas test « INZAT3 » pour lequel une ligne de fusion sans métal dapport est créée au centre dune plaque non chanfreinée, le cas test du benchmark européen « NET-TG1 », consistant en une plaque sur laquelle est déposée un cordon de soudure et enfin le cas test « maquette 24-25 » du benchmark « Round Robin ». Ce dernier exemple consiste à remplir en deux passes un chanfrein pratiqué sur la ligne médiane dune plaque en acier 316L.
Pour conduire une telle analyse de robustesse, la connaissance des paramètres est un élément clef. Ceux-ci ont été déduits de la littérature et de caractérisations spécifiques. Certaines de ces données constituent une base de données désignées « BIFE316L », à usage réservé
De l\u27apport d\u27une évaluation précise des ressources pour la Qualité de Service des réseaux ad hoc basés sur IEEE 802.11
No full textLessor des technologies sans fil offre aujourdhui de nouvelles perspectives dans le domaine des télécommunications. Lévolution récente des moyens de communication sans fil permet la manipulation de linformation par des unités de calculs portables accédant au réseau via une interface de communication sans fil. Depuis quelques années, les réseaux ad hoc, réseaux sans fil ne possédant aucune infrastructure fixe dédiée à la gestion des communications, ont suscité un axe de recherche important. Les débits de ces réseaux sont actuellement tels que des applications contraignantes comme la diffusion de vidéos ou la téléphonie sur IP sont envisageables sur ces réseaux. La mise en place de qualité de service dans les réseaux ad hoc est donc une problématique clé. Pendant ma thèse, je me suis intéressé à lévaluation des ressources disponibles dans les réseaux ad hoc. Cette problématique, trop souvent laissée de côté, est pourtant fondamentale si on veut pouvoir offrir des garanties aux applications de manière efficace. Jai donc proposé une technique dévaluation de la bande passante disponible qui présente de très bonnes performances et qui permet dassurer avec précision les garanties demandées par les applications avec contraintes. A partir de cette estimation, je me suis intéressé à la cohabitation entre les flux QoS et les flux Best Effort, afin de pouvoir accepter le maximum de flux QoS dune part et doptimiser la gestion de la bande passante dans le réseau dautre part. Enfin, cette estimation ma aussi permis de proposer une évaluation fiable du délai moyen sur un chemin. Cette estimation peut être utilisée au sein dun protocole de routage garantissant des délais moyen aux applications