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Gestion du contact avec frottement le long des faces de fissures dans le cadre de la méthode X-FEM. Application à la fatigue tribologique
No full textUn modèle numérique pour l\u27analyse de la fissuration en fatigue tribologique est présenté. Il est basé sur la méthode des éléments finis étendus couplée avec le schéma itératif de la méthode LATIN. Des développements ont été effectués afin d\u27intégrer une gestion du contact avec frottement entre les faces de fissures engendré par les sollicitations multiaxiales et non proportionnelles. Un nouveau critère d\u27arrêt du schéma itératif a été proposé. Plusieurs étapes de validation ont été effectuées. L\u27ensemble de ces validations a montré la robustesse du modèle et la capacité de la stratégie du modèle à restituer des comportements de fissures variés et complexes. Ensuite une simulation de propagation bidimensionnelle a été présentée dans le cas d\u27un contact tribologique de roulement. L\u27analyse tridimensionnelle n\u27est abordée que partiellement par la présentation de résultats d\u27essais expérimentaux, accompagnés des premiers développements numériques tridimensionnels
Développement de la microscopie thermique à sonde locale pour la détermination de la conductivité thermique de films minces. Application aux céramiques pour le nucléaire
No full textAfin de comprendre et de caractériser les phénomènes de transport de l\u27énergie thermique aux échelles micro- et submicro-métriques, la microscopie thermique à sonde locale (Scanning Thermal Microscopy : SThM) est prometteuse. Basée sur lanalyse de linteraction thermique entre une sonde chauffée et un échantillon, elle offre la possibilité de sonder la matière au niveau de volumes de taille micrométrique. Ce travail concerne plus particulièrement létude de la conductivité thermique de films minces. Nous proposons un nouveau modèle de prédiction de la mesure. Celui-ci permet non seulement létalonnage de la méthode pour la mesure de la conductivité thermique de matériaux massifs mais également de préciser le couplage thermique sonde échantillon ainsi que destimer, à partir de son inversion, la conductivité thermique de films minces. Cette nouvelle approche de la mesure a permis la détermination de la conductivité thermique de films minces de silicium mésoporeux dépaisseurs micro- et submicrométriques. Pour les épaisseurs de films plus faibles, nous apportons de nouvelles données. Notre modèle a permis une meilleure définition de la résolution en profondeur de l\u27appareil. Nous avons également développé la technique par la mise sous vide du SThM. Nos premiers résultats sont encourageants et valident la description du couplage utilisé dans notre modèle. Notre méthode a été appliquée à l\u27étude de céramiques envisagées dans la composition de futurs combustibles nucléaires. Du fait des limitations du SThM, des mesures ont également été entreprises avec un microscope thermique à photoréflectance. Nos résultats permettent de proposer une première estimation de la dégradation de la conductivité thermique, provoquée par une irradiation aux ions lourds, des céramiques considérées
Analyse et modélisation du JFET de puissance en carbure de silicium en régime statique
No full textActuellement, les systèmes à base de composants de puissance connaissent un fort développement dans le domaine des hautes tensions et des hautes températures. Le carbure de silicium (SiC) semble un matériau très prometteur pour remplir ces critères. Dans ce cadre, nous nous sommes concentrés sur lanalyse de composants de puissance, notamment les transistors JFET ainsi que leurs protections périphériques. Dans les gammes de tension envisagées, les composants seront de type verticaux afin dassurer la tenue en tension. Le but de la thèse est daméliorer la compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement de ces composants. Leur structure présente la particularité de comporter deux canaux distincts : un canal vertical et un canal horizontal. On cherche donc à analyser leur fonctionnement interne afin doptimiser leurs caractéristiques à létat passant et plus particulièrement le pincement du canal, les lignes de courant et les équipotentielles. Pour cela, nous avons mis en uvre un logiciel de simulation éléments finis (MediciTMA) afin détudier les caractéristiques de ces composants et dobserver linfluence des différents paramètres qui les définissent, quils soient géométriques ou physiques (dopage des différentes zones). Nous avons développé un modèle analytique permettant de prédéterminer les caractéristiques statiques de ces transistors afin daider à leur conception. Ensuite nous allons comparer nos résultats avec les caractéristiques réelles des JFET fabriqués par la société SiCED qui présentent également deux canaux et les modélisations analytiques associées. Dans la dernière partie nous avons étudié la tenue en tension des composants SiC verticaux. Celle-ci se fait non seulement dans le volume mais également en périphérie sur la face supérieure de la puce. La structure de protection périphérique que nous avons plus particulièrement étudiée est de type JTE (Junction Termination Extension). Nous avons analysé linfluence de la largeur de la JTE et surtout son dopage afin dobtenir la tenue en tension maximale. En conclusion, cette thèse permet daméliorer la connaissance de linfluence des différents paramètres de conception sur le comportement du JFET à deux canaux, que ce soit à létat bloqué (JTE) ou à létat passant. Pour cela un modèle analytique a été développé qui permet une aide à la conception, mais aussi de mieux prédéterminer les pertes dans ces composants
Design, modelling and control of a micro-robotic TIP for colonoscopy
No full textLa robotique médicale permet à la fois à la chirurgie moderne d\u27être moins invasive et au chirurgien d\u27être plus performant. Cette thèse porte sur la conception et la commande d\u27un nouveau type de robot " continuum " afin d\u27améliorer le procédé de coloscopie. Ce manipulateur robotisé, appelé EDORA II (Extrémité Distale à ORientation Automatique), a été construit en employant du silicone et utilise un actionnement pneumatique. Trois servovalves ont été utilisées pour commander la pression de trois chambres afin d\u27obtenir la forme désirée de l\u27EDORA II. Un nouveau modèle géométrique pour EDORA II a été élaboré en s\u27appuyant sur la déformation géométrique de l\u27actionneur. Les résultats comparatifs ont démontré que le modèle géométrique direct proposé reproduit de manière fidèle leur comportement statique. Un modèle dynamique de comportement reposant sur une analyse des parties mécanique et pneumatique est ensuite présenté. Le système est décomposé en trois sous systèmes indépendants, un pour chaque chambre, chaque sous-système contant deux parties : une partie electro-pneumatique et une partie mécanique. Pour déterminer les paramètres intervenant dans le modèle dynamique, la méthode du modèle est choisie. Une analyse fréquentielle et une étude de robustesse nous ont permis de valider ce modèle. Trois capteurs à fibres optiques ont été intégrés sur l\u27actionneur EDORA II afin de mesurer son éloignement de la paroi du colon. Une validation expérimentale est effectuée dans un tube afin d\u27évaluer les performances de ce nouveau actionneur
Etude expérimentale de l\u27influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage
No full textLe but de cette thèse est l\u27étude expérimentale de l\u27influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage. Dans un premier temps, les résultats des mesures en canal complétés par les données de la bibliographie ont permis de constituer un jeu de données de 1449 valeurs pour des écoulements sur matériaux uniformes. Ce jeu de données a servi à valider des lois de frottement et de transport. Dans un second temps, des expériences d\u27écoulements réalisés sur matériaux à granulométrie étendue ont permis de remettre en question la notion d\u27équilibre. Des fluctuations du débit solide, de la pente et de l\u27état de pavage du lit ont en effet été observés à différentes échelles de temps et d\u27espace. Des formes particulières du lit appelées nappe de charriage semblent être une manifestation directe du phénomène de tri sédimentaire. En contrôlant la teneur en sable de la couche charriée, ces structures sont à l\u27origine d\u27une fluctuation de l\u27efficacité de transport, et des phénomènes de fluctuation. Des modèles ont été proposés et semblent confirmer la justesse de ces hypothèses
Structuration des génomes par sélection indirecte de la variabilité mutationnelle. Une approche de modélisation et de simulation
No full textÀ long terme, le succès évolutif d\u27une lignée ne dépend pas seulement de la valeur adaptative de ses fondateurs. Il dépend également de la capacité des descendants à transmettre le génotype ancestral sans mutation délétère, tout en découvrant parfois des mutations favorables. Un niveau intermédiaire de variabilité mutationnelle peut donc être, de fait, indirectement sélectionné. En simulant, à l\u27aide d\u27un modèle individu-centré, l\u27évolution de génomes soumis à la fois à des mutations locales et à des réarrangements chromosomiques, nous montrons que la structure du génome est un levier d\u27ajustement du degré de variabilité : le nombre de gènes et, de façon plus surprenante, la quantité de non codant s\u27ajustent en fonction du taux de mutation et de l\u27impact moyen des mutations géniques, maintenant ainsi un niveau constant de variabilité mutationnelle. L\u27émergence de ces couplages surprenants suggère que les génomes ne sont pas seulement façonnés par les biais mutationnels et les coûts sélectifs directs, mais aussi, à plus long terme, par des pressions plus indirectes
Méthodologie de pré-dimensionnement de convertisseurs de puissance : Utilisation des techniques d\u27optimisation multi-objectifs et prise en compte de contraintes CEM
No full textDans le cadre du pré-dimensionnement des convertisseurs de puissances, la précision n\u27est pas primordiale, par contre des modèles analytiques simples sont nécessaires. Dans ce travail, nous avons proposé une nouvelle méthode analytique de prédiction des perturbations électromagnétiques conduites générées par les convertisseurs de puissance. Cette méthode se base sur l\u27analyse de causalité des graphes de liens et permet d\u27aboutir de manière systématique à des modèles analytiques suffisamment précis. La méthode a été validée expérimentalement. Nous avons aussi traité l\u27optimisation d\u27un hacheur abaisseur de tension suivant un seul objectif et suivant plusieurs objectifs simultanément. Les techniques uni-objectifs permettent de concevoir des convertisseurs qui sont très bons suivant un seul critère (la surface ou le rendement,) par contre moyennement satisfaisant suivant les autres. Les techniques multi-objectifs quand à elles fournissent plusieurs solutions, dont le choix de la meilleure solution est souvent difficile. Nous avons proposé une démarche d\u27optimisation multi-objectif qui permet de fournir l\u27unique solution, la plus proche de l\u27objectif idéal. L\u27objectif idéal est l\u27ensemble des objectifs optimisés indépendamment des autres. La démarche de pré-dimensionnement que nous avons proposée permet de fournir au concepteur des solutions optimisées suivant un seul objectif à la fois ainsi qu\u27une solution optimale suivant plusieurs objectifs simultanément. La concepteur fait le choix de la solution en connaissance des optimums atteignables indépendamment sur chaque objectifs
Indexation dans les bases de données capteurs temps réel. Application à la surveillance de phénomènes environnementaux et de risques naturels
No full textL\u27objectif de cette thèse est d\u27offrir aux spécialistes des systèmes de surveillance de phénomènes environnementaux une méthode de structuration, de recherche et d\u27accès rapide aux informations spatio-temporelles en temps-réel et sur différents critères, notamment spatiaux et temporels. Plus précisément, le problème qui nous concerne est celui de l\u27indexation dans une base de données en mémoire vive d\u27une masse de données référencées spatio-temporellement avec des contraintes de temps pour la mise à jour de l\u27index et pour l\u27exécution des requêtes. Les mesures collectées par un réseau de capteurs doivent être indexées en fonction du capteur dont elles sont issues et de la date de la mesure. De plus, les données les plus récentes doivent valorisées, ce qui n\u27est actuellement pas le cas pour les index existants. Trois solutions d\u27indexations sont proposées. Elles se distinguent des solutions existantes en regroupant les données issues des capteurs dans des sous-structures dédiées. Des sous-structures d\u27accès permettent d\u27identifier les capteurs concernés par une requête. La première proposition, le PoTree, vise à indexer en mémoire vive les données spatio-temporelles issues d\u27un réseau de capteurs temps-réel fixes. La seconde, le PasTree, vise à indexer en mémoire vive les données spatio-temporelles issues d\u27un réseau de capteurs temps-réels agiles. La dernière proposition se nomme le Spatio-temporal / Heat (StH) reprend les ambitions du PasTree et y ajoute la problématique de la gestion de la saturation de la base dès la conception de l\u27index. Il s\u27agit de la majeure contribution de cette thèse
Reconstruction 3D de la microarchitecture osseuse à partir d\u27un nombre limité de radiographies : apport de techniques régularisation.
No full textLe diagnostic de l\u27ostéoporose repose sur la mesure de la densité minérale osseuse qui ne prend pas en compte la configuration spatiale de la microarchitecture 3D pouvant conduire à un diagnostic imprécis. L\u27objectif de ce travail était d\u27explorer l\u27obtention de caractéristiques de la microarchitecture à partir de l\u27acquisition d\u27un faible nombre de radiographies sous différents angles de vues. Afin de compenser le manque d\u27information, nous avons cherché à construire un a priori sur l\u27organisation 3D de la micro-architecture pour régulariser la méthode de reconstruction. En considérant l\u27os comme une texture binaire, nous avons exploré les modèles de synthèse de texture et particulièrement le modèle Markovien d\u27Ising 3D. Une étude des paramètres du modèle a permis d\u27établir des propriétés comportementales pouvant être reliées aux caractéristiques de l\u27architecture osseuse. Un modèle Markovien combinant des interactions locales et éloignées et une méthode d\u27estimation des paramètres du modèle ont été explorés. Cet a priori a ensuite été introduit dans le processus de reconstruction à faible nombre de vues. Nous avons principalement étudié un algorithme de reconstruction algébrique itératif de type ICM. Un nouvel algorithme de reconstruction basé sur la collaboration entre un filtrage non linéaire au cours des itérations et l\u27ajout de l\u27a priori Markovien a été développé. Des acquisitions 3D d\u27échantillons osseux obtenues par microtomographie synchrotron ont été utilisées comme images de référence. L\u27approche proposée permet de reconstruire un échantillon osseux avec une bonne qualité et d\u27estimer les paramètres architecturaux avec moins de 20 projections en 2D (1024*1024 pixels) et en 3D (256*256*300 voxels)
Enrichissement de la régularité de la triangulation de l\u27iso-surface des images volumiques (Application à l\u27imagerie médicale et à la compression sur une base d\u27ondelettes)
No full textCe travail porte sur la construction de maillages diso-surfaces dimages volumiques. Lobjectif est lobtention de maillages à connectivité régulière, c\u27est-à-dire dont un grand nombre de sommets intérieurs ont une valence six, ou semi-régulier à connectivité de subdivision. Les maillages réguliers facilitent le traitement du signal géométrique 3D, en particulier dans les approches multirésolutions, de plus ils améliorent le taux de compression de la connectivité. Nous nous sommes fixé une contrainte : ne pas modifier la géométrie du maillage (les coordonnées des sommets), la surface sousjacente pouvant être légèrement modifiée.- La première approche proposée revisite lalgorithme des marching cubes et construit un maillage constitué de triangles et de quadrangles. Dans une deuxième étape, les quadrangles sont triangulés de façon à maximiser le nombre de sommets de valence six par optimisation dun critère de qualité par régions. Cette approche ne modifie pas la géométrie, ni la surface, car les triangulations des quadrangles sont équivalentes, suivant le principe des marching cubes. Une troisième étape, améliore la connectivité de lensemble des sommets par des bascules darêtes au prix dune petite modification de la surface sousjacente.- La deuxième approche proposée est un remaillage de subdivision explicite du maillage construit par les marching cubes (ou dun maillage quelconque), par groupes de huit triangles, avec propagation de plusieurs ondes de remaillage. Lévaluation de la qualité du résultat est directe : par le calcul de lhistograme des valences des sommets, leur variance, leur entropie, le nombre de subdivisions un vers quatre. Mais aussi indirecte : par mesure du coût de codage de la connectivité ou létude de la courbe débit distorsion de la compression multirésolution par ondelettes géométriques