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Une méthodologie probabiliste multi-échelle pour prédire la durée de vie en fatigue des alliages poreux à partir d'images tomographiques
No full textThis thesis focuses on the development of methodology to account for variability in high-cycle fatigue (HCF) behaviour of alloys, by explicitly modelling the meso-scale pores (geometric defects) present in the material. Although numerical frameworks exist to predict the HCF lifetime using high-resolution simulations of pore networks, several challenges remain. Firstly, predicting fatigue lifetime becomes difficult when the exact pore networks present in the material are unknown. Secondly, the computational costs of non-linear finite element (FE) simulations at the pore level are high, as a large number of degrees of freedom are needed to accurately represent the pore networks within the material. Lastly, calibrating fatigue models requires a substantial amount of fatigue testing data, which is time-consuming to obtain.We develop a multi-scale methodology to account for defect effects on HCF lifetime. At the micro-scale, variability in lifetime is treated by using probabilistic lifetime models, without explicit defect modelling. At the meso-scale, high-resolution FE meshes are generated based on tomographic images, accounting for the combined effects of pore morphology, inter-pore interactions, and pore-surface interactions. A statistical sampler is leveraged to generate different configurations to estimate the distribution of fatigue lifetime of the material as a function of pore distributions. Based on this, we propose a novel method to calibrate the probabilistic lifetime models in the event of uncertainty related to pore distribution. Thus, our proposed method provides HCF lifetime estimates integrating defect populations at two scales, and reduces the amount of data required to calibrate the models for alloys with different levels of porosity. Furthermore, in order to reduce the computational costs associated to the multi-scale method, we develop a new local Neuber-type plastic correction algorithm to approximate elasto-plastic behaviour from elastic computations. We demonstrate the effectiveness of our method for a range of porous materials, under conditions of confined plasticity and proportional loading.In the last part of the thesis, we investigate the potential of using self-heating data to further reduce the data required to calibrate the fatigue model, as proposed by Doudard et al., 2004. A temperature rise from self-heating, driven by dissipative mechanisms due to defects, is observed. Temperature localisation around pores is governed by the thermal conductivity of alloys tested. We propose a new identification method for the aforementioned model, improving its robustness in the event of noisy temperature measurements. The criterion of this model is then extended to include plasticity, enabling its application to porous materials.Cette étude vise à établir une méthodologie permettant de prendre en compte la variabilité du comportement en fatigue à grand nombre de cycles (HCF) des alliages, en modélisant explicitement les pores à l'échelle méso (défauts géométriques) présents dans le matériau. Bien qu'il existe des stratégies numériques pour prédire la durée de vie en HCF à partir de simulations haute résolution des réseaux de pores, plusieurs défis subsistent. Premièrement, la prédiction de la durée de vie en fatigue devient difficile lorsque les réseaux de pores exacts présents dans le matériau sont inconnus. Deuxièmement, les coûts de calcul des simulations non-linéaires par éléments finis (EF) au niveau des défauts sont élevés, car un grand nombre de degrés de liberté est nécessaire pour représenter précisément le réseau de pores dans le matériau. Enfin, l'identification des modèles de fatigue exige de nombreuses données d'essais de fatigue, longues à obtenir.Nous développons une méthodologie multi-échelle pour intégrer les effets des défauts sur la durée de vie en HCF. À l'échelle microscopique, la variabilité de la durée de vie est traitée via des modèles probabilistes, sans modélisation explicite des défauts. À l'échelle mésoscopique, des maillages EF haute résolution sont créés à partir d'images tomographiques, afin de rendre compte des effets conjugués de la morphologie, des interactions entre pores, ainsi que des effets de surface. Un échantillonneur statistique est utilisé pour générer différentes configurations et estimer la distribution de la durée de vie en fatigue en fonction des distributions de pores. Ainsi, une nouvelle méthode pour calibrer les modèles probabilistes tenant compte de cette incertitude liée aux pores est proposée. Cette approche permet de fournir des estimations de durée de vie en HCF en fonction des deux échelles analysées, tout en réduisant le nombre de données nécessaires à l'identification robuste d'un tel modèle. De plus, afin de réduire les coûts de calcul de la méthode multi-échelle, nous développons un nouvel algorithme local de correction plastique de type Neuber pour approximer le comportement plastique à partir de calculs élastiques. Nous démontrons l'efficacité de notre méthode pour diverses structures poreuses, sous des conditions de plasticité confinée et de chargement proportionnel.Dans la dernière partie de cette thèse, nous explorons l'usage des données d'auto-échauffement pour réduire les données de calibration, comme suggéré par Doudard et al., 2004. Une augmentation de température est observée autour des pores, liée à la conductivité thermique des alliages testés. Nous proposons une méthode d'identification qui renforce la robustesse du modèle face aux mesures thermiques bruitées. Le critère de ce modèle est ensuite étendu pour inclure la plasticité, permettant son application aux matériaux poreux
Statistiques du nombre et corrélations en impulsion dans des gaz de Bose interagissants
No full textThis thesis work is dedicated to the study of number statistics and momentum correlations in interacting lattice Bose gases. The Bose-Hubbard model is simulated by loading Bose-Einstein condensates (BECs) of metastable Helium-4 atoms into a three-dimensional (3D) optical lattice. This model exhibits a quantum phase transition from a superfluid to a Mott insulator that is driven by interaction-induced quantum fluctuations. The objective of this work is to comprehend the role of these quantum fluctuations by analyzing their signatures in momentum space. The original detection scheme employed towards this aim provides the single-particle resolved momentum distribution of the atoms in 3D. From such datasets made up of thousands of individual atoms, the number statistics of occupation of different sub-volumes of momentum space yield information about correlation or coherence properties of the interacting Bose gas. At close-by momenta these occupation probabilities permit the identification of underlying pure-state statistics in the case of textbook many-body states such as lattice superfluids and Mott insulators. In the weakly-interacting regime, well-established correlations between pairs of atoms at opposite momenta are observed. Furthermore, these pair correlations are found to decrease in favor of more intricate correlations between more than two particles as interactions are increased. A direct observation of non-Gaussian correlations encapsulates the complex statistical nature of strongly-interacting superfluids well before the Mott insulator phase transition. Finally, at the phase transition, fluctuations of the occupation number of the BEC mode are found to be enhanced, constituting a direct signature of the quantum fluctuations driving the transition. System-size independent quantities such as the Binder cumulant are shown to exhibit distinctive sharp features even in a finite-size system, and hold promise for constituting suitable observables for determining universal behavior when measured in a homogeneous system.Ce travail de thèse est dédié à l'étude des statistiques du nombre et corrélations en impulsion dans des gaz de Bose sur réseaux interagissants. Le modèle de Bose-Hubbard est simulé en chargeant des condensats de Bose-Einstein (BEC) d'atomes d'Hélium-4 métastables dans un réseau optique tridimensionnel (3D). Ce modèle présente une transition de phase quantique d'un superfluide à un isolant de Mott induite par des fluctuations quantiques provoquées par l'interaction. L'objectif de ce travail est de comprendre le rôle de ces fluctuations quantiques en analysant leurs signatures dans l'espace des impulsions. Le schéma de détection original utilisé à cette fin fournit la distribution d'impulsion résolue à l'échelle de l'atome unique en 3D. À partir de ces jeux de données composés de milliers d'atomes individuels, les statistiques du nombre d'occupation de différents sous-volumes de l'espace des impulsions fournissent des informations sur les propriétés de corrélation ou de cohérence du gaz de Bose interagissant. À impulsions proches, ces probabilités d'occupation permettent l'identification de statistiques d'état pur sous-jacentes dans le cas d'états many-body classiques tels que les superfluides en réseau et les isolants de Mott. Dans le régime faiblement interagissant, des corrélations bien établies entre les paires d'atomes à impulsions opposées sont observées. De plus, on constate que ces corrélations entre paires diminuent en faveur de corrélations plus complexes entre plus de deux particules lorsque les interactions sont augmentées. Une observation directe de corrélations non-Gaussiennes encapsule la nature statistique complexe des superfluides fortement interagissants bien en amont de la transition de phase vers l'isolant de Mott. Enfin, lors de la transition de phase, on constate une augmentation des fluctuations du nombre d'occupation du mode du BEC, constituant une signature directe des fluctuations quantiques induisant la transition. Des quantités indépendantes de la taille du système, telles que le cumulant de Binder, présentent des variations abruptes même dans un système de taille finie et semblent prometteuses pour constituer des observables appropriés permettant de déterminer le comportement universel lorsqu'elles sont mesurées dans un système homogène
Estimation 3D de la posture humaine en environnement de travail à l'aide de réseaux de neurones profonds
No full textThe objectives of the thesis is to develop the methods and frameworks to analysis 3D human postures in the working environment for ergonomic propose.Ergonomics is a discipline which consists of understanding body work with the objective of preserving the health of operators while allowing achievement of the expected quality. The postures of operators at work stations are one of the factors in the appearance of occupational diseases, and the characterization of a posture is a step in the pre-diagnosis of a work situation. Artificial intelligence methods using 3D human pose estimation to detect unsuitable postures at work could help ergonomist to establish their diagnosis on a large quantity of data.This thesis proposes three works on 3D human pose estimation to attack the difficulties of unconstrained environment such as work stations.The first work proposes a synthetic 3D human pose generation algorithm for training 2D to 3D human pose lifting. We tackle with the domain gap problem between public research data which have constrained environment plus limited number of action and unconstrained working environment data with much more variety of actions. This work presents an algorithm which allows to generate synthetic 3D human skeletons on the fly during the training, following a Markov-tree type distribution which evolve through out time to create unseen poses. This work also proposes a scaleless multi-view training process based on purely synthetic data generated from a few initial poses. We evaluate our approach on two benchmark datasets and achieve promising results in a zero shot setup.The second work proposes a framework of making 3D wholebody annotations from multi-view image data as well as a few datasets and a benchmark built based on this framework to tackle with the skeleton model capability problem. Public research data normally only has around 20 keypoints which is not enough for ergonomist to measure certain aspects like supination-pronation angles, while the wholebody skeleton has 133 keypoints, capable for obtaining the necessary information. The annotation-making framework contains 3 steps from multi-view 3D geometry reconstruction, to incomplete skeleton completion, and finally hand/face refinement through diffusion. With this framework, we introduce 3 datasets as extensions of existing Human3.6M, CMU-Panoptic and MPI-INF-3DHP datasets with wholebody 2D and 3D keypoint annotations for body, face, and hands. A benchmark of three tasks is proposed based on Human3.6M wholebody extension: 3D whole-body lifting from complete 2D keypoints, from incomplete 2D keypoints, and from monocular images.The third work proposes an algorithm which allows a continuous estimation of human poses through time with very limited input frames to tackle potential corrupted video sequences in unconstrained environment where the workers are not always observed or even in the screen due to their movements. This work proposes a novel approach that models human motion as a continuous function implemented by a neural network, akin to neural implicit representations. We conduct a comprehensive comparison of this approach with state-of-the-art motion prediction methods on three popular datasets, demonstrating significant improvements over the baselines in most cases.Finally, we made a demonstration that perform 2D and 3D human pose estimation, as well as critical pose detection for ergonomic analysis, capable of fast processing even on a CPU-only computer.Les objectifs de la thèse sont de développer des méthodes et des cadres d'analyse de la posture humaine 3D en environnement de travail pour l'ergonomie. L’ergonomie est une discipline qui consiste à comprendre le fonctionnement du corps lorsqu'il travaille pour l’objectif de préserver la santé des opérateurs tout en permettant l’atteinte de la qualité attendue. Les postures des opérateurs au poste de travail sont un des facteurs d'apparition des maladies professionnelles, et la caractérisation d’une posture est une étape du pré-diagnostic d’une situation de travail. Les méthodes d’intelligence artificielle autour de l’estimation 3D de la pose humaine pour détecter les postures inadaptées au travail peuvent ainsi aider l’ergonome à établir son diagnostic sur un grand nombre de données. Cette thèse propose trois travaux autour de l'estimation de pose humaine 3D pour s'attaquer aux difficultés de mise en œuvre en environnement non contraint tels que les postes de travail.La première contribution propose un algorithme synthétique de génération de poses humaines en 3D. Nous abordons le problème de l'écart de domaine selon lequel les scénarios de travail a plus de variété d'actions et d'environnement que les données de recherche publique. Ce travail présente un algorithme qui permet de générer des squelettes humains 3D synthétiques pendant l'entraînement de réseau des neurons, suivant une distribution de type arbre de Markov qui évolue au fil du temps pour créer des nouvelles postures. Ce travail propose également un processus d'entraînement multi-vues sans échelle basé sur des données purement synthétiques générées à partir de quelques postures initiales. Nous évaluons notre approche sur les deux ensembles de données de référence et obtenons des résultats prometteurs dans une configuration sans aucune donnée réelle. Le deuxième travail propose un cadre de création d'annotations 3D du corps entier à partir d'images multi-vues ainsi qu'un benchmark construit sur la base de ce cadre. Les données couramment utilisées ne comportent normalement qu'une vingtaine d'articulations, ce qui n'est pas suffisant pour qu'un ergonome puisse mesurer certains aspects comme les angles de supination-pronation, c'est pourquoi nous proposons un squelette du corps entier compte 133 articulations, capables de contenir les informations nécessaires. Le cadre de création d'annotations contient 3 étapes allant de la reconstruction géométrique 3D multi-vues à la complétion des squelettes incomplets, et enfin au raffinement main/visage par diffusion. Avec ce cadre, nous introduisons 3 ensembles de données en tant qu'extensions des ensembles de données Human3.6M, CMU-Panoptic et MPI-INF-3DHP existants avec des annotations de points clés 2D et 3D du corps entier pour le corps, le visage et les mains. Un benchmark de trois tâches est proposé sur la base de l'extension du corps entier de Human3.6M.Le troisième travail propose un algorithme qui permet une prédiction continue des poses humaines à travers le temps avec des images d'entrée très limitées pour aborder des séquences vidéo potentiellement corrompues dans un environnement sans contrainte où les travailleurs ne sont pas toujours observés ou même à l'écran en raison de leurs mouvements. Ce travail propose une nouvelle approche qui modélise le mouvement humain comme une fonction continue mise en œuvre par un réseau neuronal, semblable à des représentations neuronales implicites. Nous effectuons une comparaison complète de cette approche avec des méthodes de prédiction de mouvement de pointe sur trois ensembles de données populaires, démontrant des améliorations significatives par rapport aux lignes de base dans la plupart des cas. Enfin, nous avons réalisé un démonstrateur qui effectue une estimation de la pose humaine en 2D et 3D, ainsi qu'une détection des poses critiques pour une analyse ergonomique, capable d'analyse rapide même sur un ordinateur équipé uniquement d'un CPU
Méthodologie pour la mise en place de modèles de pilotage du processus de forgeage à partir de facteurs influents : application à la réalisation de préformes de pièces estampées.
No full textClosed die forging of large part is often preceded by a material distribution operation carried out by free forging. The preform and its route are designed to obtain a final part by integrating process variabilities. These are related to the initial billet and to the forging conditions. In practice, this means taking a margin on the initial volume of the billet, which leads to an increase in material and energy consumption to forge it. The aim of this thesis is to model the effect of process variabilities, so that it can be incorporated into the optimization of billet dimensions and route parameters.In this work, the study of the route was split into two stages: on the one hand, free forging of the preform, and on the other, its closed die forging.The deployed methodology begins with an inventory of all potential influencing factors. A sensitivity analysis is then carried out to rank them according to their impact on the variables of interest. The main parameters are then selected as inputs for a modelling stage. The constructed model predicts the values of the variables of interest as a function of the most influential factors.The multiplicity of influencing factors, and the diversity of their nature, is a challenge. In order to achieve the most exhaustive inventory, a method describing the process sequentially with all the resources and instructions used was applied.The sensitivity analysis could not be carried out experimentally, due to industrial constraints related to the lack of control over certain parameters, the instrumentation and the environment (temperature, mass). It was therefore carried out using finite element numerical simulation. An experimental campaign was carried out to evaluate and validate the performance of the numerical model developed.The process was modelled using a numerical design of experiments. Given the number of influencing factors selected, this was generated using a Latin hypercube sampling. Polynomial interpolation with no interaction term was used to obtain a satisfactory response surface for the required accuracy.The obtained model was used to adapt the forging dimensions to the initial dimensions of the billet: to produce the part from different billets sizes (supply agility) or to adapt to the individual measured dimensions of each billet.The methodology can be adapted to the free-forging process, which involves a large number of influencing parameters of varying natures. However, the methodology has yet to be applied to the complete forming process, including the stamping step. In the longer term, it would also be interesting to test it on more complex free-forging routes, including a greater number of strokes.L'estampage d'une pièce de grande taille est souvent précédé d'une opération de répartition de la matière effectuée par forgeage libre. L'ébauche et sa gamme de mise en forme sont conçues de façon à obtenir une pièce finale sans défaut malgré les variabilités du processus. Ces dernières concernent le lopin initial et les conditions de mise en forme. Dans la pratique ceci consiste à prendre une marge sur le volume initial du lopin (mise au mille), ce qui entraîne une augmentation de la consommation de matière et d'énergie pour la mettre en œuvre. Les travaux de thèse visent à modéliser l'effet des variabilités du processus de manière à les intégrer dans l'optimisation des dimensions du lopin et des paramètres de mise en forme.Dans ces travaux, l'étude de la gamme de mise en forme a été scindée en deux : d'une part le forgeage libre de l'ébauche et d'autre part l'estampage.La méthodologie déployée débute par une phase de recensement de l'ensemble des facteurs d'influence potentiels. Une étude de sensibilité permet ensuite de les hiérarchiser en fonction de leur impact sur les grandeurs d'intérêt. Les paramètres principaux sont alors retenus comme entrées pour une étape de modélisation. Le modèle construit permet de prédire les valeurs des grandeurs d'intérêt en fonction des facteurs les plus influents.La multiplicité des facteurs d'influence et la diversité de leur nature est un verrou. Afin de réaliser le recensement le plus exhaustif possible, une méthode décrivant le processus de manière séquentielle avec l'ensemble des ressources et consignes utilisées a été appliquée.L'étude de sensibilité ne peut pas être menée de façon expérimentale compte tenu de contraintes industrielles liées au manque de contrôle sur certains paramètres, à l'instrumentation et à l'environnement (température, masses). Elle a donc été réalisée par simulation numérique par éléments finis. Une campagne expérimentale a été réalisée pour évaluer et valider les performances du modèle numérique développé.La modélisation du processus a été réalisée à partir d'un plan d'expérience numérique. Compte tenu du nombre de facteurs d'influence retenus celui-ci a été généré selon un tirage hypercube latin. Une interpolation polynomiale sans terme d'interaction a permis d'obtenir une surface de réponse satisfaisante suivant les précisions requises.Le modèle obtenu a été mis en œuvre pour l'adaptation des cotes de forge aux dimensions initiales du lopin : pour réaliser la pièce à partir de formats de lopins différents (agilité des approvisionnements) ou pour s'adapter aux dimensions individuelles mesurées de chaque lopin.La méthodologie mise en place s'adapte au processus de forgeage libre qui met en jeu un grand nombre de paramètres d'influence de natures variées. Il reste toutefois à appliquer la méthodologie au processus complet de mise en forme incluant la phase d'estampage. A plus long terme il serait également intéressant de l'éprouver sur des gammes de forgeage libre plus complexes incluant notamment un plus grand nombre de coups
Évaluation de l’impact des activités urbaines sur le transfert de microplastiques dans l’atmosphère et leur infiltration dans les sols
No full textPlastics have permeated society and are used in all sectors of industry, from packaging to construction to the automotive industry. One consequence of this extensive, unregulated use is the now ubiquitous presence of plastic debris of all sizes in ecosystems. Plastic pollution, and in particular the presence and effects of microplastics in the environment, has been studied since 1972 and has been the focus of increasing scientific interest over the last two decades. Microplastics have been identified in virtually all environments, from marine sediments to mountaintops, While it is considered to be a dominant source of microplastics, the impact of local urban activities on the fate of microplastics in the environment remains poorly understood. This work aims to provide new insights into the relationships between anthropic activities, specifically road traffic, atmospheric deposition of microplastics, and infiltration of microplastics into roadside soils.Firstly, the methodological choices of this PhD are presented with an insight into the current challenges of microplastic quantification in continental environments in the literature. After collection, samples undergo a treatment consisting of density-based separations with NaI and oxidative treatments. The microplastic content of each sample is characterized and quantified using a micro-FTIR imaging analysis, followed by a post-treatment using the open software SiMPle.The impact of urban activities on microplastics in the atmospheric compartment was then addressed. Microplastic bulk atmospheric deposition was measured over 5 campaigns in 4 different sites of interest, with variable levels of urban pressure, including rural and urban sites. Key results were observed, including significantly lower deposition rates in an urban site during a Covid-related national lockdown (median 5.3 MP m-2 d-1) than in a period of normal activity (median 29.2 MP m-2 d-1). When comparing different sites in similar campaigns, higher deposition rates were observed in urban areas than in rural, agricultural sites, suggesting an effect of local activity on depositions. The characteristics of the deposited microplastics also varied with the level and type of activity. Different dominant polymers, and differences in size distribution, were observed.Thirdly, the infiltration of microplastics and tyre and road wear particles into the soil of a biofiltration swale located on the side of a high-traffic highway was quantified. After manually coring soil samples from the biofiltration swale, both microplastics and tyre and road wear particles were quantified using two specialized analytical methodologies. Significantly higher concentrations were measured on the surface than in the deeper samples, with a clear decrease in number of particles and concentration. This suggests the majority of particles were filtered by the soil and remained close to the surface. Despite consisting in different particles with different sources, similar vertical profiles were for tyre wear particles and microplastics, albeit tyre wear particles had significantly higher concentrations than other microplastics (median 2.32 mg g-1 for SBR, against a median of 0.05 mg g-1 for other microplastics in the surface samples).This PhD contributed to the overall understanding of microplastic transfer mechanics and the role of less-studies microplastic transport vectors and reservoirs in urban environments. In particular, it helped highlighting an immediate impact of traffic on microplastic contamination and accumulation.Les matières plastiques sont utilisées dans tous les domaines industriels de l'emballage à la construction, en passant par l'industrie automobile ou l’agriculture. Une conséquence de cette utilisation extensive et non réglementée est la présence ubiquitaire de déchets plastiques de toutes tailles dans les écosystèmes. La pollution plastique, en particulier la présence et les effets des microplastiques dans l'environnement, est étudiée depuis 1972 et suscite un intérêt scientifique croissant depuis les deux dernières décennies. Des microplastiques ont été décris dans pratiquement tous les environnements, des sédiments marins aux sommets de montagnes. Si l’activité urbaine est suspectée d’affecter la production et le devenir des microplastiques dans l'environnement, ses effets exacts restent mal établis. Cette thèse vise à apporter de nouvelles informations sur les relations entre les activités anthropiques, en particulier le trafic routier, et la déposition atmosphérique de microplastiques, ainsi que leur infiltration dans les sols en bordure de route. Tout d'abord, les choix méthodologiques de cette thèse sont présentés au regard de leur ancrage dans la littérature, avec un aperçu des défis actuels pour la quantification des microplastiques dans les environnements continentaux. Après une étape de collecte, les échantillons sont traités par séparation densimétrique à l’aide de NaI, et par digestion oxydative. Les microplastiques de chaque échantillon sont ensuite caractérisés et quantifiés à l’aide d’une analyse par imagerie cartographique micro-IRTF suivie d’un post-traitement par le logiciel logiciel SiMPle. L'impact des activités urbaines sur le transfert de microplastiques dans le compartiment atmosphérique est ensuite abordé. 5 campagnes de suivies des retombées atmosphériques globales ont été réalisées sur 4 sites d'intérêt comprenant des zones urbaines et rurales. Des résultats majeurs ont pu être notés. Tout particulièrement, des taux de déposition significativement plus faibles ont été mesurées dans un site urbain pendant un confinement lié à la covid-19 (médiane de 5,3 MP m-2 j-1) par rapport à une période d'activités normales sur le même site (médiane de 29,2 MP m-2 j-1). Lors de la comparaison de différents sites au cours de campagnes similaires, des taux de déposition plus élevés ont été observés dans les zones urbaines que dans les zones rurales dominées par l'agriculture. Les caractéristiques des microplastiques déposés ont également changé en fonction du niveau et du type d'activité, avec notamment des différences dans les polymères dominants et la distribution des tailles de microplastiques. Troisièmement, l'infiltration de microplastiques et de particules de pneus dans le sol d'une noue filtrante située le long d'une route à fort trafic a été quantifiée. Des échantillons de sol de la noue filtrante ont été manuellement prélevé par carottage, puis leur teneur en microplastiques et en particules de pneus ont été quantifiés à l'aide de deux méthodologies spécialisées. Des concentrations significativement plus élevées ont été mesurées en surface par rapport aux échantillons plus profonds, avec une diminution nette de la concentration suggérant que la majorité des particules ont été filtrées par le sol et sont restées près de la surface. Malgré des particules différentes avec des sources différentes, des profils verticaux similaires ont été observés pour les particules d'usure des pneus et les microplastiques, bien que les particules d'usure des pneus aient des concentrations significativement plus élevées que les autres microplastiques (médiane de 2,32 mg g -1 pour le SBR en surface, contre une médiane de 0,05 mg g -1 pour les autres microplastiques).Ces travaux contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes de transfert des microplastiques et du rôle des vecteurs de transport et des réservoirs moins étudiés dans la contamination et l'accumulation des microplastiques dans les environnements urbains
Influence des contaminants contenus dans des PET recyclés mécaniquement sur le procédé d'injection - soufflage de bouteilles
No full textPlastic pollution and resource depletion are critical issues of the 21st century. These problems are addressed by European legislation, which mandates that industries incorporate 25% of recycled Poly(ethylene terephthalate) (rPET) in the production of new bottles by 2025. Some companies aim to manufacture bottles with 100% rPET. But is this feasible? How do the contaminants - particles that remain after the mechanical recycling process - impact the parameters of the blowing machine? To answer these questions, two types of rPET from different locations (Europe and outside Europe) are compared with a virgin one. Two mixtures of virgin PET and rPET are also studied. The European rPET is found to be more contaminated than the other rPET and virgin PET. Furthermore, its molecular weights are lower than those of virgin PET. The molecular weights of non-European rPET are very similar to the virgin grade. These differences in composition (contaminants and molecular weights) affect the Injection Stretch Blow Molding (ISBM) process. With an increased proportion of contaminants, the ability for amorphization is reduced during the injection process. The forming range is narrowed by the cold crystallization onset. With contaminants, the preforms are warmer at the beginning of the blowing process for the same supplied heat power. Regarding the stretching above the glass transition (Tg), the use of contaminated rPET accelerates the rate of blowing but reduces the ability to strain-harden by induced crystallization development. Indeed, the contaminants can hinder the mobility of the chains and the alignment of the chains required to crystallize. However, the contaminated rPET can be stretched above the glass transition temperature (Tg) and can develop an organized microstructure upon stretching. This microstructure seems to be more difficult to obtain: the induced crystallization requires higher strain levels. Producing an rPET bottle is always possible with the concentration of rPET used in this study. All the rPET bottles meet the specifications of virgin PET bottles.Dans une optique de lutte contre la pollution plastique et d'économie des ressources, l'Union Européenne impose que 25 % de PET recyclé (rPET) soit incorporé dans les bouteilles en PET d'ici 2025. Certains industriels ont comme volonté d'aller jusqu'à 100 % de rPET dans certaines de leurs bouteilles. Cependant, une telle prouesse est-elle envisageable ? Quelles sont les conséquences de la présence des contaminants (substances que l'on ne peut totalement retirer du procédé de recyclage mécanique) sur le procédé de soufflage des bouteilles ? Pour répondre à ces questions, deux PET recyclés mécaniquement (rPET) et issus de deux gisements différents (Europe et hors Europe) sont comparés à une résine PET vierge de référence. Deux mélanges à 50 % de PET vierge et de rPET sont également à l'étude. Les étapes de caractérisation ont permis de montrer que le rPET européen comporte des chaînes plus petites et plus de contaminants que le PET vierge. Le second rPET d'origine hors Europe présente des masses molaires proches du PET vierge et un nombre de contaminants compris entre ceux du PET vierge et du premier rPET. Cette différence de proportion en contaminants a de nombreux impacts sur le procédé d'injection soufflage. L'augmentation du nombre de contaminants, tout comme la diminution de la masse molaire, diminue la capacité du rPET à s'amorphiser lors du procédé d'injection. La gamme de formage, gamme de température qui permet la mise en œuvre du PET, est réduite par sa température de cristallisation froide. Les contaminants augmentent l'absorption thermique des rPET ce qui rend les préformes de rPET plus chaudes en début de soufflage pour une même puissance de chauffe fournie. L'utilisation de rPET contaminé accélère les cinématiques de soufflage mais réduit les capacités des rPET à cristalliser sous étirage au-delà de leur température de transition vitreuse. En effet, les contaminants peuvent gêner la formation des cristaux induit en s'immisçant entre les chaînes. Néanmoins, l'aptitude à l'étirage au-delà de la température de transition vitreuse ainsi que la capacité des rPET à développer une microstructure induite organisée (ou mésophase) sont attestées, même si celle-ci semble retardée. La réalisation d'enveloppes pré-soufflées est possible quelle que soit la proportion en PET recyclé et conduit à des propriétés respectant le cahier des charges d'une bouteille réalisée en PET vierge
Générer de la valeur par les données : un nouveau régime d'action fondé sur la gestion d'anomalies et la conception de modèles
No full textThe digital transition has brought a wave of data from various sources, raising the delicate question of their valorization, particularly through data science techniques.This thesis begins by characterizing the challenges and issues related to the use of data, revisiting the traditional pyramidal vision of knowledge management.Formulating the hypothesis of anomalies, this thesis addresses these challenges by demonstrating the triple benefit they offer. For the design of models in data science, revealing differentiated roles depending on the design strategy; for data-driven project management, acting as a catalyst for learning; and finally, for organizations, enabling the coupling of data with their legacy.These three levels of analysis complement each other to characterize a new managerial logic, as well as the new associated actor within organizations: the anomaly managerLa transition digitale a amené une vague de données de sources variées, posant la délicate question de leur valorisation notamment par les techniques de science des données.Cette thèse commence par caractériser les enjeux et problématiques de l'utilisation des données, rediscutant notamment la traditionnelle vision pyramidale de la gestion des connaissances. Formulant alors l'hypothèse des anomalies, cette thèse vient répondre à cet enjeu en montrant le triple intérêt que celles-ci ont. Pour la conception de modèles en sciences des données, révélant des rôles différenciés selon la stratégie de conception ; pour la gestion de projets poussés par les données, jouant le rôle de catalyseur d'apprentissages ; enfin pour les organisations, permettant de couplage des données avec l'héritage de celles-ci.Ces trois niveaux d'analyses se complètent afin de caractériser une nouvelle logique gestionnaire, ainsi que le nouvel acteur associé en organisations : le gestionnaire d'anomalies
Analyse de l'impact du mouvement des parois artérielles sur l'écoulement sanguin des anévrismes intracrâniens par simulations d'interaction fluide-structure
No full textEnhancing the fidelity of numerical simulations for intracranial aneurysms stands as a current research goal, as they have the potential to aid physicians in clinical decision-making. This work is dedicated to advancing our understanding of aneurysm hemodynamics with a particular focus on modelling the complex interplay between intra-saccular blood flow and surrounding vascular tissue. To achieve this goal, a finite-element-based fluid-structure interaction framework has been developed, coupling the resolution of the unsteady Navier-Stokes equations with a hyperelastic solid solver. Extensive testing on benchmarks has validated the proposed simulation framework, which has been subsequently applied to investigate in detail the coupled dynamics of an idealized intracranial aneurysm. Going a step further, a dataset of 101 idealized intracranial sidewall aneurysm geometries has been generated, with each case being examined to statistically highlight the relevance of considering deformable-wall simulations over classically employed rigid arterial wall models. Furthermore, to bridge theory with practical application, a patient case study illustrating the tangible impact of fluid-structure interaction in giant aneurysms is reported. Of particular interest is the coupled modelling of a flow-diverter stent along with deformable arterial walls, which goes beyond existing research and further emphasizes the relevance and potential of computational fluid dynamics in predicting treatment outcomes.L'amélioration des modèles de simulation numérique d'anévrismes intracrâniens constitue un objectif de recherche majeur, étant donné leur potentiel à aider les médecins dans leurs prises de décisions cliniques. Ce travail est dédié à la progression de notre compréhension de l'hémodynamique de ces anévrismes, en mettant particulièrement l'accent sur la modélisation de l'interaction complexe entre le flux sanguin intra-sacculaire et la deformation des tissus vasculaires environnants. Pour atteindre cet objectif, une méthode d'interaction fluide-structure basée sur les éléments finis a été développée, couplant la résolution des équations de Navier-Stokes avec un solveur solide hyperélastique. Des tests approfondis sur des cas de référence ont validé l'algorithme proposé, qui a ensuite été appliqué pour étudier en détails la dynamique couplée d'un anévrisme intracrânien idéalisé. Pour aller plus loin, un ensemble de 101 géométries idéalisées d'anévrismes intracrâniens a été généré et chaque cas a été examiné pour mettre en évidence la pertinence des simulations prenant en compte la déformabilité de la paroi artérielle par rapport aux modèles rigides classiquement utilisés. En outre, pour combler le fossé entre la théorie et l'application pratique, une étude de cas de patient illustrant l'impact tangible de l'interaction fluide-structure dans les anévrismes géants est présentée. Un point d'intérêt particulier réside dans la modélisation concomitante de stents flow-diverter avec des parois artérielles déformables, allant au-delà des résultats de recherche existants et soulignant davantage la pertinence et le potentiel de la simulation numérique dans la prédiction de l'efficacité de potentiels traitements
Transformations de dérivés d'alcynes par cycloadditions [2+2+2] et couplages croisés de sonogashira catalysé par des métaux de transition
No full textThis manuscript focuses on the development of efficient methods to access carbo- and heterocycles through [2+2+2] cycloaddition. Tricyclic pyridines were synthesized through a highly regioselective ruthenium-catalyzed [2+2+2] cycloaddition. Following this method, a series of chromeno[3,4-c]pyridines bearing various substituents was obtained as well as a bioactive intermediate in high yields. Afterward, a nickel-catalyzed [2+2+2] cycloaddition of yndiamides and 1,6-diynes was explored. This eco-friendly process allows access to 1,2-dianilines in a single atom-economical step. Then, a non-innocent iron catalyst bearing a phenanthroline-type ligand was applied to an atom-efficient [2+2+2] cycloaddition of alkynes and 1,6-diynes. This straightforward regioselective method afforded the formation of aromatic rings in high yields. Triazines were also synthesized from cyanamides using this strategy, amongst them an antineoplastic agent was obtained with a near quantitative yield. Finally, an iron-catalyzed Sonogashira type cross-coupling reaction of non-activated secondary alkyl iodides with terminal alkyne partners was developed. This unprecedented efficient method proceeds under mild conditions without ligand or co-catalyst. Cross-coupling products were obtained with high yields, moreover, functionalized cholesterol derivatives successfully reacted, highlighting the versatility of the method.Ce manuscrit est centré sur le développement de méthodes efficaces pour accéder aux carbo- et hétérocycles par cycloaddition [2+2+2]. Des pyridines tricycliques ont été synthétisées par cycloaddition [2+2+2] hautement régiosélective catalysée au ruthénium. Cette méthode a permis d'obtenir une série de chroméno[3,4-c]pyridines diversement substituées ainsi qu'un intermédiaire d'interêt biologique avec des rendements élevés. Ensuite, une cycloaddition [2+2+2] de yndiamides et de 1,6-diynes catalysée au nickel a été explorée. Ce procédé à économie d'atome permet d'accéder aux 1,2-dianilines. Par la suite, une librairie de complexes de fer associé à diverses phénanthrolines a été développé, en particulier un catalyseur non innocent à base de fer a été appliqué à une cycloaddition [2+2+2] entre des alcynes et des 1,6-diynes. Cette méthode régiosélective a permis la formation de noyaux benzéniques avec des rendements élevés. Des triazines ont également été synthétisées à partir de cyanamides en utilisant cette stratégie, parmi lesquelles un agent anticancéreux a été obtenu avec un rendement presque quantitatif. Enfin, une réaction de couplage croisé de type Sonogashira catalysée au fer a été mise au point pour les iodures d'alkyle secondaires non activés avec des partenaires alcynes terminaux. Cette méthode efficace et sans précédent se déroule dans des conditions douces, sans ligand ni co-catalyseur. Les produits de couplage croisé ont été obtenus avec un rendement élevé, et des dérivés du cholestérol ont réagi avec succès, ce qui met en évidence la polyvalence de la méthode
Décarbonation optimale de la chaleur résidentielle à l'horizon 2050 : choix technologiques et implications sectorielles de trajectoires de neutralité carbone pour la France
No full textFrance’s carbon neutrality target, enshrined in the Energy-Climate Law, necessitates a particular focus on the residential sector, which is a significant emitter of greenhouse gases. This thesis explores the optimal technological solutions for decarbonizing this sector by 2050, employing a systemic approach that considers interactions with other sectors.The analysis is based on prospective modeling using the TIMES-FR model, which represents the entire French energy system. This linear optimization model facilitates techno-economic assessments of future technological investments. It has been further refined to better capture investment decisions in the residential sector, incorporating biomass supply, district heating, renewable gases, electric heat pumps, and demand scenarios. Two primary studies are conducted. The first assesses the impact of extreme cold spells, renovation efficiency, and the pace of decarbonization on optimal heating solutions. The second expands the analysis by exploring optimal pathways under various assumptions regarding low-carbon resources, investment biases, and energy demand. A total of 576 scenarios are developed, covering a broad spectrum of potential trajectories toward carbon neutrality.L’objectif de neutralité carbone de la France, inscrit dans la loi Énergie-Climat, impose une attention particulière au secteur résidentiel, fortement émetteur. Cette thèse identifie les solutions technologiques optimales pour décarboner ce secteur d’ici 2050, en adoptant une approche systémique intégrant les interactions avec les autres secteurs. L’analyse repose sur une modélisation prospective à l’aide du modèle TIMES-FR, qui représente le système énergétique français. Ce modèle linéaire permet une optimisation technico-économique des futurs investissements. Il a été enrichi pour mieux représenter les choix d’investissement résidentiels, en intégrant la biomasse, la chaleur de réseau, les gaz renouvelables, les pompes à chaleur et les scénarios de demande. Deux études sont menées. La première évalue l’impact des vagues de froid, de la performance des rénovations et du rythme de décarbonation sur les choix de chauffage. La seconde explore les trajectoires optimales selon différentes hypothèses sur les ressources bas carbone, les biais d’investissement et la demande. Au total, 576 scénarios sont construits pour couvrir un large éventail de trajectoires vers la neutralité carbone