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Influence de la synthèse et du vieillissement sur les propriétés mécaniques d'un fluorosilicone
No full textThis work investigates the influence of thermo-oxidative ageing on the mechanical properties of a fluorosilicone elastomer (FVMQ), widely used for sealing applications in sensitive systems. The originality of this work lies in the simultaneous characterisation of the bulk (K) and shear (G) moduli of FVMQ, so as to modell complex multiaxial loading. The evolution of these moduli under different ageing time-temperature combinations was then analysed. The identified ageing mechanisms include cross-linking and polymer chain scission. Microstructural analyses revealed an increase in the porosity at the surface and ageing gradients within the structure, especially at high temperatures. The results show that the bulk modulus (K), initially 1265 MPa, decreases to a minimum before increasing and stabilising for longer ageing times. The bulk modulus also showed a time dependence (viscoelasticity), with a decrease of up to 5% of the instantaneous (K). The minimum shear modulus (Gmini), measured at 0.8 MPa, remains stable during ageing. Viscoelastic behaviour was also observed, showing a decrease in the ratio (G∞/G0), followed by stabilisation with ageing time. Tomographic analysis revealed a gradient of radial deformations, suggesting a deviation from odometric conditions, which becomes more pronounced in the aged state. Finally, a sealing parameter was developed, based on local stresses in confined compression using a hyperelastic model. This parameter makes it possible to define an end-of-life criterion, opening the way to more reliable predictions of the life of O-rings in critical systems requiring a long service life.Cette thèse explore l'influence du vieillissement thermo-oxydatif sur les propriétés mécaniques d'un élastomère fluorosilicone (FVMQ), largement utilisé pour des applications d'étanchéité dans des systèmes sensibles. L'originalité de ce travail réside dans la caractérisation simultanée des modules de compressibilité (K) et de cisaillement (G) du FVMQ, en vue de modéliser des chargements multiaxiaux complexes. L'évolution de ces modules sous divers couples temps-température de vieillissement a été ensuite analysée. Les mécanismes de vieillissement identifiés incluent la post-réticulation et la scission des chaînes polymères. Des analyses microstructurales ont révélé une augmentation de la porosité en surface ainsi que des gradients de vieillissement au sein de la structure, surtout à haute température. Les résultats montrent que le module de compressibilité (K), initialement de 1265 MPa, diminue jusqu'à un minimum avant d'augmenter et de se stabiliser pour des temps de vieillissement prolongés. Le module de compressibilité a également montré une dépendance vis-à-vis du temps (viscoélasticité), avec une diminution allant jusqu'à 5% du (K) instantané. Le module de cisaillement minimal (Gmini), mesuré à 0,8 MPa, reste globalement stable avec le vieillissement. Un comportement viscoélastique est également observé, montrant une diminution du rapport (G∞/G0), suivie d'une stabilisation avec le temps de vieillissement. L'analyse tomographique a révélé un gradient de déformations radiales, suggérant une déviation des conditions œdométriques, qui s'accentue à l'état vieilli. Enfin, un paramètre d'étanchéité a été développé, basé sur les contraintes locales en compression confinée à l'aide d'un modèle hyperélastique. Ce paramètre permet de définir un critère de fin de vie, ouvrant la voie à des prédictions plus fiables de la durée de vie des joints toriques dans des systèmes critiques nécessitant une longue durée de service
Analyse multi-échelle du comportement des carbonates poreux sous chargement triaxial
No full textOne of the solutions being considered for reducing emissions of greenhouse gases is their capture and geological sequestration. Carbonate rocks are considered excellent candidates due to their high porosity and permeability. For these applications, it is necessary to assess their long-term mechanical evolution. Recent field and experimental studies on porous carbonate rocks identified heterogeneous strain accommodation for in situ conditions. They also highlighted the need to address strain localization and damage processes at different scales, to understand how microstructure controls deformation at the geosystem scale.In the present work, strain localization is studied experimentally on a high porosity carbonate rock, the Saint-Maximin limestone. This rock naturally presents dense and porous zones at centimeter scale. An earlier study on 40mm diameter samples showed that the nucleation and propagation of compaction bands is controlled by the heterogeneity of porosity at this mesoscale. A triaxial device compatible with in situ X-ray tomography imaging allows us to observe the localization phenomenon continuously along the loading process and on a smaller scale. The formation and evolution of deformation bands in SML is investigated by performing in situ triaxial experiments with high-resolution synchrotron X-Ray Computed Tomography on 8 mm samples cored in either dense or porous zones. The processing of images by Digital Volume Correlation techniques provides insight on the deformation modes for various loading conditions. Interpretation of calibrated 3D images as porosity maps allows to link microstructural information with the results of DVC calculations performed at the same local scale. A total of six dense and six porous samples were tested at six different confining pressures. 3D strain fields and porosity maps are constructed and superimposed, giving access to the porosity evolution of each element. Global and local measurements are studied concomitantly to understand the scaling effects.Both types of samples show brittleness at low confining pressure and ductility at high confining pressure. However, dense samples, which are stiffer and more heterogeneous, have an enlarged elastic domain and a wider range of confining pressures corresponding to the transition between brittle and ductile behavior, resulting from a competition between dilatant and contractant processes. At a local scale, initial porosity is found to control the onset of yielding at all confining pressures, indicating that the global behavior is mostly controlled by the porous inclusions. Post-yield behavior is dependent on the stress path: dilatancy is associated with shrinkage of the yield surface, while contractancy with an increasing elastic domain. Dilatancy is found to be enhanced in specimens with strong bonds, and cement heterogeneity at the sample scale is found to favor the formation of discrete deformation bands. Conversely, low heterogeneity and/or a high level of confinement induces a deformation distributed over the entire sample, with a level of local contractancy primarily controlled by local porosity. In any case, volumetric mechanisms are effective up to a well-defined ultimate state is reached, and the behavior of samples with both types of microstructures shows similarities to that of a structured soil.Une des solutions envisagées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre est leur séquestration géologique. Les roches carbonatées sont considérées comme d'excellents candidats en raison de leur porosité et de leur perméabilité élevée. Pour ces applications, il est nécessaire de pouvoir comprendre leur évolution mécanique à long terme. Des études récentes expérimentales et in situ sur des roches carbonatées poreuses ont identifié une accommodation hétérogène de la déformation sous contrainte. Ces études ont également souligné la nécessité d'aborder la localisation des déformations, ainsi que les processus d'endommagement, à différentes échelles, pour comprendre comment la microstructure contrôle la déformation à l'échelle du géosystème. La localisation est étudiée expérimentalement sur un calcaire poreux, le calcaire de Saint-Maximin. Cette roche présente naturellement des zones denses et poreuses alternant à l'échelle centimétrique. Une étude antérieure sur des échantillons de 40 mm de diamètre a montré que la nucléation et la propagation des bandes de compaction sont contrôlées par l'hétérogénéité de la porosité à cette méso échelle. Un dispositif triaxial compatible avec la microtomographie nous permet de tester in situ le matériau, et ainsi d'observer les phénomènes de localisation en continu et à plus petite échelle. La formation et l'évolution des bandes de déformation dans le SML sont étudiées en réalisant des essais triaxiaux in situ avec imagerie synchrotron à haute résolution sur des échantillons de 8 mm de diamètre qui ont été carottés soit dans une zone dense soit dans une zone poreuse. Le traitement des images par corrélation d’images 3D permet de voir les modes de déformation pour diverses conditions de chargement. L’interprétation des images 3D calibrées comme cartes de porosité permet de relier les informations microstructurales avec les résultats des calculs de corrélation menés à la même échelle locale. Au total, six échantillons denses et six échantillons poreux ont été testés à six confinements différents. Des champs de déformation 3D et des cartes de porosité sont construits et superposés, donnant accès à l'évolution de la porosité de chaque élément. Les mesures globales et locales confrontées pour investiguer les effets d'échelle. Les deux types échantillons présentent un comportement fragile à des contraintes de confinement faibles et une ductilité à fort confinement. Cependant, les échantillons denses, plus rigides et plus hétérogènes, présentent un domaine élastique élargi et une large plage de confinements où l’on observe une transition entre un comportement fragile et un comportement ductile, résultant d'une compétition entre des processus dilatants et contractants. A l'échelle locale, la porosité initiale contrôle le moment de la rupture à toutes les pressions de confinement, ce qui signifie que le comportement global est en grande partie contrôlé par ses inclusions poreuses à l’échelle du spécimen. Le comportement post-rupture dépend du chemin de contrainte : la dilatance est associée à la diminution de la taille du domaine élastique, tandis que la compaction est associée à une extension du domaine élastique. La dilatance est renforcée dans les échantillons fortement cimentés, comme les échantillons denses, et l'hétérogénéité de la cimentation à l'échelle de l'échantillon augmente la probabilité de formation de bandes de déformation discrètes. À l’inverse, une faible hétérogénéité et/ou un niveau élevé de confinement induit une déformation répartie sur tout l’échantillon, avec un niveau de contractante locale prioritairement contrôlé par la porosité locale. Dans tous les cas, les processus volumétriques sont observés jusqu'à ce qu'un état ultime bien défini soit atteint, selon le cas uniformément dans tout l’échantillon ou concentré dans les bandes discrètes. Le comportement des échantillons des deux types de microstructures présente une similitude avec celui des sols structurés
Estimation des composantes d'éclairement incliné par ciel clair à partir des luminances descendantes et montantes prenant en compte la réflectance du sol
No full textAccurate prediction of downwelling and upwelling solar irradiances for various plane orientations is crucial for solar energy applications. Bifacial photovoltaic and solar tracking technologies significantly improve energy yields by capturing solar radiation on both the front and rear faces of photovoltaic modules, optimizing their orientations over time. These predictions are also vital in architecture and energy building, enhancing energy efficiency and ensuring visual and thermal comfort in buildings.For accurate predictions under all-sky conditions, it is essential to be able to provide first broadband direct, diffuse, and reflected solar irradiance components under clear skies, accounting for general ground reflectance. The objective of this PhD study is to explore the possibility of extending the capacity of the existing clear-sky irradiance model McClear, provided by the Copernicus Atmosphere Monitoring Services (CAMS). This model, which incorporates atmospheric parameters (ozone, water vapor, and aerosol properties) from CAMS, delivers fast and accurate downwelling global, diffuse horizontal irradiances, and direct normal irradiance under clear sky conditions but does not offer downwelling (diffuse) and upwelling (reflected) tilted irradiance.In this work, we propose a new model, McClear_Radiance, based on modeling downwelling and upwelling radiances, which are the sources for computing any irradiance component for arbitrary orientations. The McClear_Radiance model, extended from CAMS McClear, utilizes a LUT method using the radiative transfer model libRadtran. It relies on three key input parameters (diffuse fraction, aerosol type, and SZA) and it also incorporates ground reflectance through the Ross-Li modeling of the bidirectional reflectance distribution function (BRDF) for non-Lambertian surfaces, beyond albedo.Various validations and performance analyses have been conducted using two widely used empirical models as baselines to estimate tilted irradiances from direct and diffuse horizontal irradiances: the Perez Transposition model proposed by Perez et al. (1987) and a CIE-type radiance model by Perez et al. (1993a; 1993b). These studies were first performed in a simulated numerical environment using the RTM libRadtran as a reference for numerous clear-sky situations and various plane orientations, demonstrating significant improvement for the proposed McClear_Radiance model compared to the two baseline methods.“Real-world” validation of the McClear_Radiance model was finally conducted with high-quality concomitant global and diffuse horizontal, direct normal irradiance, and three global tilted irradiances (GTI, 20° South, 30° South, and 45° Southwest) from pyranometric sensors operated by DLR at the Plataforma Solar de Almería (PSA) in Southern Spain. Comparisons for the three orientations under clear sky conditions showed RMSE values of 20.1 W/m² (2.8%) and high correlation coefficients (≈ 0.998), consistent with the RMSE of clear-sky GHI from McClear (18.7 W/m², 2.9%), slightly better than the Perez Transposition model (23 W/m2, 3.2 %) and indistinguishable from the Perez Radiance models (20.1 W/m2, 2.8 %), considering measurement uncertainties.La prévision précise des éclairements solaires descendants et montants pour diverses orientations de plans est cruciale pour les applications de l'énergie solaire. Les technologies photovoltaïques bifaciaux et de suivi solaire améliorent considérablement les rendements énergétiques en capturant le rayonnement solaire sur les faces avant et arrière des modules photovoltaïques, optimisant ainsi leurs orientations au fil du temps. Ces prévisions sont également essentielles en architecture et dans les bâtiments énergétiques, améliorant l'efficacité énergétique et garantissant le confort visuel et thermique dans les bâtiments.Pour des prévisions précises sous toutes les conditions météorologiques, il est essentiel de pouvoir fournir d'abord les composantes d'éclairement solaire direct, diffus et réfléchi sous ciel clair, en tenant compte de la réflectance générale du sol. L'objectif de cette étude doctorale est d'explorer la possibilité d'étendre la capacité du modèle d'éclairement ciel clair existant McClear, fourni par les Services de Surveillance de l'Atmosphère de Copernicus (CAMS). Ce modèle, qui intègre les paramètres atmosphériques (ozone, vapeur d'eau et propriétés des aérosols) de CAMS, délivre rapidement et avec précision les éclairements globaux descendants, diffusés horizontaux et directs normaux sous ciel clair, mais n'offre pas d'éclairement descendant (diffus) et montant (réfléchi) incliné.Dans ce travail, nous proposons un nouveau modèle, McClear_Radiance, basé sur la modélisation de la distribution de la luminance descendante et montante, qui est la source pour calculer toute composante d'éclairement pour des orientations arbitraires. Le modèle McClear_Radiance, étendu à partir de McClear CAMS, utilise une méthode LUT basée sur le modèle de transfert radiatif libRadtran. Il s'appuie sur trois paramètres clés d'entrée (fraction diffuse, type d'aérosol et SZA) et intègre également la réflectance du sol grâce à la modélisation Ross-Li de la fonction de distribution bidirectionnelle de la réflectance (BRDF) pour les surfaces non lambertiennes, au-delà de l'albédo.Diverses validations et analyses de performance ont été menées en utilisant deux modèles empiriques largement utilisés comme références pour estimer les éclairements inclinés à partir des éclairements horizontaux direct et diffus : le modèle de transposition Perez proposé par Perez et al. (1987) et un modèle de luminance de type CIE par Perez et al. (1993a; 1993b). Ces études ont été d'abord réalisées dans un environnement numérique simulé en utilisant le modèle RTM libRadtran comme référence pour de nombreuses situations de ciel clair et diverses orientations de plans, démontrant une amélioration significative pour le modèle McClear_Radiance proposé par rapport aux deux méthodes de référence.La validation « en conditions réelles » du modèle McClear_Radiance a finalement été réalisée avec des éclairements globaux et diffus horizontaux, directs normaux, et trois éclairements inclinés globaux (GTI, 20° Sud, 30° Sud et 45° Sud-Ouest) de haute qualité, mesurés simultanément par des capteurs pyranomètres opérés par le DLR à la Plataforma Solar de Almería (PSA) dans le sud de l'Espagne. Les comparaisons pour les trois orientations sous ciel clair ont montré des valeurs RMSE de 20,1 W/m² (2,8 %) et des coefficients de corrélation élevés (≈ 0,998), cohérents avec le RMSE du GHI ciel clair de McClear (18,7 W/m², 2,9 %), légèrement meilleurs que le modèle de transposition Perez (23 W/m², 3,2 %) et indiscernables du modèle de luminance Perez (20,1 W/m², 2,8 %), compte tenu des incertitudes de mesure
Etude des altérations de la connectivité fonctionnelle cérébrale par imagerie fonctionelle ultrasonore (fUS) dans un modèle murin de douleur neuropathique : impacts des symptômes nociceptifs et comorbidités associées
No full textNeuropathic pain is an abnormal pain sensation that persists longer than the temporal course of natural healing. It interferes with the patient’s quality of life and leads to several comorbidities, such as anxiety and depression. It has been suggested that chronic pain may result from abnormal and maladaptive neuronal plasticity in the structures known to be involved in pain perception (Bliss et al. 2016). This means that nerve injury would trigger long-term potentiation of synaptic transmission in pain-related areas (Zhuo et al. 2014). Since these regions are also involved in the emotional aspects of pain, our hypothesis is that the aforementioned maladaptive plasticity in these brain areas could constitute a key mechanism for the development of comorbidities such as anxiety and depression.My PhD aimed at testing this working hypothesis, through the study of brain resting state functional connectivity (FC) using functional ultrasound imaging (fUS) in a mouse model of neuropathic pain. FUS is a relatively recent neuroimaging technique that enabled numerous advances in neuroscience, thanks to its high spatio-temporal resolution, its sensitivity, but also its adaptability, allowing studies in anesthetized or awake animals.In a first study, I developed an experimental protocol allowing the brains of awake mice to be imaged in a reproducible manner and with minimal stress and movement artifacts and was also involved in the development of a new algorithm for the analysis of the signals generated by these acquisitions. As this first approach was carried out with a moving linear probe which does not allow the entire brain to be visualized, in a second study, I participated in the development of a new compiled and motorized probe technology.Building on these technological developments, I then used these new approaches to test my neurobiological hypothesis. I undertook two parallel studies in animals anesthetized for one and awake for the second, in which we studied the temporal link between alterations in cerebral FC and the development of neuropathic pain and/or associated comorbidities. To do this, we measured the resting-state functional connectivity (FC) in anesthetized and in awake head-fixed mice, at three time points: I) 2 weeks after induction of neuropathic pain (cuff around the sciatic nerve), II) at 8 weeks post-induction during the emergence of anxiety (8W) and III) at 12 weeks post-induction during the emergence of depression. This longitudinal follow-up has been conducted concurrently on a control group.Our results show significant changes in FC in major pain-related brain regions in accordance with the development of neuropathic pain symptoms. These findings suggest that the pain network undergoes maladaptive plasticity following nerve injury which could contribute to pain chronification. Moreover, the time course of these connectivity alterations between regions of the pain network could be correlated with the subsequent apparition of associated comorbidities.La douleur neuropathique est une sensation de douleur anormale qui persiste au-delà du cours temporel de la guérison naturelle. Elle interfère avec la qualité de vie du patient et est associée à plusieurs comorbidités telles que l'anxiété et la dépression. Des études antérieures ont suggéré que la douleur chronique pourrait résulter d’une plasticité neuronale anormale et inadaptée dans les structures connues pour être impliquées dans la perception de la douleur (Bliss et al. 2016). Cela signifie qu'une lésion nerveuse déclencherait une potentialisation à long terme de la transmission synaptique dans les aires cérébrales liées à la douleur (Zhuo et al. 2014). Comme ces régions sont également impliquées dans les aspects émotionnels de la douleur, notre hypothèse est que la plasticité inadaptée susmentionnée dans ces zones cérébrales pourrait constituer un mécanisme clé pour le développement de comorbidités, telles que l'anxiété et la dépression.Au cours de ma thèse, nous avons choisi de tester cette hypothèse de travail par l’étude des altérations de la connectivité fonctionnelle (CF) intrinsèque des réseaux cérébraux par imagerie fonctionnelle ultrasonore (fUS) dans un modèle murin de douleur neuropathique. Cette technique de neuro-imagerie relativement récente a permis de nombreuses avancées en neurosciences, grâce à sa haute résolution spatio-temporelle, à sa sensibilité, mais aussi son adaptabilité, permettant des études chez l’animal anesthésié ou éveillé.Dans une première étude, j’ai mis au point un protocole expérimental permettant d’imager le cerveau des souris éveillées de façon reproductible et avec un minimum de stress et d artefacts de mouvements et ai également été impliquée dans le développement d’un nouvel algorithme d’analyse des signaux générées par ces acquisitions. Cette première approche étant réalisée avec une sonde linéaire en mouvement qui ne permet pas de visualiser l’entièreté du cerveau, dans une seconde étude, j’ai participe au développement d’une nouvelle technologie de sonde compilées et motorisée.Fort de ces développements technologiques, j’ai alors utilisé ces nouvelles approches pour tester mon hypothèse neurobiologique. J’ai entrepris deux études en parallèle chez des animaux anesthésiés pour l’une et éveillés pour la seconde, chez lesquelles nous avons étudié le lien temporel entre les altérations de la CF cérébrale et le développement de la douleur neuropathique et/ou des comorbidités associées. Pour cela, nous avons mesuré la CF (en période de repos) chez des souris atteintes de douleur neuropathique, à trois moments différents : I) 2 semaines après l’induction de la douleur neuropathique (manchon autour du nerf sciatique) II) à 8 semaines post-induction, lorsque l'anxiété émerge et III) à 12 semaines post-induction, lorsque la dépression apparait (12W). Ce suivi longitudinal a également été réalisé en parallèle sur un groupe d’animaux contrôles.Nos résultats indiquent des changements significatifs de la CF dans les principales régions cérébrales impliquées dans la transmission ou la modulation de la sensibilité ou de la douleur, suggérant la mise en place d’une plasticité inadaptée du réseau de la douleur, suite à la lésion nerveuse. De plus, nous observons une évolution temporelle de ces altérations, potentiellement corrélée à l'apparition des comorbidités associées. Ainsi, ces mécanismes pourraient participer à la chronicisation de la douleur
Modélisation du comportement de céramiques projetées plasma sous choc par simulation discrète à l'échelle de la microstructure
No full textCeramic coatings obtained by plasma spraying (APS) have a porous, micro-cracked microstructure that has a significant effect on mechanical properties when subjected to micro-debris impact or laser shock.The microstructure attenuates compression waves, which can be useful for protective applications.Consequently, characterization of the microstructure-properties link, under dynamic loading, is necessary to exploit the potential of these materials, but understanding of the mechanisms involved is still limited.This thesis focuses on the possibilities offered by the discrete element method (DEM) for modelling heterogeneous materials such as plasma-sprayed ceramics at the microstructure scale. A strategy for creating 3D numerical domains representing the microstructure is proposed. It is based on the analysis of volume images obtained by FIB-SEM: porosity is detected and then processed according to its scale, in order to be reproduced digitally. Simulations are carried out on the models to study the effect of the microstructure on the propagation of compression waves, to obtain macroscopic behavior laws and to study the induced damage.Les revêtements en céramique obtenus par projection plasma (APS) ont une microstructure poreuse et micro-fissurée qui a un effet non négligeable sur les propriétés mécaniques lors d'impact de micro-débris ou de choc laser. En effet, la microstructure permet d'atténuer les ondes de compression, ce qui peut s'avérer utile pour réaliser des revêtements de protection.Dès lors, la caractérisation du lien entre la microstructure et les propriétés sous des sollicitations dynamiques, est nécessaire pour exploiter le potentiel de ces matériaux, mais la compréhension des mécanismes qui interviennent reste encore limitée.Cette thèse s’intéresse aux possibilités offertes par la méthode des éléments discrets (MED) pour modéliser, à l’échelle de la microstructure, des matériaux hétérogènes comme les céramiques projetées plasma. Une stratégie de création de domaines numériques 3D représentant la microstructure est proposée. Elle est fondée sur de l’analyse d’images volumiques obtenues par MEB-FIB : la porosité est détectée puis traitée selon son échelle, afin d’être reproduite numériquement. Des simulations sont réalisées sur les modèles pour étudier l’effet de la microstructure sur la propagation d’ondes de compression, obtenir des lois de comportement macroscopique et étudier l'endommagement induit
Penser la mise en capacité à relier les situations de l’alternance Le cas des dispositifs de formation hybrides et par alternance à visée intégrative
No full textWhat if learning was as much a question of links as of time and place?It was from this idea that this research was born. It is rooted in the field of Maisons Familiales Rurales, which, like many training organisations, are encouraged to hybridise their training courses. After exploring developments in vocational training and situating training hybridisation, the literature review provides an initial approach to hybrid and sandwich training schemes with an integrative aim.This exploration leads us to consider the systems not as they are thought out, but as they are experienced, from the point of view of the person undergoing the training; and leads us to identify the way in which work-study students are put in a position to create links between the experiences they have undergone. The study focuses on these situations by looking at the processes that contribute to the construction of connections (to oneself, to others, to worlds) in the interface situations of multiple training environments.To study these processes of enabling trainees to relate, we are adopting a multi-method approach based on a case study of two hybrid and sandwich training schemes. We use different reading frameworks for these systems, the connections experienced and the postures of the alternating trainees, enabling us to study the processes of building capacity using the capability approach. After identifying the interface situations and the different postures adopted by the work-study students in relation to the training, the study analyses 6 of these situations in terms of the development of their ability to relate to themselves, to others and to the worlds in which they work. The research thus shows how work-study students are effectively enabled to relate their experiences, in terms of resources, opportunities and choices.Key words:Hybrid and work-linked training system, Adult training, Integrative work-linked training, Reliance (on oneself, on others, on worlds), Deliance (on oneself, on others, on worlds), Capability, Hybridization, Interface system, Interface situation, Interface activity, Training postureEt si apprendre était autant une question de lien, que de temps et de lieux ?C’est à partir de cette idée que la présente recherche est née. Elle s’enracine dans le terrain des Maisons Familiales Rurales, incitées, comme nombre d’organisations de formation, à hybrider les formations. Après avoir exploré les évolutions de la formation professionnelle et situé l’hybridation de formation, la revue de littérature permet une première approche des dispositifs hybrides et de formation par alternance à visée intégrative.Cette exploration nous entraîne à considérer, non plus les dispositifs tels que pensés, mais tels que vécus, du point de vue du sujet qui se forme ; et nous conduit à repérer la manière dont les alternants sont mis en situation de créer des liens entre les expériences vécues. L’étude se centre sur ces situations en envisageant les processus contributifs à la construction de reliances (à soi, aux autres, aux mondes) dans les situations interface des environnements multiples de formation.Pour étudier ces processus de mise en capacité à relier chez les personnes en formation, nous adoptons une démarche multiméthode et nous appuyons sur l’étude de cas de deux dispositifs de formation hybrides et par alternance. Nous mobilisons différents cadres de lecture, sur ces dispositifs, les reliances vécues et les postures des alternants nous permettant d’étudier les processus de mises en capacités à l’aide de l’approche par les capabilités. Après avoir identifié les situations interface et les différentes postures des alternants vis-à-vis de la formation, l’étude analyse 6 de ces situations au regard des mises en capacité de reliances à soi, aux autres, aux mondes qui s’y jouent. La recherche montre ainsi comment les alternants sont effectivement mis en capacité de relier leurs expériences, en termes de ressources, d’opportunité et de choix.Mots-clefs :Dispositif de formation hybride et par alternance, Formation adultes, Alternance à visée intégrative, Reliance (à soi, aux autres, aux mondes), Déliance (à soi, aux autres, aux mondes), Capabilité, Hybridation, Système interface, Situation interface, Activité interface, Posture de formatio
Influence de la micro-géométrie de l'arête de coupe sur l'usinage de l'alliage de titane Ti-6Al-4V issu de la fabrication additive
No full textThe titanium alloy Ti6Al4V obtained by Additive Manufacturing (AM) have shown exceptional advantages in creating complex geometries and internal structures, making them widely applicable in the aerospace and biomedical industries. However, Ti6Al4V components made by AM only can hardly meet their service requirements. Therefore, AM post-processing is needed in which machining process plays critical role to making it suitable for high-precision and demanding applications. In this case, the material to be removed is not as massive as that in conventional subtractive machining. The tool cutting edge (TCE) microgeometry is thereby of significant influence on the machining process. Therefore, this study aims to investigate such influence experimentally and numerically. At first, constitutive material model was developed and implemented in ABAQUS software, considering material plasticity and damage. A VUMAT subroutine was developed to implement the proposed constitutive material model in this finite-element simulation software. On this basis, an improved numerical model based on Lagrangian formulation without sacrificial layer (LAG-nSL) was developed for machining with special consideration of TCE microgeometries. Its advantages in predicting machining process variables were validated by comparisons with the other type of numerical models. Finally, orthogonal cutting tests of AM Ti6Al4V were performed using tools prepared with various TCE. By comparing the measured temperature distribution and forces with those from numerical simulations, it is found that the developed numerical model presents a good accuracy in prediction of these process variables. This study could offer theoretical support for optimization of cutting parameters and tool design in AM prost-processing by machining of Ti6Al4V components.Le Titane Ti6Al4V issu de la fabrication additive (FA) présente des nombreux avantages pour la création de géométries complexes et de structures internes, ce qui le rend largement utilisable dans les industries aérospatiale et biomédicale. Cependant, avec le seul procédé FA, les composants en Ti6Al4V ne pourrait pas répondre aux exigences d'utilisation. Par conséquent, un procédé post-FA doit être réalisé. Dans lequel le procédé d'usinage joue un rôle crucial pour rendre le composant adapté à des applications de haute précision. En particulier, la micro-géométrie de l'arête de coupe de l'outil a une influence significative sur le procédé d'usinage. Cette étude vise à étudier cette influence de manière expérimentale et numérique. Tout d'abord, une loi de comportement du Ti6Al4V a été développé et implémenté sur le logiciel ABAQUS, en tenant compte de la plasticité et de l’endommagement. Une sous-routine VUMAT a été développée pour implémenter la loi de comportement proposé dans ce logiciel de simulation par éléments finis. Sur cette base, un modèle numérique amélioré basé sur la formulation lagrangienne sans couche sacrificielle (LAG-nSL) a été développé pour simuler la coupe orthogonale, en tenant compte de la micro-géométrie de l’outil. Ses avantages dans la prédiction des variables du procédé d'usinage ont été validés par des comparaisons avec d'autres modèles en vigueur. Enfin, des tests expérimentaux de coupe orthogonale sur le Ti6Al4V issues de la FA ont été réalisés à l'aide d'outils préparés avec différentes micro-géométries. En comparant les champs de température mesurés et les forces avec ceux des simulations numériques, il a été constaté que le modèle numérique développé présente une bonne précision dans la prédiction de ces variables du procédé d’usinage. Cette étude pourrait offrir un support théorique pour l'optimisation des paramètres de coupe et la conception des outils dans l'usinage post-FA des composants en Ti6Al4V
Télécollaboration pour assistance à la maintenance
No full textTelecollaboration is a subject of growing interest in industry. Its use cases are numerous, and developments in digital technologies seem to be opening up ever more possibilities. From collaborative design and project review to large-scale supervision, remote collaboration is already a must for the industry of the future. The work presented in this PhD thesis proposes an analysis of the applicability of telecollaboration as a means of remote assistance for maintenance, in order to broaden the current scientific literature on the possibilities, limitations and associated conditions of use. Particular attention is paid to constraints specific to industrial maintenance, and to unfavorable connectivity conditions. The first experiment reported in this thesis demonstrates the relevance of remote assistance for industrial maintenance on the operator assistant format, by analyzing communication and interaction modalities. The second study, based on the initial results which highlight the need for audio chat, defines a model for assessing the quality of such a system under degraded conditions. Finally, an overview of technical solutions for acquiring and sharing virtual work environments is provided.La télécollaboration est un sujet d’intérêt croissant dans l’industrie. Ses cas d’usage sont multiples et les évolutions des technologies numériques semblent apporter toujours plus de possibilités. De la conception collaborative, à la revue de projet en passant par la supervision à grande échelle, la collaboration distante est d’ores et déjà un incontournable à l’ère de l’industrie du futur. Les travaux présentés dans cette thèse de doctorat proposent une analyse de l’applicabilité de la télécollaboration comme moyen d’assistance à distance pour la maintenance, afin de compléter la bibliographie actuelle sur les possibilités, les limites et les conditions d’utilisation associées. Une attention particulière est accordée aux contraintes propres à la maintenance industrielle ainsi qu'aux conditions défavorables de connectivité. La première expérimentation rapportée dans ce mémoire démontre la pertinence de l’assistance à distance pour la maintenance industrielle sur le format opérateur assistant, en analysant les modalités de communication et d’interaction. La deuxième étude, basée sur les premiers résultats qui soulignent la nécessité de disposer d’un chat audio, définit un modèle d’évaluation de la qualité d’un tel système en conditions dégradées. Enfin, un tour d’horizon des solutions techniques d’acquisition et de partage d’environnement de travail virtuel est proposé
Films minces de VO2 traités en solution et leurs applications optoélectroniques
No full textSince its discovery in 1959, VO2 has been a focus of research due to its metal-insulator transition (MIT) near room temperature (68°C), which brings significant changes in its structural, electrical, and optical properties. These properties make VO2 promising for applications in smart windows, memory devices, and thermal/optical sensors. While high-quality VO2 thin films are typically obtained using methods like sputtering and pulsed laser deposition, these techniques are expensive and complex. In contrast, the sol-gel method offers advantages like low cost and scalability, though it faces challenges such as high defect density and difficulties with epitaxial growth. Optimizing the sol-gel process is key to reducing film defects and fine-tuning MIT properties for specific applications.Memory devices and photodetectors are two important application areas of VO2. For memory devices, the key requirements are achieving stable state switching, high writing/erasing speed, and long-term reliability to ensure efficient operation in practical applications. On the other hand, for photodetectors, the focus is on improving response rate and speed to enable fast and sensitive detection of optical signals.Based on the above analysis, I have primarily conducted the following work in this doctoral dissertation:(1) VO2 films were prepared using the sol-gel method, with their MIT properties controlled by adjusting the preparation and annealing parameters. Additionally, tungsten doping was employed to reduce the phase transition temperature of the VO2 films to below 50°C. These efforts laid the foundation for the development of subsequent memory and photodetector devices.(2) Memory devices were fabricated using VO2 films with a large hysteresis width (ΔTc). The memory function was achieved by creating/erasing metallic patterns on the film using a focused laser beam. In addition to fully erasing the metallic patterns by lowering the base temperature, we utilized the cooling effect of an atomic force microscope (AFM) tip to achieve partial erasure, enabling fine-tuning of the resistance.(3) VO2 films were coupled with Au nanodisks (NDs) arrays. The laser power needed to induce the MIT was reduced by up to 30% in the presence of Au NDs. Numerical simulations revealed that this enhancement mechanism primarily stems from the localized dipolar pattern of the electromagnetic field surrounding the NDs, which penetrate deeply inside and are absorbed by VO2. In contrast, by using an analytical model, we found that direct heat transfer from the Au NDs to the VO2 alone is insufficient to explain the transition observed at lower power levels.(4) VO2-based short-wave infrared (SWIR) photodetectors were fabricated by coupling W-doped VO2 films with colloidal plasmonic Au nanorods (NRs). Compared to the control device without Au NRs, our Au NRs/VO2 device demonstrated a 51% reduction in the power required to trigger the MIT, making it highly suitable for applications under low illumination intensity. For example, when the device was exposed to a lambda = 1.5 µm laser with a power of 131.2 µW, its photoresponsivity increased seven folds compared to the reference device. Additionally, in comparison to the photodetectors based on the insulating monoclinic phase of VO2 reported in the literature, the current devices exhibited an exceptionally fast response time, down to 7 ms. These outstanding results offer promising strategies for the further development of efficient SWIR detectors with low-power consumption.Depuis sa découverte en 1959, le VO2 a suscité un intérêt significatif en raison de sa transition métal-isolant (MIT) à température ambiante (68°C), entraînant des changements notables dans ses propriétés. Ces caractéristiques en font un candidat prometteur pour les fenêtres intelligentes, les dispositifs de mémoire et les capteurs thermiques/optiques. Bien que des films de VO2 de haute qualité soient souvent produits par des méthodes comme la pulvérisation cathodique et le dépôt laser pulsé, ces techniques sont coûteuses. En revanche, la méthode sol-gel est moins chère et évolutive, mais elle présente des défis tels qu'une densité de défauts élevée. Optimiser ce processus est essentiel pour améliorer les films et leurs propriétés MIT.Les dispositifs de mémoire et les photodétecteurs sont des domaines clés pour le VO2. Pour les dispositifs de mémoire, les exigences incluent un changement d'état stable, des vitesses d'écriture/effacement élevées, et une fiabilité à long terme. Pour les photodétecteurs, l'accent est mis sur les taux de réponse rapides.Sur la base de cette analyse, j'ai principalement mené les travaux suivants dans cette thèse de doctorat :(1) Des films de VO2 ont été préparés par la méthode sol-gel, avec leurs propriétés MIT contrôlées par l’ajustement des paramètres de préparation et de recuit. De plus, un dopage au tungstène a été utilisé pour abaisser la température de transition de phase des films de VO2 à environ 50 °C. Ces efforts ont jeté les bases pour le développement ultérieur de dispositifs de mémoire et de photodétecteurs. (2) Des dispositifs de mémoire ont été fabriqués en utilisant des films de VO2 présentant une large largeur d'hystérésis (ΔTc). La fonction mémoire a été obtenue en créant et en effaçant des motifs métalliques sur le film à l’aide d’un faisceau laser focalisé. En plus de l'effacement complet des motifs métalliques en abaissant la température de base, nous avons utilisé l'effet de refroidissement d'une pointe de microscope à force atomique (AFM) pour réaliser une érosion partielle, permettant ainsi un réglage fin de la résistance. (3) Des films de VO2 ont été couplés avec des réseaux de nanodisques d'or (NDs). La puissance laser nécessaire pour induire la MIT a été réduite jusqu'à 30 % en présence de NDs d'or. Des simulations numériques ont montré que ce mécanisme d'amélioration provient principalement du modèle dipolaire localisé du champ électromagnétique entourant les NDs, qui pénètre profondément et est absorbé par le VO2. En revanche, des modèles analytiques ont révélé que le transfert de chaleur direct des NDs d'or vers le VO2 ne suffit pas, à lui seul, à expliquer la transition observée à des niveaux de puissance inférieurs. (4) Des photodétecteurs infrarouges à ondes courtes (SWIR) basés sur le VO2 ont été fabriqués en couplant des films de VO2 dopés au tungstène avec des nanorods d'or colloïdaux (NRs). Comparé au dispositif de contrôle sans NRs d'or, notre dispositif Au NRs/VO2 a montré une réduction de 51 % de la puissance requise pour déclencher la MIT, ce qui le rend très adapté aux applications sous faible intensité lumineuse. Par exemple, lorsqu'il a été exposé à un laser de λ = 1,5 µm avec une puissance de 131,2 µW, sa photoréactivité a été multipliée par sept par rapport au dispositif de référence. De plus, en comparaison avec des photodétecteurs basés sur la phase monoclinique isolante du VO2 rapportés dans la littérature, les dispositifs actuels ont montré un temps de réponse exceptionnellement rapide, jusqu'à 7 ms. Ces résultats remarquables ouvrent des perspectives prometteuses pour le développement de détecteurs SWIR efficaces et à faible consommation d'énergie
Construction d'un microscope à gaz quantiques de strontium
No full textIn this dissertation, we describe the progress made on the strontium quantum gas microscope built at the Laboratoire Charles Fabry / Institut d'Optique. This experiment is aimed at realizing a two-dimensional lattice quantum gas and observing it by fluorescence microscopy capable of resolving the individual atoms of the gas. This system is described by the Bose-Hubbard model. The goal is to study the out-of-equillibrium dynamics of this system, in particular the propagation of correlations in the quantum critical region associated with the Mott transition.A large part of this work is dedicated to the production of the quantum gas. We present the experimental setup: magneto-optical traps on the broad (“blue”) and narrow (“red”) transitions, transport between the two chambers over 30cm with crossed interfering optical tweezers, optical lattices at 1064nm, production of strontium 84 Bose-Einstein condensates, and finally microscopy.We discuss the difficulties encountered in performing fluorescence microscopy of strontium on the narrow transition and in shallow optical lattices. These difficulties are partly due to the unfavorable differential polarizability of strontium at 1064nm for the narrow ¹S₀↔³P₁ transition. We measure the differential polarizability tensor at 1064nm. We propose an experimental configuration which should enable efficient fluorescence and cooling of the trapped atoms. Finally, we report on our recent attempts at performing fluorescence microscopy in these conditions.Dans cette thèse, nous décrivons les avancées réalisées sur l'expérience de microscopie de gaz quantique de strontium du Laboratoire Charles Fabry. Il s'agit d'une expérience visant à réaliser un gaz quantique sur réseau à deux dimensions et à observer ce gaz en microscopie par fluorescence et pouvant résoudre les atomes individuels du gaz. Ce gaz est décrit par le modèle de Bose-Hubbard. À terme, l'objectif est l'étude de la dynamique hors-équillibre de ce système, en particulier la propagation des corrélations dans le régime critique de la transition de Mott.Une grande partie de cette thèse est dédiée à la production du gaz quantique. Nous présentons le dispositif expérimental mis en place à cet effet : pièges magnéto-optique sur la transition large ("bleue") et étroite ("rouge"), transport entre les deux chambres sur 30cm avec interférence entre pinces optiques croisées, réseaux optiques à 1064nm, procédure pour produire un condensat de Bose-Einstein de strontium 84, et enfin microscopie.Nous soulevons les difficultés rencontrées quant à la microscopie par fluorescence du strontium, sur la transition étroite et dans un réseau optique peu profond. Ces difficultés ont en partie pour cause la valeur de la polarisabilité différentielle du strontium à 1064nm et pour la transition étroite ¹S₀↔³P₁. Nous mesurons les composants du tenseur de polarisabilité différentielle à cette longueur d'onde et nous identifions une configuration expérimentale susceptible de conduire à une fluorescence efficace des atomes piégés dans les réseaux optiques. Nous présentons enfin les tentatives récentes de microscopie