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Dualité contrôle actif et filtrage de bruit de mesure. Application aux suspensions advanced LIGO
No full textL\u27étude présentée porte sur le contrôle actif des suspensions pour Advanced LIGO. LIGO est un projet américain ayant pour but la détection d\u27ondes gravitationnelles, prédites par Einstein. Afin de mesurer ces ondes, le bruit sismique doit être atténué par un facteur de plusieurs milliards. Le dernier étage du système d\u27isolation sismique est un pendule filtrant le bruit sismique à hautes fréquences. Ce pendule présente d\u27importantes résonances à basses fréquences qui sont amorties par contrôle actif. Toutefois, ce contrôle re-injecte le bruit de mesure et détériore les performances d\u27isolation du pendule. La problématique est donc de concevoir une boucle de contrôle qui amortie les résonances tout en minimisant la réinjection du bruit de mesure à hautes fréquences. L\u27association d\u27un contrôle modal et d\u27un estimateur d\u27état est étudiée dans ce but. Les simulations sont vérifies expérimentalement en utilisant une méthode permettant de mesurer des vibrations de l\u27ordre de 10-9m
Modélisation dynamique du confort thermique dans les bâtiments naturellement ventilés
No full textCe travail s\u27intéresse à l\u27aspect adaptatif du confort thermique en complément à l\u27aspect analytique. En partant d\u27une étude bibliographique sur les approches existantes, nous avons conduit une étude expérimentale in situ dans huit bâtiments pour explorer de plus près le confort adaptatif. Ensuite en adoptant une démarche systémique, nous avons développé un modèle dynamique sur le confort thermique qui permet d\u27intégrer les différents mécanismes dynamiques identifiés dans la bibliographie et par l\u27expérimentation. Ce modèle, baptisé AdOCC, permet de déterminer l\u27état thermique de l\u27occupant et de ses actions adaptatives selon les caractéristiques du bâtiment et la saison. Le modèle a été intégré dans l\u27outil de simulation TRNSYS. Cela nous a permis d\u27évaluer le modèle AdOCC en confrontant les simulations réalisées vis-à-vis les résultats de mesures, ainsi que de l\u27appliquer au cas des bâtiments naturellement ventilés
Etude par mesure du bruit Barkhausen de la microstructure et de l\u27état de contrainte d\u27aciers biphasés : application aux aciers pour tôle automobile
No full textDans le but de réduire les émissions de CO2, la réduction du poids des véhicules automobiles via l\u27utilisation d\u27aciers multiphasés tels que les aciers Dual Phase ou TRIP, constitue une solution alternative. Sensible à la fois à la microstructure et à l\u27état de contrainte, la mesure du bruit Barkhausen apparaît comme une technique potentielle d\u27évaluation non destructive pour l\u27étude de ce type de nuances. Après avoir identifié les spécificités des réponses Barkhausen de microstructures monophasées, nous avons montré que cette technique permet d\u27évaluer les proportions et la composition des constituants dans des aciers biphasés ferrite-martensite. Ces résultats ont ensuite été appliqués au cas des aciers Dual Phase et TRIP industriels. Par ailleurs, nous avons caractérisé la sensibilité de la réponse Barkhausen de chacune de ces phases à la contrainte uniaxiale. La nature des contraintes résiduelles engendrées par déformation plastique dans chacun des constituants, a été identifiée
Un modèle numérique anthropomorphique et dynamique du thorax respirant et du cur battant
No full textCe travail de thèse présente un modèle numérique anatomique et fonctionnel du thorax respirant et du cur battant à partir dacquisitions dynamiques en imagerie. Des images par Résonance Magnétique (IRM) cardiaques et thoraciques ont été acquises chez des volontaires sains selon un protocole pré-établi. Ces données ont ensuite été analysées pour construire le modèle. Le modèle proposé intègre une description de la topologie et de la géométrie 3D des structures cardiaques, vasculaires et thoraciques : les quatre cavités du cur (ventricules gauche et droit, oreillettes gauche et droite), le myocarde, lenveloppe péricardique, le système vasculaire (abouchement des principales veines et artères, réseau des coronaires), le contour extérieur du thorax (incluant peau, graisse et côtes), le contour intérieur du thorax (muscles), les deux poumons, la colonne vertébrale et la moelle épinière. Lanimation réaliste du modèle anatomique statique repose sur une estimation en 3D du mouvement des structures au cours des cycles cardiaques et respiratoires par cascade de recalages non linéaires entre les images des séquences dynamiques. Le recalage non linéaire repose sur les déformations de formes libres et lhypothèse de conservation de lintensité au cours du mouvement. Nous avons alors procédé à limagerie virtuelle du modèle dynamique par deux simulateurs disponibles au laboratoire : le simulateur dimages par RM SIMRI et dimages TEP SORTEO (CERMEP, Lyon), selon des protocoles semblables à ceux utilisés pour lobtention des images natives. Lensemble résultant, composé du modèle anatomique, du modèle dynamique et des images simulées constitue un modèle numérique de référence du thorax respirant et du cur battant. Son évaluation qualitative est présentée. Les caractéristiques principales du modèle proposé vis-à-vis des modèles existants sont sa richesse en structures et information et sa grande cohérence puisque les données utilisées pour lélaboration du modèle proviennent du même sujet au cours dune même séance dacquisition. Un tel modèle peut constituer la base de lévaluation de méthodes de traitement dimages cardiaques et thoraciques comme la segmentation dimages, lestimation du mouvement ou le recalage dimages multimodalités. Il peut également être utilisé dans un cadre de formation médicale et dentraînement aux gestes chirurgicaux
Identification d\u27efforts aux limites des poutres et plaques en flexion par méthode indirecte
No full textLe travail de cette thèse sintéresse à lidentification des efforts (effort tranchant ou moment fléchissant) présents aux limites des structures (plaques ou poutres) à partir de déplacements mesurés. Les expressions analytiques de ces efforts contiennent des termes proportionnels aux dérivées spatiales du déplacement. Lapproximation de ces dérivées aux limites dune structure est problématique car ces dernières sont très sensibles aux erreurs de mesure et les méthodes classiques de calcul (différences finies, méthodes modales, transformée de Fourier spatiales, ) et de régularisation (filtrage en nombre donde, troncature modale) pour les obtenir ne sont pas adaptées pour une identification aux limites dun domaine spatial. Dans ce travail, une approche mathématique est proposée. Il sagit de calculer les efforts aux limites, sans utiliser directement leurs expressions analytiques qui contiennent les dérivées spatiales. La méthode est basée sur un calcul intégral de léquation de mouvement de la structure considérée, multipliée par une fonction test, qui vérifie des conditions aux limites particulières. Ces conditions permettent dextraire, lors du développement du calcul, les efforts recherchés à la limite du domaine (efforts tranchant ou moment fléchissant). La technique est développée dans les cas mono dimensionnel (poutre) et bidimensionnel (plaque). Des simulations numériques illustrent la méthode, testent la robustesse de la méthode, les effets de différent bruits de mesure sur lidentification, et établissent les limites spatiales et fréquentielles de lapproche. Des expérimentations ont été menées, montrant la faisabilité de la méthode didentification en utilisant des mesures réelles. util
Modèle bio-tribologique des articulations. Rôle mécanique et physicochimique des assemblages moléculaires du fluide synovial
No full textLe but de ce travail est l\u27analyse du rôle des assemblages moléculaires du fluide synovial dans le fonctionnement tribologique d\u27une articulation naturelle saine et prothésée. Pour cela un modèle ex vivo réaliste reproduisant les caractéristiques mécaniques et physicochimiques dune articulation naturelle a été conçu et exploité Ce modèle reconstitue ex vivo les propriétés mécaniques et physico-chimiques des cartilages articulaires en utilisant un matériau polymérique de type hydrogel. Les assemblages moléculaires du fluide synovial (multicouches lipidiques et vésicules du gel synovial) sont aussi reconstitués en utilisant des techniques de physique nanostructurale comme le dépôt lipidique par éclatement de vésicules et par la co-adsorption des micelles, a fabrication des liposomes et la microscopie de force atomique. Lévolution de ces assemblages moléculaires est visualisée in situ, au cours dessais de frottement, par microscopie optique en fluorescence obtenue avec des marqueurs moléculaires. Les résultats expérimentaux corrélés avec un modèle numérique des multicouches lipidiques permettent de localiser où et comment seffectue le glissement dans les assemblages moléculaires de la synovie ce qui contribue à expliquer lorigine des valeurs de frottement mesurées. Par exemple, si le glissement se localise dans le gel synovial le coefficient de frottement est de 0.15, alors quil nest que de 0.0015 lorsquil se localise dans les multicouches lipidiques. Sur le plan appliqué, dautres résultats montrent que lhydrogel, simulant le cartilage, favorise la formation et le maintien des multicouches lipidiques, ce qui n\u27est pas le cas avec lacier et le polyéthylène des implants
Contrôle modal de structures à partir d\u27un modèle condensé expérimental, application à un rotor sur paliers magnétiques actifs
No full textCe travail présente un modèle condensé expérimental utilisé pour le contrôle modal de structures. Ce modèle est aisé à utiliser et est efficace pour le contrôle. La définition théorique de ce modèle est présentée. L\u27approche est validée en simulation et expérimentalement. Son utilisation pour le contrôle modal est présentée et est validée en simulation. L\u27application de la méthode pour le contrôle modal de structures avec des actionneurs magnétiques est présentée. Un modèle inverse des actionneurs est nécessaire pour appliquer la méthode. L\u27approche de contrôle modal avec actionneurs magnétiques est validée expérimentalement. Une application numérique de l\u27approche avec un rotor sur paliers magnétiques est introduite. La démarche d\u27identification et de contrôle est exposée. Le modèle condensé expérimental est appliqué au suivi de comportement. L\u27étude est appliquée à un rotor sur paliers à roulements en simulation, et permettent d\u27estimer les efforts agissants sur la structure
Un cadre générique pour la co-classification sous contraintes : application à l\u27analyse du transcriptome
No full textLa recherche de groupements intéressants dans les données booléennes (ensembles d\u27objets décrits par un ensemble de propriétés) a motivé la conception de méthodes d\u27extractions de motifs globaux (partitions) et de motifs locaux (ensembles fréquents, règles d\u27association et concepts formels). Cette thèse concerne la co-classification c\u27est-à-dire le calcul de bi-partitions (couplage de partitions sur les deux dimensions). Les algorithmes de co-classification disponibles ne permettent aux analystes d\u27exploiter leur connaissance du domaine qu\u27à travers un nombre réduit de paramètres. D\u27autre part, les techniques d\u27extraction de motifs locaux produisent d\u27énormes collections qui sont difficilement exploitables et interprétables. Nous avons développé une nouvelle méthode de co-classification qui calcule des bi-partitions à partir de motifs capturant des associations localement fortes (e.g., des concepts formels, une forme de motif tolérant aux exceptions appelé delta-bi-ensemble). Le principe consiste à exploiter l\u27information contenue dans la collection des motifs locaux en la propageant au niveau global pour faciliter l\u27optimisation de la fonction objectif. Il devient alors possible de propager un certain nombre de contraintes depuis l\u27extraction des motifs locaux jusqu\u27à la construction de la bi-partition (e.g., pour imposer des formes particulières aux groupes calculés). Il s\u27agit donc d\u27une contribution au domaine très récent de la classification sous contraintes. Une approche duale consiste à utiliser des motifs locaux pour faciliter l\u27interprétation de bi-partitions déjà calculées. Pour ce faire, nous proposons une méthode de caractérisation des bi-clusters au moyen de motifs locaux auxquels sont associés des mesures d\u27intérêt. L\u27application de nos méthodes à l\u27analyse de données d\u27expression de gènes a montré la pertinence de nos propositions pour expliciter des hypothèses biologiques plausibles
Etude des relations entre caractéristiques structurales et dissipation en vibration dans les verres métalliques massifs. Application à des senseurs inertiels.
No full textLobjectif de ce travail était dévaluer lamortissement de lénergie mécanique des verres métalliques massifs, en utilisant un matériau modèle de composition Pd40Ni10Cu30P20, et danalyser les mécanismes qui en sont responsables, dans le domaine du kilohertz à température ambiante pour un résonateur mécanique de géométrie simplifiée dont la dimension caractéristique est de lordre du millimètre. Dans ces conditions opératoires, la dissipation est liée à la thermoélasticité. Ce phénomène correspond au transport de chaleur résultant de la déformation élastique induite par la vibration. Lévaluation des potentialités de ces alliages métalliques amorphes en tant que résonateurs a nécessité la réalisation déchantillons tests de forme adaptéecette étape préliminaire a été effectuée par coulée à la forme suivie de différentes opérations telles que des traitements thermiques et une étape dusinage et de polissage. Le facteur de qualité Q, paramètre caractéristique de la dissipation en vibration, a ensuite été déterminé à partir de la mesure du décrément logarithmique de lamplitude de vibration dun échantillon de forme disque-tige mis en résonance suite à un choc. Les recuits au voisinage de la température de transition vitreuse ont conduit à augmenter le facteur de qualité de 0,3 million à 0,8 million. Cette amélioration nest pas directement corrélée à la relaxation structurale du verre, caractérisée par diverses techniques (ATD, dilatométrie, spectroscopie mécanique), qui se produit au cours du recuit. Cest la relaxation des contraintes résiduelles, formées lors du refroidissement rapide nécessaire à la vitrification, qui est responsable de cette évolution des propriétés vibratoires. Cependant, après vieillissement, la limite théorique thermoélastique nest toujours pas atteinte et la question du mécanisme dissipatif limitant reste ouverte
Développement d\u27un outil d\u27aide à la conception et au fonctionnement d\u27un ensemble vis-fourreau industriel - Application à l\u27injection de thermoplastiques chargés fibres de verre longues
No full textDans le cadre d\u27un projet européen ayant trait à l\u27injection des thermoplastiques chargés fibres de verre longues, la plastification de ces matériaux dans un ensemble vis-fourreau a été abordée selon deux axes de recherche: D\u27une part la prédiction de la casse des fibres dans l\u27unité vis-fourreau, en couplant un modèle de plastification à un critère de rupture des fibres en flexion à l\u27interface solide/liquide. D\u27autre part la description des écoulements dans la zone de pompage de la vis en termes de vitesses, cisaillement, trajectoires, distribution des temps de séjour et efficacité de mélange. Nous avons ainsi développé un modèle d\u27écoulement dans le chenal d\u27une vis, prenant en compte la véritable géométrie du chenal (courbure et torsion). Parallèlement, dans un ensemble vis-fourreau transparent, nous avons développé une approche originale de visualisation tridimensionnelle des écoulements dans une huile silicone. Les trajectoires simulées et expérimentales sont alors confrontées