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Impact des mécanismes d\u27auto-organisation dans les réseau de capteurs
No full textCes travaux de thèse s\u27inscrivent dans la problématique d\u27auto-organisation des réseaux de capteurs vis-à-vis des nombreuses contraints, en termes de consommation d\u27énergie, de capacité de calcul et de stockage, ainsi que l\u27absence d\u27infrastructure et de contrôle centralisé. Nous avons alors proposé une architecture d\u27auto-organisation permettant d\u27organiser le réseau - via des interactions locales uniquement- sous la forme soit d\u27un arbre soit d\u27un treillis. Cette architecture exhibe de très bonnes performances en termes de stabilité, robustesse et surtout gestion de l\u27énergie. Les principaux défis de la communication des réseaux de capteurs tels que l\u27allocation d\u27adresses, l\u27inondation, la dissémination et l\u27agrégation de données sont étudiées en se basant sur l\u27auto-organisation préalablement introduite. Nous avons aussi cherché à justifier l\u27utilisation d\u27approche auto-organisée en introduisant une nouvelle métrique d\u27évaluation héritée de la notion d\u27entropie statistique
Fretting et usure des contacts mécaniques : modélisation numérique
No full textLes pieds d\u27aubes de soufflantes de turboréacteurs font face à des sollicitations de type fretting. Deux endommagements sont possibles. L\u27amorçage et propagation de fissures et l\u27usure des surfaces en contact. Ce travail s\u27attardera sur le second point. Des lois d\u27usure basées sur un critère énergétique seront utilisées pour quantifier l\u27usure. L\u27analyse fine du contact aube-disque ou de tout autre contact requiert un outil de calcul à la fois robuste et rapide. Dès lors, la loi d\u27usure choisie peut être implémentée et des prédictions d\u27usure peuvent être faites en un temps très court. Pour mener à bien cet objectif, un code de contact dit semi-analytique est développé. La structure est simplifiée en supposant un contact entre deux massifs élastiques semi-infinis. Le problème normal et le problème tangentiel en glissement total ou en glissement partiel est alors résolu. La résolution se fait par minimisation de l\u27énergie complémentaire. Un algorithme d\u27optimisation sous contraintes est alors mis en place à partir d\u27une méthode du gradient conjugué. Pour accélérer les calculs, les transformées de Fourier rapides (FFT) sont utilisées. Le code est validé à partir de solutions analytiques de la littérature pour des géométries simples. Des simulations d\u27usure sont effectuées sur un contact cylindre-plan en glissement total ou en glissement partiel. Les résultats d\u27usure peuvent être comparés à des résultats d\u27essais. Le code de contact est ensuite appliqué au cas industriel du contact aube-disque. La simulation se fait à partir d\u27une modélisation multi-échelles. Un calcul de la structure réalisé à partir d\u27un modèle éléments-finis est couplé au code semi-analytique
Optimisation du contenu "matières premières et énergie" des déchets produits et utilisés sur un territoire urbanisé
No full textCette thèse se propose d\u27élaborer et de mettre en uvre des outils d\u27analyse permettant de définir des stratégies de gestion de déchets performants eu égards des objectifs de durabilité à l\u27échelle locale. Une stratégie durable de gestion de déchets doit permettre une utilisation optimisée des flux de matières et d\u27énergie provenant de la production de déchets, tout en prenant en considération les aspects environnementaux et sanitaires dus à la dispersion de substances dangereuses dans l\u27environnement et les aspects socio-économiques inhérents à la gestion de déchets. Le cas d\u27étude de cette thèse est relatif à la gestion des déchets de démolition produits sur le territoire de l\u27agglomération lyonnaise
Apports des analyses numériques temporelle et fréquentielle dans l\u27étude des instabilités de contact - Validation expérimentale
No full textLes instabilités générées par frottement sont responsables des divers bruits tels que le crissement, le sifflement ou le broutement Pour modéliser et comprendre ce phénomène d\u27instabilités, les analyses temporelle et fréquentielle sont utilisées sur un système modèle constitué de deux poutres en contact. Dans l\u27analyse fréquentielle, linéaire, l\u27instabilité se manifeste par la coalescence de deux modes propres du système. Dans l\u27analyse temporelle, qui tient compte de l\u27aspect non linéaire d\u27un contact frottant, l\u27instabilité est caractérisée par des zones d\u27adhérence ou de décollement qui apparaissent au niveau de la surface de contact. Les résultats issus des deux analyses sont cohérents et complémentaires, malgré quelques différences de prédiction. Une validation expérimentale a été effectuée et montre une bonne corrélation entre les résultats numériques temporels et expérimentaux. On met en évidence la pertinence de l\u27analyse temporelle dans l\u27étude des instabilités de contact, phénomène vibratoire complexe. On montre également que, même si elle n\u27apparaît pas suffisante pour caractériser le phénomène d\u27instabilité de contact, l\u27analyse fréquentielle donne de bons résultats. L\u27aspect tribologique est également abordé et met en évidence une interaction permanente entre les phénomènes aux échelles micro- et macroscopique
Caractérisation d\u27oxydes cristallins à haute permittivité (LaAlO3, SrTiO3) en vue d\u27une intégration en microélectronique
No full textLa miniaturisation continue des composants microélectroniques nécessitera de disposer, à court terme, d\u27isolants alternatifs au SiO2. Le remplacement de la silice par un matériau high-K disposant d\u27une constante diélectrique plus élevée permet de repousser les limites fondamentales de l\u27intégration et en particulier de limiter les courants de fuite traversant les dispositifs. Les solutions industrielles à court terme sont basées sur la mise en uvre d\u27oxydes amorphes comme les oxynitrures de silicium ou les silicates d\u27hafnium. Ce choix impose quelques limitations du point de vue de la stabilité thermodynamique, des propriétés électriques finales En particulier, la recherche d\u27épaisseurs équivalentes électriques ultimes est considérée comme un des verrous technologiques les plus importants. A plus long terme, l\u27intégration d\u27oxydes high-K ternaires, éventuellement sous forme épitaxiée, devrait constituer une réponse à cette problématique. Devant ce constat, nous avons orienté notre travail autour du développement des propriétés électriques et physicochimiques de deux isolants amonts en film mince (5 80 nm) associés à deux méthodes d\u27élaboration : LaAlO3 (eLaAlO3=25) élaboré par épitaxie par jets moléculaires (MBE) et SrTiO3 (eSrTiO3=340) déposé par voie chimique depuis lutilisation de précurseurs organométalliques en phase vapeur (MOCVD) à injection. Dans le cas du LaAlO3, les caractéristiques électriques les plus favorables ont été obtenues dans le cas dun dépôt amorphe. Dans ces conditions, le film interfacial est évalué à 0,5 nm et la permittivité du volume à eLaAlO3=12,5, résultats comparables à létat de lart. Différentes stratégies de dépôts et de traitements ex-situ ont été envisagées afin de minimiser limpact des charges présentes dans les premiers nanomètres du film. Nous montrons que les propriétés électriques des couches polycristallines de SrTiO3 dépendent fortement de lépaisseur, de la cristallinité et de la composition. La présence dun bicouche de SiO2 (2-2,5 nm) et de silicate de strontium (2,5-4,0 nm) à l\u27interface pénalise la permittivité de lensemble (efilm=45-50 pour 80~nm), Enfin, nous avons mis en évidence par microscopie à force atomique (AFM) une conduction hétérogène sur la surface des couches polycristallines. Dans le cas du SrTiO3, la conduction est dominée par le grain. Un traitement ex-situ oxydant permet de minimiser le courant de fuite dans la partie cristalline
Evaluation de l\u27écocompatibilité de sédiments contaminés, traités ou non par un procédé physico-chimique, dans le cadre d\u27un scénario de dépôt en gravière
No full textDes bio-essais en microcosmes aquatiques de 2 litres et de 100 litres ont été développés pour évaluer l\u27écocompatibilité de sédiments de dragage contaminés, traités ou non par un procédé physico-chimique, dans le cadre d\u27un scénario d\u27immersion en gravière. Le comportement physico-chimique des matériaux immergés et leur effets écotoxiques sont suivis au niveau des compartiments abiotiques et biotiques des microcosmes. Cette étude montre l\u27intérêt de ce type de traitement vis à vis de la destruction des polluants organiques et de la réduction des émissions vers la colonne d\u27eau des métaux lourds présents dans les matériaux de dragage favorisant leur inertie en phase d\u27immersion et de dépôt, à l\u27exception du chrome hexavalent dans certaines configurations. Simultanément à ces effets, il est possible d\u27observer une réduction des effets écotoxicologiques des matériaux testés sur les biocénoses exposées dans les microcosmes. Cet ensemble de résultats met en avant le potentiel du traitement, ainsi que ses possibilités d\u27optimisation, dans l\u27amélioration de l\u27écocompatibilité des matériaux testés à l\u27échelle des essais réalisés
Elaboration et caractérisation de céramiques et de cermets à base de TiB2
No full textCe travail a été réalisé dans le cadre du projet européen Moncerat , avec la participation de plusieurs industriels et laboratoires. Lobjectif est de développer des matériaux céramiques usinables par électroérosion, présentant une durée Hv> 1500 Hv et une ténacité KIC>8Mpa.m1/2, pour des applications industrielles types outils de coupe ou pièces mécaniques résistantes en usure. La densification et les propriétés mécaniques de céramiques et de cermets à base de TiB2 ont été étudiées en faisant la relation avec la microstructure. On a étudié les facteurs les plus influençant : la taille de grains, les activateurs de frittage, la température de frittage et les techniques de densification comme le pressage uniaxial à chaud (HIP). Afin daugmenter la ténacité du TiB2, on a étudié leffet dune phase liante intermétallique Ni3Al pour former un cermet. Ces matériaux composés dune céramique et dun métal présentent des propriétés issues dun compromis entre la dureté de la céramique et la ténacité du métal. Des essais tribologiques ont été réalisés sur les matériaux les plus intéressants. Aussi, les matériaux ont été optimisés en usinage par EDM en améliorant leur état de surface. Enfin, des prototypes de filières dextrusion ont été testés sur une chaîne de production. Des résultats intéressants ont été obtenus concernant les matériaux composites
Modélisation du fonctionnement en régime dynamique d\u27une machine frigorifique bi-étagée à turbo-compresseurs - Application à sa régulation
No full textLa modélisation du fonctionnement en régime dynamique des machines frigorifiques permet d\u27améliorer leur gestion énergétique au travers d\u27une régulation optimisée. Dans ce domaine, les risques d\u27injection de liquide dans les compresseurs au cours des expérimentations sont évités par la simulation numérique. Dans cette thèse l\u27inertie mécanique du fluide a été prise en compte par l\u27écriture de l\u27équation du bilan de la quantité de mouvement dans sa forme instationnaire. Les propriétés thermodynamiques et de transport sont déduites d\u27un couple de variables d\u27état principales : la masse volumique et l\u27énergie interne massique, issues de l\u27intégration des équations de conservation de la masse et de l\u27énergie appliquées à des volumes de contrôle. La machine étudiée comporte deux étages de compression centrifuge avec un échangeur sous-refroidisseur intermédiaire et un évaporateur alimentés par deux détendeurs électroniques. Les conduites de liaison entre les différents composants sont également prises en compte. Les simulations permettent de concevoir puis de valider le système de régulation de la machine, et d\u27aider à la compréhension de son comportement suite à des variations brusques des variables externes (vitesse de rotation, débits et températures des sources). Le modèle permet également de mettre en évidence les conditions de fonctionnement ou les transitions qui conduisent à l\u27aspiration de liquide par le compresseur et de définir des pistes d\u27amélioration de la régulation
Rôle des interfaces et interphases dans les assemblages collés
No full textNotre objectif a été de mieux comprendre le rôle que joue chaque interface et interphase au sein des assemblages collés. Pour cela nous avons étudié différents systèmes industriels représentatifs des assemblages utilisés à lheure actuelle dans laéronautique. Le collage de nos assemblages industriels sur substrats en aluminium et en alliage de titane (Ti-6Al-4V) est assuré par un primaire anti-corrosion et un adhésif, tous deux à base de formulations époxydes/amines. Pour le premier assemblage métal/métal, il sest avéré que le primaire polymérisait lors du séchage, formant une seconde couche en plus de ladhésif. Mais ce primaire assure une bonne adhérence entre le substrat et ladhésif. Par contre le durcisseur était en excès dans ladhésif sous forme dagrégats, ce qui affaiblissait lassemblage. Pour le deuxième assemblage métal/métal, le primaire interdiffusait dans ladhésif conduisant à une morphologie et des propriétés identiques à celles de ladhésif. Par contre, une séparation de phase entre le thermodurcissable et le thermoplastique présent dans la formulation, conduisant à des nodules TD dans une matrice TP, engendrait une couche thermodurcissable denviron 1µm en contact avec la surface du substrat. Cest au niveau de cette transition morphologique que lassemblage est le plus faible. Notre étude sest portée aussi sur la formation dune interphase à la surface dun substrat composite époxyde avec fibre de carbone suite à une photo oxydation par irradiation aux ultraviolets. Il sest avéré que la photo oxydation plastifiait la surface du substrat par coupure de chaînes et créait des structures carbonyles sur le réseau époxyde. Suite à ce traitement, la tenue mécanique de lassemblage était meilleur
Elasticité anisotrope et endommagement des matériaux composites : caractérisation ultrasonore et modélisation micromécanique
No full textUne question importante en mécanique des matériaux composites anisotropes concerne la détermination de leurs propriétés délasticité effectives, en relation avec les propriétés des phases qui les constituent et de leur arrangement. Dans ce travail, nous nous sommes efforcés dapporter des éléments de réponses à ce problème. Notre contribution à létude des propriétés mécaniques effectives en relation avec la microstructure concerne différents types de matériaux compositescertains à matrice métallique renforcée soit par des fibres dalumine, soit par des inclusions de carbure de siliciumdautres à matrice polymère renforcée par des fibres de verre. Deux approches, lune expérimentale et lautre théorique, ont été développées parallèlement. La méthode expérimentale est une méthode non destructive en immersion utilisant la propagation des ondes ultrasonores en incidence variable associée à un processus numérique doptimisation permettant de déterminer les constantes délasticité. Les résultats obtenus sont analysés en relation avec une connaissance précise de la microstructure des matériaux, déterminée par des méthodes danalyse dimages développées au laboratoire. Lapproche théorique consiste à utiliser les modèles micromécaniques prédictifs basés sur le problème de linclusion dEshelby (Mori et Tanaka, Ponte Castañeda et Willis). Les résultats des différents modèles sont discutés au travers des résultats expérimentaux et en relation avec la microstructure. En ce qui concerne les composites à matrice polymère à haut taux de renfort, les propriétés délasticité de linterphase fibre/matrice ont été déduites à partir des résultats de lévaluation ultrasonore, en inversant lapproche micromécanique. Enfin pour ces matériaux, lendommagement anisotrope résultant dun vieillissement hygrothermique a été mis en évidence et interprété