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Trois Essais sur l'Adaptation au Changement Climatique en France
No full textGiven the global commitment to a temperature rise exceeding two degrees Celsius, there is an urgent need to enhance the resilience of our economic systems. Few governments have fully addressed climate risks, leaving the burden of adaptation largely on private actors despite the vulnerability of developed economies. This thesis, consisting of three independent empirical chapters, seeks to document the spontaneous and autonomous adaptation efforts of private actors in France from 2004 to 2019. In Chapter 1, I investigate the effect of temperature on tangible investments and their subsequent effects on corporate economic performance, with a particular focus on SMEs. The findings reveal that firms, especially those that are small, young, and located in exposed, warmer areas, are increasing investments by 7% to mitigate physical climate risks. I also demonstrate that temperature-driven investments positively impact revenue. This highlights the potential for public policy to incentivize such "win-win" solutions through measures like guaranteed green loans for financially constrained firms. In Chapter 2, I explore how firms adjust local employment in response to recurrent cold and heat shocks, documenting a net negative effect on employment that is not absorbed by the local labor market, as evidenced by similar patterns in unemployment rates. Moreover, I show that multi-establishment firms use spatial labor redistribution to mitigate local shocks, redeploying workers to unaffected units. This process is accompanied by an increase in short-term and precarious contracts, indicating both layoffs and subsequent rehiring. In light of this increasing labor market flexibility, the chapter argues for stronger protective measures for workers and the incentivization of green job creation. Finally, Chapter 3 focuses on campsites in France, which are the most weather-exposed tourist accommodation due to their outdoor component. The analysis documents both seasonal and spatial shifts in tourism demand, with a lengthening of the summer season into the fall, and significant negative impacts on cities, countryside areas, and southern coastal regions. Overall, this thesis underscores the critical role of private actors, including businesses and households, in addressing climate risks and reducing their vulnerability.Compte tenu de l'engagement mondial à limiter l'augmentation de la température à moins de deux degrés Celsius, il est urgent de renforcer la résilience de nos systèmes économiques. Peu de gouvernements ont pleinement pris en compte les risques climatiques, laissant ainsi la charge de l'adaptation principalement aux acteurs privés, et ce, malgré la vulnérabilité des économies développées. Cette thèse, composée de trois chapitres empiriques indépendants, vise à documenter les efforts d'adaptation spontanés et autonomes des acteurs privés en France entre 2004 et 2019.Dans le Chapitre 1, j'étudie l'effet de la température sur les investissements matériels et leurs répercussions sur la performance économique des entreprises, en portant une attention particulière aux PME. Les résultats montrent que les entreprises, notamment celles de petite taille, jeunes et situées dans des régions exposées et plus chaudes, augmentent leurs investissements de 7% pour atténuer les risques physiques climatiques. Je démontre également que ces investissements liés aux températures ont un impact positif sur les revenus, soulignant ainsi le potentiel des politiques publiques à encourager ces solutions "gagnant-gagnant" par des mesures telles que des prêts verts garantis pour les entreprises financièrement contraintes. Dans le Chapitre 2, j'examine comment les entreprises ajustent l'emploi local en réponse aux chocs récurrents de froid et de chaleur, en documentant un effet net négatif sur l'emploi qui n'est pas absorbé par le marché du travail local, comme en témoigne l'évolution des taux de chômage. De plus, je montre que les entreprises multi-établissements utilisent la redistribution spatiale du travail pour atténuer les chocs locaux, en redéployant les travailleurs vers des unités non affectées. Ce processus s'accompagne d'une augmentation des contrats à court terme et précaires, indiquant à la fois des licenciements et des réembauches. Face à cette flexibilité accrue du marché du travail, le chapitre plaide en faveur de mesures de protection renforcées pour les travailleurs et de l'incitation à la création d'emplois verts dans les zones les plus démunies. Enfin, le Chapitre 3 se concentre sur les campings en France, qui représentent l'hébergement touristique le plus exposé aux conditions météorologiques en raison de sa composante extérieure. L'analyse documente des décalages saisonniers et spatiaux de la demande touristique, avec un allongement de la saison estivale jusqu'à l'automne, et des impacts négatifs sur les villes, les zones rurales et les régions côtières du sud. Dans l'ensemble, cette thèse souligne le rôle crucial des acteurs privés, y compris les entreprises et les ménages, dans la prise en charge des risques climatiques et la réduction de leur vulnérabilité
Soybean trade and imported deforestation
No full textThe growth in international soy trade is giving rise to mounting concern about its impact on deforestation, and consequently on climate and biodiversity. The role of foreign consumers through their demand for agricultural products is crucial, revealing the considerable weight of foreign trade in deforestation. These findings mark a shift in the way we approach deforestation, from a local resource management issue to an international concern. The concept of imported deforestation illustrates this change in perspective. This thesis aims to shed light on the links between trade and deforestation by focusing on the soy trade in Brazil. Using an empirical approach, it explores these links at different levels of the supply chain, from upstream to downstream.The first chapter analyses production and export decisions by examining the effects of a Brazilian forest conservation policy on the soy sector. In 2008, the government drew up a list of municipalities most vulnerable to deforestation in order to target efforts to prevent and control deforestation. We draw on this quasi-natural experience to estimate the collateral impacts of this policy on the soy sector and changes in land use. This research question addresses the tensions between nature conservation, economic development and international competitiveness in an agricultural context. To answer this question, we use double difference and synthetic generalized control methods. Our results indicate that the soybean sector has benefited from the policy in terms of land use, production and exports.In a world where disruptions to global supply chains are becoming increasingly frequent, it is essential to understand how these chains adjust. The second chapter of this thesis looks at how soybean supply chains in Brazil respond to local supply shocks, using droughts as an example. The results indicate that these shocks lead to a reduction in soybean yields, production and exports at the level of the producing municipalities. Although transactions with exporting firms may be affected at the intensive margin, this does not necessarily affect the existence of relationships between suppliers and buyers. Exporting firms exposed to these shocks show, on average, some resilience by increasing their purchases from other unaffected suppliers. This raises questions for policies against imported deforestation, particularly with regard to market concentration, frictions in supply networks, and the risks of relocation to other suppliers.Finally, the third chapter investigates the credibility of demand policies in the fight against deforestation linked to soy production, by analysing the links between foreign demand and production, and drawing implications for deforestation. We find a positive average elasticity of soy exports with respect to foreign demand, which confirms the effectiveness of demand-side policies. However, this average response conceals heterogeneities among exporters and among Brazilian municipalities. Export elasticities and the potential for soy expansion are positively correlated, meaning that the places where exports respond strongly to demand are also those where there are still large areas of forest. Thus, many municipalities have a high potential for reducing deforestation. From this perspective, it is reasonable to expect that demand-side policies will help to slow deforestation in Brazil.L'essor du commerce international du soja suscite une inquiétude croissante quant à son impact sur la déforestation, et par conséquent sur le climat et la biodiversité. Le rôle des consommateurs étrangers par le biais de leur demande de produits agricoles est crucial, ce qui révèle le poids considérable du commerce extérieur dans la déforestation. Ces constats marquent un changement dans la manière dont nous abordons la déforestation, passant d'un problème de gestion des ressources locales à une préoccupation internationale. Le concept de déforestation importée illustre ce changement de perspective. Cette thèse vise à éclairer les liens entre commerce et déforestation en se focalisant sur le commerce de soja en provenance du Brésil. À travers une approche empirique, elle explore ces liens à différents niveaux de la chaîne d'approvisionnement, de l'amont à l'aval.Le premier chapitre analyse les décisions de production et d'exportation en examinant les effets d'une politique brésilienne de conservation des forêts sur le secteur du soja. En 2008, le gouvernement a établi une liste des municipalités les plus vulnérables à la déforestation pour cibler les efforts de prévention et contrôle de la déforestation. Nous utilisons cette expérience quasi-naturelle pour estimer les impacts collatéraux de cette politique sur le secteur du soja et les changements d'usages des sols. Cette question de recherche permet d'aborder les tensions entre conservation de la nature et compétitivité internationale. Pour y répondre, nous recourons à des méthodes de double différences et de contrôle généralisé. Nos résultats indiquent que le secteur du soja a bénéficié de la politique en termes d'utilisation des terres, de production et d'exportations.Dans un monde où les perturbations des chaînes d'approvisionnement mondiales deviennent de plus en plus fréquentes, il est essentiel de comprendre comment ces chaînes s'ajustent. Le deuxième chapitre de cette thèse se penche sur la manière dont les chaînes d'approvisionnement en soja au Brésil réagissent aux chocs d'offre locaux, en prenant pour exemple les sécheresses. Les résultats révèlent que ces chocs entraînent une diminution des rendements, de la production et des exportations de soja au niveau des municipalités de production. Bien que les transactions avec les entreprises exportatrices puissent être affectées sur la marge intensive, cela n'impacte pas nécessairement l'existence des relations entre fournisseurs et acheteurs. Les entreprises exportatrices exposées à ces chocs montrent, en moyenne, une certaine résilience, en accroissant leurs achats auprès d'autres fournisseurs qui ne sont pas affectés. Cela soulève des questions pour les politiques contre la déforestation importée, notamment en ce qui concerne la concentration du marché, les frictions dans les réseaux d'approvisionnement, et les risques de délocalisation vers d'autres fournisseurs.Enfin, le troisième chapitre évalue la crédibilité des politiques de demande dans la lutte contre la déforestation liée à la production de soja, en analysant les liens entre demandes étrangères et production, et en en tirant des implications pour la déforestation. Nous constatons une élasticité moyenne positive des exportations de soja par rapport à la demande étrangère, ce qui confirme l'efficacité des politiques centrées sur la demande. Cependant, cette réponse moyenne dissimule des hétérogénéités entre les exportateurs et entre les municipalités brésiliennes. Les élasticités des exportations et le potentiel d'expansion du soja sont positivement corrélés, ce qui signifie que les endroits où les exportations réagissent fortement à la demande sont également ceux où il reste encore de vastes étendues forestières. Ainsi, de nombreuses municipalités présentent un potentiel élevé de réduction de la déforestation. Dans cette perspective, on peut s'attendre à ce que les politiques basées sur la demande contribuent à ralentir la déforestation au Brésil
Modèle d'endommagement de fatigue en lien avec la microstructure dans un alliage d'aluminium
No full textIn the aeronautical field, a major challenge lies in optimizing the sizing of components, taking into account their fatigue life. Fatigue phenomena in metallic structures, such as those in the aluminum 2139 fuselage, depend on microstructure. However, understanding and modeling these phenomena at such a fine scale are expenseive. So far, fatigue damage, defined by the initiation and propagation of fatigue cracks, is only considered at the macroscopic scale: this underestimates the life of components, leading to oversizing and expensive testings.On one hand, experimentally, the mechanical behavior of 2139 under monotonic loading at the microscopic scale and cyclic loading at the macroscopic scale is well understood. However, the behavior of this alloy under both cyclic loading and at the microscopic scale is not documented. On the other hand, numerous numerical methods have been developed to predict the initiation of fatigue cracks. Fatigue Indicator Parameters (FIPs) offer an economical and easy-to-implement approach, but there is no consensus on the most relevant FIP. Moreover, although methods exist to model crack propagation in polycrystals, there is no single method using FIPs to model both crack initiation and propagation.Thus, this thesis aims to develop a method to model the initiation and propagation of fatigue cracks at the microstructure scale. To apply this method to the case of 2139, various tools have been used, including finite element simulations with Z-set. The structural zoom has been used to model intermetallic phases, sites of crack initiation, and the adaptive remeshing module Z-cracks has been employed to model crack initiation and propagation in the alloy. An experimental campaign has also characterized the cyclic behavior of the alloy for simulations, and with optical and electron microscopy, it has been possible to track crack initiation and propagation on the surface at the scale of a few microns.Dans le domaine aéronautique, un défi majeur réside dans l'optimisation du dimensionnement des pièces en tenant compte de leur durée de vie en fatigue. Les phénomènes de fatigue dans les structures métalliques, comme celles du fuselage en aluminium 2139, dépendent de la microstructure. Cependant, comprendre et modéliser ces phénomènes à une échelle aussi fine est coûteux. Jusqu'à présent, l'endommagement des pièces, défini par l'amorçage et la propagation de fissures de fatigue, est pris en compte seulement à l'échelle macroscopique : cela sous-estime la durée de vie des pièces, entraînant un surdimensionnement et des essais coûteux.D'une part, sur le plan expérimental, le comportement mécanique du 2139 sous chargement monotone à l'échelle microscopique et sous chargement cyclique à l'échelle macroscopique est bien compris. Cependant, le comportement de cet alliage sous chargement cyclique et à l'échelle microscopique n'est pas documenté. D'autre part, de nombreuses méthodes numériques ont été développées pour prédire l'amorçage de fissures de fatigue. Les Fatigue Indicator Parameters (FIPs) offrent une approche économique et facile à implémenter, mais il n'y a pas de consensus sur le FIP le plus pertinent. De plus, bien que des méthodes existent pour modéliser la propagation de fissures dans les polycristaux, il n'y a pas de méthode unique utilisant les FIPs pour modéliser à la fois l'amorçage et la propagation de fissures.Ainsi, cette thèse vise à développer une méthode pour modéliser l'amorçage et la propagation de fissures de fatigue à l'échelle de la microstructure. Pour appliquer cette méthode au cas du 2139, divers outils ont été utilisés, notamment des simulations par éléments finis avec Z-set. Le zoom structural a permis de modéliser les phases intermétalliques, sites d'amorçage des fissures de fatigue, et le module de remaillage adaptatif Z-cracks a été employé pour modéliser l'amorçage et la propagation de fissures dans l'alliage. Une campagne expérimentale a également permis de caractériser le comportement cyclique de l'alliage pour les simulations, et grâce à la microscopie optique et électronique il a été possible de suivre l'amorçage et la propagation de fissures en surface à l'échelle de quelques microns
Forest politics in the context of Global China : Essays on Chinese presence in Ghana's rosewood sector
No full textDiplomatic relations between Ghana and China date back to the very day the former gained independence from Great Britain. On that occasion, Chinese vice-premier Nieh Jungchen represented his country at Ghana's independence celebrations on 6 March 1957. Recently, the exploitation of natural resources and 'rosewood' in particular, has been one of the main drivers of trade relations between China and Ghana. Rosewood, also known as hong mu in Mandarin, refers to a group of thirty-three species of tropical hardwood, many of which are also endangered species. Excessive demand for rosewood in China has led to increased and often illegal logging in many Asian producer countries and more recently in Africa.Theoretically and conceptually, this thesis draws on access theory, commons theory, incentive theory and the analytical approach to power relations centered on actor strategies. It is based on original empirical research carried out mainly in Ghana, where the first series of data collection took place from April to August 2022, followed by a second series from April to July 2023. The thesis analyses how several players in the rosewood trade chain gain access to this natural resource. It assesses the impact of the growing presence of Chinese actors on the governance of rosewood and the consequences of this presence on the 'commons' in rural Ghana. It also assesses the relative effects of governance structures and power dynamics observed between the main players in the rosewood trade between China and Ghana over a two-decade period (2000-2023).One of the main conclusions of the thesis is that there is a significant asymmetry of power and negotiating capacity between Ghanaian and Chinese players in the rosewood industry. In most cases, the latter regularly take advantage of the disorder and institutional weaknesses of the former. The thesis specifically highlights certain factors that affect the processes of access to rosewood in Ghana: modes of land appropriation, cultural beliefs, the financial capacities of stakeholders, the quality of government regulations and the degree to which they are implemented. This research makes an original contribution to the determinants and conditions of access by Chinese actors to natural resources in African contexts characterized by the persistence of 'political disorder'. More specifically, it reveals the realities of Ghana's institutional architecture around the exploitation of natural resources and forest governance in Ghana. Finally, this work lays the foundations for fundamental questions about the future of Ghana's sustainable forest management policies in light of China's growing influence in Africa.Les relations diplomatiques entre le Ghana et la Chine datent du jour même où le premier a obtenu son indépendance de la Grande-Bretagne. A cette occasion, le vice-premier ministre chinois Nieh Jungchen, représenta son pays lors de la célébration de l'indépendance du Ghana le 6 mars 1957. Récemment, la question de l'exploitation des ressources naturelles, et du ‘bois de rose' a été l'un des principaux leviers des relations commerciales entre la Chine et le Ghana. Le bois de rose, également connu sous le nom de hong mu en mandarin, désigne un groupe de trente-trois espèces de bois durs tropicaux, dont beaucoup sont également des espèces en voie de disparition. La demande excessive de bois de rose en Chine a conduit à une exploitation accrue et souvent illégale dans de nombreux pays producteurs d'Asie et plus récemment en Afrique.Sur le plan théorique et conceptuel, cette thèse s'inspire de la théorie de l'accès, de la théorie des biens communs, de la théorie des incitations et de l'approche analytique des relations de de pouvoir centré sur les stratégies d'acteurs. Elle est basée sur une recherche empirique originale menée principalement au Ghana, où la première série de collecte de données s'est déroulée d'avril à août 2022, puis une seconde fut conduite d'avril à juillet 2023. La thèse analyse comment une pluralité d'acteurs de la chaîne commerciale du bois de rose procède pour avoir accès à cette ressource naturelle. Elle évalue l'impact de la présence croissante des acteurs chinois sur la gouvernance du bois de rose et les conséquences induites par cette présence sur les "biens communs" en zone rurale au Ghana. Elle évalue également les effets relatifs structures de gouvernance et les dynamiques de pouvoir observées entre les principaux acteurs du commerce du bois de rose entre la Chine et le Ghana pour une période de deux décennies (2000 - 2023).L'une des principales conclusions de la thèse est qu'il existe une importante asymétrie de pouvoir et de capacité de négociation entre les acteurs ghanéens et les acteurs chinois de la filière bois de rose. Dans la majorité des cas, les seconds tirent régulièrement profit du désordre et des faiblesses institutionnelles des premiers. La thèse met spécifiquement en évidence certains facteurs qui affectent les processus d'accès au bois de rose au Ghana : les modes d'appropriation foncière, les croyances culturelles, les capacités financières des acteurs, La qualité des réglementations gouvernementales et le degré de leur mise en œuvre. Cette recherche apporte une contribution originale sur les déterminants et conditions d'accès, par les acteurs chinois, aux ressources naturelles dans des contextes africains caractérisés par la persistance d'un "désordre politique". Elle dévoile plus précisément les réalités de l'architecture institutionnelle ghanéenne autour de l'exploitation des ressources naturelles et de la gouvernance forestière au Ghana. Enfin, ce travail pose les bases d'un questionnement fondamental sur l'avenir des politiques de gestion durable des forêts ghanéennes au regard de l'influence croissante de la Chine en Afrique
Fusion laser sur lit de poudre de petites pièces en Inconel 625. Effets de taille et de stratégie de fabrication.
No full textStudy of SLM induced microstructures on designed materials and influence of parameters on the structures size. The main objectives are (1) the implementation of an instrumented additive manufacturing process in order to develop architectural materials, of the truss type, and the determination in real-time information (temperature, hydrodynamics) on the materials being developed, (2) the study of the microstructural and mechanical properties of the materials and the elaboration of structures (simple complexes or more), in relation to their development conditions and their unit dimensions.Etude des microstructures induites par SLM sur matériau architecturé et Influence des paramètres du procédé et de la taille des structures. Il s'agit de : (1) mettre en œuvre un procédé de fabrication additive instrumenté pour élaborer des matériaux architecturés, de type treillis, et disposer d'informations temps réel (température, hydrodynamique) sur les matériaux en cours d'élaboration, (2) étudier les propriétés microstructurales et mécaniques des matériaux et structures élaborés (simples ou plus complexes), en relation avec leurs conditions d'élaboration et leurs dimensions unitaires
VIEILLISSEMENT THERMIQUE DES FLUOROSILICONES
No full textFluorosilicones are technical elastomers known for their resistance to non-polar fluids and superior thermal stability compared to common elastomers such as SBR and EPDM. Due to their high cost, they are primarily used in high-tech fields (aerospace, aeronautics, defense) where durability is crucial. As part of a collaborative project involving Mines ParisTech, ITC Elastomers, the Charles Gerhardt Institute, and ENSAM Paris, this thesis aims to conduct a multi-scale study of the degradation of fluorosilicones. The objective is to explain the degradation mechanisms, present the evolution of material properties during aging, analyze their degradation kinetics, and establish the groundwork for a lifetime prediction model. The study focused on the aging of a commercial fluorosilicone elastomer at 200, 220, and 250 °C, under air and nitrogen. The material was characterized by swelling and tensile tests, revealing variations in behavior at the macromolecular and macroscopic scales. A detailed analysis of the soluble fraction provided a better understanding of the chain scission mechanism in air. The degradation mechanisms were examined in detail by comparing different model polymers and commercial samples through TGA, elemental analysis, and DSC analyses, to understand the relationship between structure and thermal stability. A comparison between thin films and thick plates highlighted potential inhomogeneities across the thickness. Additionally, aged thick plates were characterized by micro-indentation to distinguish these differences.Les fluorosilicones sont des élastomères techniques reconnus pour leur résistance aux fluides peu polaires et leur stabilité thermique supérieure à celle des élastomères plus courants, comme le SBR et l'EPDM. En raison de leur coût élevé, ils sont principalement utilisés dans des domaines de haute technologie (aérospatiale, aéronautique, défense) où la durabilité est cruciale. Dans le cadre d’un projet collaboratif réunissant Mines ParisTech, ITC Elastomères, l’Institut Charles Gerhardt et l’ENSAM Paris, cette thèse vise à réaliser une étude multi-échelle de la dégradation des fluorosilicones. L’objectif est d’expliquer les mécanismes de dégradation, de présenter l’évolution des propriétés des matériaux au cours du vieillissement, d’analyser leur cinétique de dégradation, et d’établir les bases pour un modèle de prédiction de la durée de vie. L’étude a porté sur le vieillissement d’un élastomère commercial de fluorosilicone à 200, 220 et 250 °C, sous air et sous azote. Le matériau a été caractérisé par des tests de gonflement et de traction, révélant des variations de comportement aux échelles macromoléculaire et macroscopique. Une analyse approfondie de la fraction soluble a permis de mieux comprendre le mécanisme de coupure de chaîne sous air. Les mécanismes de dégradation ont été examinés en détail grâce à la comparaison de différents polymères modèles et échantillons commerciaux, et par des analyses ATG, élémentaires et DSC, afin de comprendre la relation entre structure et stabilité thermique. Une comparaison entre des films minces et des plaques épaisses a mis en évidence d’éventuelles inhomogénéités à travers l’épaisseur. De plus, les plaques épaisses vieillies ont été caractérisées par micro-indentation pour distinguer ces différences
Vers une maîtrise renforcée de la qualité dimensionnelle et des caractéristiques thermomécaniques des pièces forgées : développement d'un jumeau numérique pour asservir le pilotage en énergie d'une opération de mise en forme des matériaux
No full textThis doctoral research was carried out in the context of the digitization of forging processes, highlighting the difficulties encountered in small-scale production, where process flexibility is crucial. The central challenge was to ensure the reproducibility of forged parts despite the variable conditions inherent in manufacturing environments.The main objective of this research was to develop a digital twin (DT) capable of simulating, piloting and controlling forging operations. A crucial step in the creation of this DT was to develop robust prediction models. These models had to meet several challenges in order to be effectively integrated into a DT: they had to be reactive to provide real-time information to operators to facilitate decision-making during manufacturing, predictive to allow access to variables that cannot be directly measured, such as the thermomechanical paths of parts, and faithful to offer predictions as accurate as possible in relation to reality.To meet these requirements, this thesis proposed a structured methodology for the development of prediction models. The models chosen were surrogate models based on numerical simulations.Key steps in the methodology included setting up a predictive numerical simulation of the forging process under nominal conditions, using sensitivity analysis techniques to identify critical parameters influencing the final results, applying model reduction techniques to incorporate multi-scale variables such as thermomechanical fields into the prediction models, and finally, training and validating the surrogate models to ensure their accuracy and reliability, while respecting a computation time constraint of less than one second.Two specific case studies were examined in detail: uni-axial compression and an open-die M shape forging, each aimed at testing and fine-tuning the models developed.In conclusion, this research has opened up new perspectives in the application of digital twins to optimize the quality, reproducibility and efficiency of forging operations in the industrial sector.Cette thèse s'est inscrite dans le contexte de la numérisation des procédés de forgeage, en mettant en lumière les défis rencontrés dans les productions à petite échelle, où la flexibilité des procédés est cruciale. L'enjeu central résidait dans la nécessité d'assurer la reproductibilité des pièces forgées malgré les conditions variables inhérentes aux environnements de fabrication.L'objectif principal de cette recherche était de développer un jumeau numérique (JN) capable de simuler, piloter et contrôler les opérations de forgeage. Une étape cruciale dans la création de ce JN consistait à mettre au point des modèles de prédiction robustes. Ces modèles devaient relever plusieurs défis pour être efficacement intégrés dans un JN : ils devaient être réactifs pour fournir des informations en temps réel aux opérateurs afin de faciliter la prise de décision pendant la fabrication, prédictifs pour permettre l'accès à des variables non directement mesurables comme les chemins thermomécaniques des pièces, et fidèles pour offrir des prédictions aussi précises que possible par rapport à la réalité.Pour répondre à ces exigences, cette thèse a proposé une méthodologie structurée pour le développement de modèles de prédiction. Les modèles choisis étaient des modèles de substitution basés sur des simulations numériques.Les étapes clés de la méthodologie comprenaient la mise en place d'une simulation numérique prédictive du procédé de forgeage dans des conditions nominales, l'utilisation de techniques d'analyse de sensibilité pour identifier les paramètres critiques influençant les résultats finaux, l'application de techniques de réduction de modèle pour intégrer des variables à plusieurs échelles comme les champs thermomécaniques dans les modèles de prédiction, et enfin, l'entraînement et la validation des modèles de substitution pour assurer leur précision et leur fiabilité, tout en respectant une contrainte de temps de calcul inférieure à une seconde.Deux cas d'étude spécifiques ont été examinés en détail : la compression uni-axiale et une opération de forgeage en M, chacun visant à tester et à affiner les modèles développés.En conclusion, cette thèse a ouvert de nouvelles perspectives dans l'application des jumeaux numériques pour optimiser la qualité, la reproductibilité et l'efficacité des opérations de forgeage dans le secteur industriel
Simulation quantique du modèle XY dipolaire en utilisant des matrices d'atomes de Rydberg
No full textArrays of Rydberg atoms have proven to be a promising platform for the quantum simulation of spin models. This thesis summarizes the work accomplished during my four years of PhD, focusing on the study of the dipolar XY model. The thesis is divided into three parts. In the first part, I describe the working principles of the platform and detail the various upgrades we performed. The second part focuses on the study of the ground state of the XY model using various 2D geometries. The third part presents our studies of the XY quench dynamics.Our quantum simulator is based on trapping and cooling individual Rubidium atoms in an array of optical tweezers. Once trapped, these atoms are excited to the Rydberg state, allowing for strong dipole-dipole interactions between them, thus enabling the implementation of spin models such as the XY model. Recently, we developed a method combining microwave pulses and optical addressing beams to manipulate the state of each spin. This method allows us to perform local rotations of the spins, either to prepare the system in a specific state or to measure cross-basis correlations between the spins.Combining our recent ability to perform local rotations with an adiabatic procedure, we prepared the lowest and highest energy states of the dipolar XY model in 2D square arrays. We characterized these states and demonstrated that they exhibit complex ferromagnetic and antiferromagnetic order. In particular, we assessed the role played by the relatively long-range tail of the dipolar interactions, which decay as the cube of the distance. We showed that these interactions modify the properties of the ferromagnetic and antiferromagnetic states, leading to long-range order in the former and introducing frustration in the latter. We also continued our exploration of the ground state XY model using highly frustrated geometries such as Kagome arrays. Theoretical works have predicted that the ground state of these systems could be an exotic phase of matter called spin liquids. I present our initial results toward the realization and characterization of these exotic phases.Finally, we investigated quench experiments. We first demonstrated that, as predicted by recent theoretical works, the dipolar XY model can produce spin-squeezed states. These squeezed states are particularly interesting in the context of quantum metrology, as they can improve the sensitivity of measurements. We characterized this squeezing, showing that it is scalable, meaning that its metrological gain (squeezing parameter) increases with the system size. We also proposed different protocols that can be used for metrological applications. By using a quench spectroscopy method, we measured the dispersion relation of the dipolar XY model, revealing a characteristic behaviour predicted by theoretical works. This method is relatively general and can thus be applied to other quantum simulator platforms exhibiting different spin models.Les matrices d'atomes de Rydberg sont des plateformes prometteuses pour la simulation quantique de modèles de spin. Cette thèse résume le travail accompli au cours de mes quatre années de doctorat, en se concentrant sur l'étude du modèle XY dipolaire. La thèse est divisée en trois parties. Dans la première partie, je décris les principes de fonctionnement de la plateforme et détaille les diverses améliorations que nous avons apportées. La deuxième partie se concentre sur l'étude de l'état fondamental du modèle XY en utilisant diverses géométries 2D. La troisième partie présente nos études sur la dynamique hors-équilibre du modèle XY.Notre simulateur quantique est basé sur le piégeage et le refroidissement d'atomes individuels de Rubidium dans un réseau de pinces optiques. Une fois piégés, ces atomes sont excités dans des états de Rydberg, permettant de fortes interactions dipôle-dipôle entre eux, ce qui permet ainsi l'implémentation de modèles de spin tels que le modèle XY. Récemment, nous avons développé une méthode combinant des impulsions micro-ondes et des faisceaux d'adressage optique pour manipuler l'état de chaque spin. Cette méthode nous permet d'effectuer des rotations locales des spins qui a pour but : soit de préparer le système dans un état spécifique, soit de mesurer les corrélations entre les spins dans des bases différentes.En combinant notre récente capacité à effectuer des rotations locales avec une procédure adiabatique, nous avons préparé les états d'énergie les plus bas et les plus élevés du modèle XY dipolaire dans des réseaux carrés bidimensionnels. Nous avons caractérisé ces états et démontré qu'ils possèdent un ordre ferromagnétique et antiferromagnétique complexe. En particulier, nous avons évalué le rôle joué par la relative longue portée des interactions dipolaires, qui décroissent en fonction du cube de la distance. Nous avons montré que ces interactions modifient les propriétés des états ferromagnétiques et antiferromagnétiques, conduisant à un ordre à longue portée dans le premier cas et introduisant de la frustration dans le second. Nous avons également poursuivi notre exploration du modèle XY dans son état fondamental en utilisant des géométries fortement frustrées telles que les réseaux de Kagome. Les travaux théoriques ont prédit que l'état fondamental de ces systèmes pourrait être une phase exotique de la matière appelée liquides de spin. Je présente nos premiers résultats vers la réalisation et la caractérisation de ces phases exotiques.Enfin, nous avons étudié la dynamique XY d'états hors-équilibre. Nous avons d'abord démontré que, comme prévu par des travaux théoriques récents, le modèle XY dipolaire peut produire des états dits de « spin squeezing ». Ces états sont particulièrement intéressants dans le contexte de la métrologie quantique, car ils peuvent améliorer la sensibilité des mesures. Nous avons caractérisé ce « squeezing », montrant que son gain métrologique augmente avec la taille du système. Nous avons également proposé différents protocoles pouvant être utilisés pour des applications métrologiques. En utilisant une méthode de spectroscopie hors équilibre appelée « quench spectroscopy experiment », nous avons mesuré la relation de dispersion du modèle XY dipolaire, révélant un comportement caractéristique prédit par les travaux théoriques. Cette méthode est relativement générale et peut donc être appliquée à d'autres plateformes de simulateurs quantiques présentant différents modèles de spin
Nouveaux nanomatériaux à luminescence persistante dans le NIR : caractérisations optiques et applications
No full textThis doctoral thesis explores the synthesis, optimization, and application of persistent luminescent (PersL) nanomaterials, with a focus on ZGSO-based phosphors for bio-imaging and anti-counterfeiting.After two introductive chapters, the thesis proposed the investigation of ZGSO:Cr3+ nanoparticles for their bioimaging capabilities through comparative studies and optimization of the synthesis techniques. Innovative strategies including upconversion and Cr3+ to Ni2+ energy transfer, to adapt the excitation wavelengths and to reach new spectral ranges (for instance around 1300 nm in the NIR-II range) for the persistent luminescence. Bioimaging capabilities are tested for these new modalities in-vitro and in-vivo. The thesis also presents ZGSO-based nanoparticles with multi-emission properties tailored for advanced anti-counterfeiting applications.This work not only enriches the understanding of PersL materials but also opens avenues for their application in various applications.Cette thèse de doctorat explore la synthèse, l'optimisation et l'application de nanomatériaux à luminescence persistantes (PersL), en mettant l'accent sur les composés spinelles à base de ZGSO pour la bioimagerie et la lutte contre la contrefaçon.Après deux chapitres introductifs, la thèse propose l'étude des nanoparticules ZGSO:Cr (substitution Ga/Sn) pour les applications en bioimagerie à travers des études comparatives avec le ZGO :Cr. De nouvelles modalités incluent l'upconversion et les transferts d'énergies Cr3+/Ni2+, pour adapter les longueurs d'onde d'excitation et atteindre de nouvelles plages spectrales (vers 1300 nm) pour la luminescence persistante. Les possibilités de bioimagerie sont testées in vitro et in vivo. La thèse présente également des nanoparticules à base de ZGSO avec des propriétés d'émission duales adaptées aux mesures optiques contre la contrefaçon.Ce travail enrichit la compréhension des matériaux PersL et ouvre également des voies pour leurs applications
Durabilité des polyamides en contact avec les sels de déneigement
No full textPolyamides 6 and 6,6 are thermoplastic polymers widely used in industry, especially for their mechanical and thermal resistance. Despite their attractive mechanical properties, these materials are particularly sensitive to water, due to the strong hydrophilicity of their amide functions. In operating conditions, they can be subjected to saline solutions, mainly sodium and calcium chlorides, which can lead to significant damage. The aim of this study is to provide an understanding of environmental stress cracking in the presence of such saline solutions.Simple immersion experiments have been carried out at different temperatures, with different salts at different concentrations. These experiments highlighted the absence of salt ion diffusion in the polymer matrix and the dependence of the absorbed mass on the chemical activity of water in the saline solution. The impact of absorption on mechanical and thermal properties was measured, and the reversibility of these changes was demonstrated.An experimental set-up was created to study immersions under stress. Three types of behavior can be distinguished, depending on the nature of the solution. At high water activity, significant localized deformation is observed. At lower water activity, large-pore cracks appear, and a third morphology is observed, highlighting the role of calcium chloride ions in modifying mechanical properties, inducing smaller, multi-pore cracks. The study of these morphologies has enabled us to formulate hypotheses on the damage mechanism: water uptake depends on the activity of the water in the contact solution, leading to a variable increase in the deformability of the material. At high water activity, the material is deformable, and no cracks can form. At lower water activity, deformability is reduced, and cracks will form to accommodate the imposed deformation. Finally, in the case of CaCl2, an increase in Young's modulus appears, inducing smaller, numerous pores. Understanding these mechanisms will enable the selection criteria to be extended to other types of polyamide used in the automotive industry.Les polyamides 6 et 6,6 sont des polymères thermoplastiques largement utilisés dans l’industrie, notamment pour leur résistance mécanique et thermique. En dépit de leurs propriétés mécaniques intéressantes, ces matériaux montrent une sensibilité particulière à l’eau due à l’hydrophilie importante des fonctions amides qu’ils comportent. En fonctionnement, ils peuvent être soumis à des solutions salines, notamment des chlorures de sodium et de calcium, pouvant entraîner un endommagement important. L’objectif de la thèse est d’apporter des éléments de compréhension des phénomènes de fissuration sous contrainte environnementale en présence de telles solutions salines.Des expériences d’immersions simples ont été réalisées à différentes températures, avec différents sels à différentes concentrations. Ces expériences ont mis en évidence l’absence de diffusion des ions salins dans la matrice polymère et la dépendance de la masse absorbée à l’activité chimique de l’eau dans la solution saline. L’impact de l’absorption des solutions sur les propriétés mécaniques et thermiques a été mesuré et la réversibilité de ces changements a été mise en évidence.Un montage expérimental a été mis en place afin d’étudier les situations d’immersion sous contrainte. Trois types de comportements peuvent être distingués en fonction de la nature de la solution étudiée. On observe à haute activité en eau une déformation importante localisée, à plus faible activité l’apparition de craquelures à pores larges ainsi qu’une troisième morphologie mettant en évidence le rôle des ions de chlorure de calcium dans la modification des propriétés mécaniques, donnant lieu à des craquelures à pores multiples de plus petite taille. L’étude de ces morphologies a permis de formuler des hypothèses sur le mécanisme d’endommagement : l’absorption d’eau dépend de l’activité de l’eau dans la solution de contact et entraîne une augmentation variable de la déformabilité du matériau. A haute activité d’eau, le matériau est déformable, aucune craquelure ne se forme. A plus faible activité, la déformabilité est diminuée, des craquelures se forment donc pour accommoder la déformation imposée. Enfin, dans le cas du CaCl2, une augmentation du module d’Young entre en jeu, induisant de plus petits pores, plus nombreux. La compréhension de ces mécanismes permettra d’étendre les critères de sélection formulés à d’autres types de polyamides utilisés dans l’industrie automobile