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Contribution à la modélisation dynamique des machines de forges limitées en énergie et de leurs outils lors du forgeage pour la prédiction d’efficacité. Application a une presse à vis et un marteau pilon contre frappe
No full textThe challenge in forging processes is to obtain finished products with the desired dimensions and a controlled metallurgical quality. This requires a thorough understanding of the thermomechanical path experienced by the workpiece, which is influenced by the forging machine behavior. But the instrumentation of forging hammers is difficult due to the severe functioning conditions involving high temperatures and high impact speeds. Although recently a dynamic model with masses, springs and dampers, was experimentally deduced for a single acting hammer during the forging phase. Therefore, the aim of this work is to further develop the method to identify a dynamic model, applying it on a screw press and a counterblow hammer, which are both energy-driven forging machines. The dynamic model of a screw press is established based on experimental data recorded by press’s and tool’s integrated sensors. Several objectives functions and numerical optimization methods were developed and evaluated in order to identify model’s parameters. A methodology to dissociate the tool’s and the press’s behavior is proposed and applied to a screw press production system’s behavior. Thanks to the model, the efficiency of a multiple blow forging process under the screw press is predicted as well as the impact of the tool’s design on the forging efficiency. Besides, the dynamic model of a counterblow hammer is determined allowing to anticipate the efficiency in a multiple blow forging process without a machine’s integrated instrumentation. Thus, the model and the identification tools developed enable the optimization of forging sequences as well as of the tool choice but also the piloting of the fabrication process.Le défi avec les procédés de forgeage est d'obtenir des produits finis avec les dimensions souhaitées et une qualité métallurgique contrôlée. Cela nécessite une compréhension approfondie du chemin thermomécanique de la pièce forgée. Or ce chemin thermomécanique est influencé notamment par le comportement de la machine de forgeage. Mais l'instrumentation des marteaux pilons est difficile en raison des conditions de fonctionnement sévères impliquant des températures ainsi que des vitesses d'impact élevées. Malgré cela, un modèle dynamique avec des masses, des ressorts et des amortisseurs a récemment été déduit expérimentalement pour un marteau pilon à simple effet pendant la phase de forgeage. Ainsi, l'objectif de ce travail est de développer davantage la méthode d'identification d'un modèle dynamique, en l'appliquant à une presse à vis et à un marteau pilon contre-frappe, qui sont tous deux des machines de forgeage limitées en énergie. Le modèle dynamique d'une presse à vis est établi sur la base de données expérimentales enregistrées par des capteurs intégrés à la machine et aux outils. Plusieurs fonctions de couts et méthodes d'optimisation numérique ont été développées et évaluées pour l'identification des paramètres du modèle. Une méthodologie de dissociation du comportement de la machine et des outils est proposée et appliquée au comportement du système de production de la presse à vis. Grâce au modèle, l'efficacité d'un processus de forgeage multi-coups sous la presse à vis est prédite, ainsi que l'impact de la conception de l'outil sur l'efficacité du forgeage. Par ailleurs, le modèle dynamique d'un marteau pilon contre-frappe est déterminé permettant d'anticiper l'efficacité dans un processus de forgeage multi-coups sans la mise en œuvre d’une instrumentation intégrée au sein de la machine. Les modèles et outils d’identification développées permettent d’optimiser les gammes de forgeage ainsi que le choix de l'outil mais aussi le pilotage du processus de fabrication
Fatigue-corrosion de l’acier 316L issu de la fabrication additive
No full textThe 316L stainless steel produced by Laser Powder Bed Fusion (LPBF) demonstrates excellent resistance to pitting corrosion compared to conventional 316L, with comparable fatigue strength. Nevertheless, its fatigue performance remains highly dependent on manufacturing parameters. However, few studies have focused on the coupling of these two phenomena, as occurs during corrosion fatigue tests. The main objective of this work is to study the interactions that take place between the cyclic loading applied, the microstructure of the material and the corrosion mechanisms involved in these tests.Firstly, heat treatments were applied in order to modify the microstructure of 316L LPBF on several scales. Each microstructure obtained was then characterised. Corrosion tests conducted in a solution containing 0.6 M NaCl were used to investigate the different electrochemical interactions of each metallurgical state with the environment. Finally, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements were carried out around the activation peak in a solution containing 0.5 M NaCl + 2 M H2SO4 to compare the passive film formation kinetics of conventional 316L and LPBF 316L steels.Secondly, uniaxial high cycle fatigue tests (1e6 cycles) were carried out in air and in a solution containing 0.6 M NaCl with a loading ratio R = 0.1. The electrochemical behaviour of the passive film was studied during the corrosion fatigue tests by monitoring the open circuit potential and performing EIS measurements. This electrochemical monitoring enabled the fatigue crack initiation and propagation phases to be identified.L’acier inoxydable 316L produit par fusion laser sur lit de poudre (LPBF) présente une excellente résistance face à la corrosion par piqûres par rapport à un 316L conventionnel et une tenue en fatigue qui est comparable à ce dernier, mais qui reste très dépendante des paramètres de fabrication. Cependant, peu d’études s’intéressent au couplage des deux phénomènes comme c’est le cas lors d’essais de fatigue-corrosion. L'objectif principal de ce travail est d'étudier les interactions qui se déroulent entre le chargement cyclique appliqué, la microstructure du matériau et les mécanismes de corrosion mis en jeu lors de ces essais.Dans un premier temps, des traitements thermiques ont été appliqués dans le but de modifier la microstructure du 316L LPBF à plusieurs échelles. Une caractérisation de chaque microstructure obtenue a ensuite été réalisée. Les essais de corrosion menés dans une solution contenant 0.6 M NaCl ont permis d’étudier les différentes interactions électrochimiques de chaque état métallurgique avec l’environnement. Enfin, des mesures par spectroscopie d’impédance électrochimiques (SIE) à potentiel imposé ont été réalisées autour du pic d’activation dans une solution contenant 0.5 M NaCl + 2 M H2SO4 pour comparer les cinétiques de formation des films passifs des aciers 316L conventionnel et 316L LPBF.Dans un second temps, des essais de fatigue uniaxiale à grand nombre de cycles (1e6 cycles) ont été réalisés dans l'air et dans une solution contenant 0.6 M NaCl avec un rapport de chargement R = 0.1. Le comportement électrochimique du film passif a été étudié pendant les essais de fatigue-corrosion en suivant le potentiel libre et en effectuant des mesures par SIE. Grâce à ce suivi électrochimique, les phases d’amorçage et de propagation des fissures de fatigue ont pu être identifiées
Étude de la chimie d’échange des phénoxytriazines et application à la conception de polymères fonctionnels
No full textThe use of dynamic covalent chemistry has greatly expanded the design possibilities for polymer materials. In particular, it has enabled the development of dynamic polymer cross-linking strategies. With the growing awareness of plastic pollution and the depletion of fossil resources, its development promises advances in the recycling and upcycling of polymer waste. The exchange reaction of phenoxytriazines and phenols has been investigated. A library of phenoxytriazines has been synthesized. Kinetic studies by NMR spectroscopy were then performed, showing the variation of the exchange rate over several orders of magnitude as a function of the substituents present on the triazine. The importance of the solvent on the reaction rate was also demonstrated. Cross-linking in solution of a previously synthesized polymer was achieved using this exchange chemistry. Dynamic mechanical analysis showed that the cross-linked polymers did indeed exhibit a rubbery plateau, in contrast to the non-cross-linked polymers. However, the presence of ionic aggregates limits the recyclability of these materials. The addition of an extrusion mixing step failed to make the network dynamic. Finally, the substitution reaction of an amine on an alkoxytriazine was developed for the functionalization of a low molar mass polyamide 11. The influence of triazine group substituents on the substitution reaction of alkoxytriazines is demonstrated. No increase of viscosity is observed in the melt for a functionalized polyamide compared to the starting polyamide.L’utilisation de la chimie covalente dynamique a étendue considérablement les possibilités de design des matériaux polymères. Elle a notamment permis l’élaboration de stratégies de réticulation dynamique de polymères. Dans un contexte de prise de conscience de la pollution plastique et d’épuisement des ressources fossiles, son développement promet des avancées dans le recyclage et l’upcycling des déchets polymères. La réaction d’échange des phénoxytriazines et des phénols a ainsi été étudiée. La synthèse d’une librairie de phénoxytriazines a été réalisée. Des études cinétiques par spectroscopie RMN ont ensuite été conduites et ont permis de démontrer la variation de la vitesse d’échange sur plusieurs ordres de grandeur selon les substituants présents sur la triazine. L’importance du solvant sur la vitesse de réaction a elle aussi été mise en évidence. La réticulation en solution d’un polymère préalablement synthétisé a pu être réalisée grâce à cette chimie d’échange. Les polymères réticulés présentent bien un plateau caoutchoutique par analyse mécanique dynamique, contrairement aux polymères non réticulés. La présence d’agrégats ioniques restreint cependant la recyclabilité de ces matériaux. L’ajout d’une étape de mélangeage par extrusion n’a pas permis de rendre le réseau dynamique. Enfin, la réaction de substitution d’une amine sur une alcoxytriazine a été développée pour la fonctionnalisation d’un polyamide 11 de faible masse molaire. L’influence des substituants du groupe triazine sur la réaction de substitution des alcoxytriazines est démontrée. Aucune augmentation de la viscosité à chaud n’est observée pour le polyamide fonctionnalisé par rapport au polyamide initial amino-téléchéliqu
Régulation du sommeil paradoxal en condition de stress : implication des projections corticales au noyau préoptique ventrolatéral
No full textAlthough much attention has been dedicated to dissect the complex circuits underlying basic sleep architecture, how sleep centers dynamically adapt to environmental challenges remains to be fully understood. The objective of this thesis was to determine, in mice, how and by which mechanisms sleep is influenced by stress.The first part of my thesis demonstrates that the social defeat stress (SDS) induces an initial state of insomnia before sleep quantities return to normal. Beside this apparent recovery, mice showed a REM sleep fragmentation that persisted many hours after SDS. Using chemogenetic inhibition, we demonstrated that prefrontal cortex (PFC) projections to the VLPO are selectively recruited under stressful situations and necessary for the SDS-induced REM sleep fragmentation. We further demonstrate that the optogenetic activation of the PFC- VLPO pathway is sufficient to mimic the REM sleep fragmentation in the absence of an actual stressor. Finally, using ex vivo optogenetics, we precise the cellular mechanism underlying this pathway by showing that the PFC directly modulates VLPO sleep-promoting neurons. Consistent with that, we show that in vivo activation of the PFC-VLPO pathway interrupts REM sleep in favor of NREM sleep, which is in line with the well established role of the VLPO. Altogether these results provide a mechanism to shorten the time spent in REM sleep, a state of great vulnerability, allowing the individual to be more responsive and ready to face a danger, without suppressing the total amount of sleep, essential for survival.In the second part of my work, we showed that the CRH-expressing neurons (VLPOCRH) were a predilection target from the PFC excitatory projections. We then investigated the role of the VLPOCRH neurons in basal sleep regulation. Our results highlight that activation of the VLPOCRH neurons strongly suppress REM sleep, favoring a more consolidated NREM sleep. However, chemogenetic inhibition of the VLPOCRH neurons had no effect on the sleep architecture.The third, and last part, of my work sought to establish a novel method to accurately and automatically classify REM sleep. Indeed, previous parts of my thesis highlighted that stress can cause REM sleep bouts to be particularly short. These brief periods can be overlooked by classical scoring methods. We developed an approach capable of capturing these fine sleep modifications and tracking parameters that can be usually subjective with manual scoring, thus ensuring maximal reproducibility.Bien que beaucoup d'attention ait été consacrée à la dissection des circuits neuronaux qui sous-tendent l’architecture du sommeil de base, les mécanismes par lesquels les centres du sommeil s’adaptent de manière dynamique aux défis environnementaux demeurent mal connus. L'objectif de cette thèse était de déterminer comment et par quels mécanismes le sommeil est influencé par le stress chez la souris.La première partie de ma thèse a mis en évidence que le stress de défaite sociale (SDS) induit un état initial et transitoire d'insomnie, suivi d’un retour à des quantités de sommeil normales. Malgré cette récupération apparente, les souris ont montré une fragmentation du sommeil paradoxal qui a persisté plusieurs heures après le SDS. Grâce à l'inhibition chémogénétique, nous avons démontré que les projections du cortex préfrontal (PFC) vers le noyau préoptique ventrolatéral (VLPO) sont recrutées sélectivement dans des situations stressantes et sont nécessaires à la fragmentation du sommeil paradoxal induite par le SDS. De plus, nous avons montré que l’activation de la voie PFC-VLPO est suffisante pour imiter la fragmentation du sommeil paradoxal en l'absence d’un stress. Grâce à une approche optogénétique ex vivo, nous avons précisé le mécanisme cellulaire sous-jacent à cette voie en montrant que le PFC module directement les neurones promoteurs de sommeil du VLPO. En outre, l'activation in vivo de la voie PFC-VLPO interrompt le sommeil paradoxal au profit du sommeil lent, ce qui est en accord avec le rôle bien établi du VLPO. L'ensemble de ces résultats suggère un mécanisme limitant le temps passé en sommeil paradoxal, un état de forte vulnérabilité, qui permettrait à l'individu d'être plus réactif et prêt à affronter un danger ; sans toutefois supprimer la quantité totale de sommeil, indispensable à la survie.Dans la deuxième partie de mon travail, nous avons montré que les neurones du VLPO exprimant le CRH (VLPOCRH) étaient une cible privilégiée des projections excitatrices du PFC. Nos résultats mettent en évidence que l'activation chémogénétique des neurones VLPOCRH diminue fortement le sommeil paradoxal au profit d’un sommeil lent plus consolidé. Cependant, leur inhibition chémogénétique n'a eu aucun effet sur l'architecture du sommeil, suggérant que ces neurones ne seraient pas actifs de manière tonique en condition normale/ non stressante.La troisième et dernière partie de mon travail a consisté à développer une nouvelle méthode de classification précise et automatique du sommeil paradoxal. En effet, les parties précédentes de ma thèse ont mis en évidence que le stress peut entraîner des périodes de sommeil paradoxal particulièrement brèves qui peuvent être négligées par les méthodes de classification classiques. J’ai donc mis au point une approche permettant de capturer les fines modifications du sommeil et de quantifier les paramètres qui peuvent être subjectifs avec une classification manuelle. Ces résultats s’inscrivent donc dans une démarche de reproductibilité maximale
Dynamique d'incision du Quaternaire supérieur et géométrie des fonds des vallées dans le bassin versant de la Seine
No full textThis thesis is a contribution to the understanding of the evolution of valley bottoms and their alluvial infill based on the example of the Seine River catchment, which is a typical area situated far (>1000km) from the influence of tectonic deformation. Alluvial geometry is inherited from Late Quaternary aggradation and incision dynamics. If ESR-OSL dating sampling in the valley bottoms or in the edges yields ages from the last glacial period, other -direct or indirect-evidence point to a MIS6 origin for at least part of the current valley bottom. Ages obtained on strath terraces along the valley slopes allow completing existing data from the literature that constrained incision rates along the Seine drainages, particularly in the Bassée area and downstream of Rouen where a detailed study allows precising the interactions between river incision and rock uplift. A GIS analysis coupled with a kriging estimation of the geometry of the bedrock-alluvium interface shows the influence of drainage area, bedrock lithology and fluvial style on the valley bottom alluvium geometries. Finally, potentially identified knickpoints could highlight regressive erosion during the two last glacial periods.Cette thèse est une contribution à la compréhension de l'évolution des vallées et leur fonds alluviaux sur l'exemple du bassin-versant de la Seine qui constitue un exemple typique de zone située à distance (>1000km) de l'influence de déformation tectonique. La géométrie du remplissage alluvial y est héritée de différents épisodes d'incision et d'aggradation au cours du Quaternaire Supérieur. Si les datations par méthodes ESR-OSL sur des sédiments du fond des vallées ou en bordure montrent des âges principalement liés à la dernière grande période glaciaire, un faisceau d'indices -directs ou indirects- tend à montrer une origine d'une partie des fonds de vallée actuels dès le stade isotopique 6. Les âges obtenus sur des terrasses alluviales permettent de compléter les taux d'incision de la littérature, notamment en Bassée et en aval de Rouen, où sont précisé les interactions entre incision et soulèvement du substrat. Une analyse SIG et une estimation par krigeage de l'interface substratum-alluvions montrent l'influence du débit, de la lithologie et du style fluviatile sur la géométrie des fonds alluviaux. Enfin, des possibles knickpoints observés pourraient souligner de l'érosion régressive liée aux deux dernières périodes glaciaire
Dynamique hors d'équilibre d'un gaz de Bosons unidimensionnel étudiée via la mesure spatialement résolue de la distribution des quasiparticules
No full textThis manuscript describes theoretical and experimental studies on characterizing one dimensionnal (1D) bose gas. To produce such a system, a Rubidium gas est trapped in a very transversally confining magnetic potential produced by an atom chip. Contrary to thermodynamic systems reaching an equilibrium described by several macroscopic parameters (pressure, temperature), this system relaxes towards a more complex state described by a function called the rapidity distribution. This function can be accessed experimentally : the rapidity distribution corresponds to the asymptotic atomic velocity distribution after a 1D expansion of the atoms. This quantity can also be extracted by studying the 1D expansion with the Generalized Hydrodynamic, an emerging theory with a lot of interest recently, specially conceived for studying these systems.A first study detailed in this manuscript consisted in characterizing 1D expansion of the gas. The evolution of the density profile and the evolution of phase fluctuations were analyzed and found to be compatible with theoretical predictions. A second project involved adding a spatial selection tool to produce non-equilibrium situations and to locally probe the rapidity distribution of the system. These measurements were performed on initial equilibrium and out of equilibrium situations. They are well understood with the predictions of Generalized Hydrodynamics.Cette thèse présente des études théoriques et expérimentales sur la caractérisation de gaz de bosons unidimensionnels (1D). Pour produire de tels systèmes, un gaz de Rubidium est placé dans un piège magnétique très confinant transversalement, produit par une puce atomique.Contrairement aux systèmes thermodynamiques atteignant un équilibre caractérisé par quelques variables d'état (pression, température), ce système relaxe dans un état plus complexe décrit par une fonction appelée distribution de rapidités. Cette grandeur est accessible expérimentalement : la distribution de rapidités est la distribution asymptotique des vitesses des atomes après une expansion de ces derniers dans le guide 1D. Cette fonction peut aussi être extraite en étudiant la dynamique de l'expansion unidimensionnelle grâce à l'hydrodynamique généralisée, une théorie émergente suscitant beaucoup d'attentions, spécialement développée pour l'étude de ces systèmes.Une première étude détaillée dans ce manuscrit a été de caractériser les expansions longitudinales unidimensionnelles des gaz de bosons 1D. L'évolution des profils de densité ainsi que des fluctuations de phase ont été analysées et sont en accord avec les prédictions théoriques.Un deuxième projet a été la mise en place d'un outil de sélection spatial permettant à la fois de produire des situations hors équilibre ainsi qu'à sonder localement la distribution de rapidités. Ces mesures ont été réalisées sur des gaz à l'équilibre et hors-équilibre. Les mesures sont notamment cohérentes avec les prédictions de la théorie hydrodynamique généralisée
Calcul quantique avec des atomes de Rydberg : contrôle et modélisation pour simulation et algorithmes quantiques
No full textRefining our understanding of an unknown system through modelling lays the groundwork for optimally controlling it and opens the door to a myriad of potential applications, exploiting the once enigmatic and unpredictable effects of this now-known system. This thesis applies this paradigm to analog quantum computing with Rydberg atoms, showcasing how careful noise modelling, optimal control and machine learning frameworks can support and enhance the simulation of quantum magnetism and the solving of graph-based optimisation and classification problems. After describing the experimental platform enabling the control of Rydberg atoms, we introduce classical tools such as digital twins of noisy systems, tensor network modelling, robust optimal control, and Bayesian optimisation for variational algorithms. We apply the latter to several applications. We improve the preparation of antiferromagnetic state in the Ising model and benchmark the noisy behaviour of a dipolar XY quantum simulator when probing continuous symmetry breaking and performing quantum state tomography. Using optimisation techniques and machine learning methods, we also tackle industrial use cases such as maximum independent set on graphs representing smart charging tasks, binary classification of toxic or harmless molecular compounds, and prediction of fallen angel companies in financial risk management.Améliorer sa compréhension d'un système en le modélisant permet d'espérer le contrôler de manière plus optimale et ouvre la voie à une myriade d'applications potentielles, exploitant les effets jusqu'alors énigmatiques de ce système désormais familier. Cette thèse applique ce paradigme au calcul quantique analogique avec des atomes de Rydberg, montrant comment à l'aide d'une modélisation minutieuse du bruit, de protocoles de contrôle optimaux et de techniques d'apprentissage automatique, on peut espérer améliorer des expériences de simulation de magnétisme quantique ou la résolution de problèmes d'optimisation et de classification de graphes. Après avoir décrit la plateforme expérimentale permettant de contrôler les atomes de Rydberg, nous introduisons des outils classiques tels que les jumeaux numériques de systèmes enclins à des erreurs, la modélisation d'un grand nombres d'atomes par réseaux de tenseurs, le contrôle optimal robuste et l'optimisation bayésienne pour les algorithmes variationnels. Nous appliquons ces outils à plusieurs applications prometteuses. Nous améliorons la préparation d'états antiferromagnétiques dans le modèle d'Ising et réalisons une évaluation détaillée de l'influence d'erreurs sur l'étude de phases magnétiques du modèle dipolaire XY et lors de la tomographie d'états quantiques. En utilisant des techniques d'optimisation et des méthodes d'apprentissage automatique, nous abordons également des cas d'usage industriels tels que la résolution du problème de stable maximum sur des graphes représentant des tâches de planification de charge de batteries de voitures électriques, la classification de composés moléculaires toxiques ou inoffensifs, et des tâches de prédiction dans la gestion des risques financiers
Séparation des erreurs et identification géométrique d'axes de rotation des machines-outils : Conception d'un système de mesure et essais in situ instrumentés
No full textComplex mechanical parts with high geometric and dimensional accuracy require multi-axis machining with low volumetric errors. To achieve micrometric accuracy, the machine tool's geometric errors must be correctly identified and corrected. This thesis addresses the issue of machine metrology by proposing an in situ measurement system. The system is designed and manufactured to implement three different error separation methodologies: simple Donalson reversal, multi-reversal and multi-sensor. A mathematical study of the separation methodologies is carried out and an optimization of these methodologies is proposed. These methods are compared with each other and with a measurement on a cylindricity machine (Talyrond). These methodologies separate the errors inherent in the measuring system (i.e. form errors of the cylindrical standard, alignment errors) from the volumetric error inherent in the geometric errors of the axis of rotation of said machine tool. Following error separation, an inverse identification of the motion error parameters of the C axis of a 5-axis machine is carried out. This identification is based on geometric modeling and virtual behavior of the axis under study. This PhD work is innovative in several respects. On the one hand, it will provide the industry with an instrument that characterizes not only the angular positioning error of the axes, as is currently the case, but also the 5 other linkage errors. In addition, this characterization, based on known metrological principles, is carried out in a non-metrological environment, with a view to enhancing the volumetric performance of multi-axis machining structures.Les pièces mécaniques complexes présentant une grande exactitude géométrique et dimensionnelle nécessitent un usinage multi-axes avec de faibles erreurs volumétriques. Pour atteindre une exactitude micrométrique, les erreurs géométriques de la machine-outil doivent être correctement identifiées puis corrigées. Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la métrologie des machines, en proposant un système de mesure in situ. Ce système est conçu et fabriqué pour assurer la mise en place de trois méthodologies différentes de séparation des erreurs : le retournement simple de Donalson, le multi-retournement ainsi que la méthode multi-capteurs. Une étude mathématique des méthodologies de séparation est réalisée et une optimisation de ces méthodologies est proposée. La comparaison de ces méthodes entre elles est menées et confrontée également avec une mesure sur une machine de cylindricité (Talyrond). Ces méthodologies séparent les erreurs inhérentes au système de mesure (i.e. défauts de forme de l'étalon cylindrique, erreurs d’alignement) de l’erreur volumétrique inhérente au erreurs géométriques de l’axe de rotation de ladite machine-outil. A la suite de la séparation des erreurs, une identification inverse des paramètres d'erreur de mouvement de l'axe C d’une machine 5 axes est menée. Cette identification est basée sur une modélisation géométrique ainsi qu’un comportement virtuel de l’axe étudié. Ces travaux de doctorat sont innovants suivant plusieurs aspects. D’une part, il permettront de doter l’industrie d’un instrument ne caractérisant pas seulement l’erreur de positionnement angulaire des axes comme ce qui est fait actuellement mais les 5 autres erreurs de liaison. De plus, cette caractérisation basée sur des principes métrologiques connus est faite dans un environnement non métrologique et à des fins d’accroissement des performances volumétriques des structures multi-axes usinantes
Analyse longitudinale (1978 - 2013) du système d'habitat français : continuité et ruptures
No full textThis thesis is based on the observation that poor housing has become a long-term problem over the last 30 years. By following an economic approach based on supply, public action has been unable to respond to successive 'crises'. An interdisciplinary overview shows that only few studies approaches housing in terms of joint dynamics of households (residential mobility) and housing (construction-destruction-rehabilitation). Drawing on the concept of the filtering process and on the vacancy chains method, this thesis proposes to address this issue by creating new concepts (social position, function and demographic profile) enabling a global and dynamic analysis of the housing system. For this purpose, we develop the Analysis of Housing Systems (ASHA) model, which simulates the impact of variations in housing supply on the system as a whole, based on household mobility (turnover rates) between housing types (vacancy chains).Adopting a retrospective, prospective and experimental approach to analysing changes in the housing system over a longitudinal period of 35 years, the ASHA model is applied to data from eight French housing surveys (INSEE, ENL, 1978 to 2013). Based on simple empirical evidence, the first analysis identifies how the current system in 2013 operates, structured into residential streams that reproduce the global society hierarchy. Simulations of successive supply-side policies extension (between 1978 and 2013) highlight that the real break in the system lies in the extension until 2013 of the 1977 reform logic, implemented during the Trente Glorieuses. Far from abandoning subsidised housing altogether, the reform instituted the creation of subsidised home ownership in favour of the upper, middle and working classes who were solvent, to the detriment of precarious, often young, households.The prospective analysis simulates the extension of the 2013 system until 2050. The results show that the system is highly unstable. On the one hand, the collapse of the private rental sector leads households to take up home ownership at an early age, leaving them vulnerable and excluded from the system. On the other hand, strong tensions in the social housing sector exist. The ASHA model also enables to conduct experimental prospective simulations of alternative housing policies such as (i) a massive construction of social housing and (ii) attempts of housing building in order to fluidify the system (adaptation to residential logics). The results do not radically alter the way the system is organised, which remains highly unequal in social terms. Consequently, due to the effects of a precarious global society, solving the problem of poor housing requires considering that a supply-side policy alone cannot respond to residential vulnerability. In this context, an overhaul of the system will probably require a reform that considers the profound transformations of both current and future social context.Cette thèse part du constat d’une pérennisation du mal-logement durant les 30 dernières années. En s’inscrivant dans une logique économique reposant sur l’offre, l’action publique se trouve dans l’incapacité à répondre aux « crises » successives. Un état des lieux interdisciplinaires montre que peu de travaux abordent la question du logement dans une dynamique conjointe des ménages (mobilité résidentielle) et des logements (construction-destruction-réhabilitation). En nous appuyant sur la notion de filtering process et la méthode des chaînes de vacances des logements (vacancy chains), notre thèse propose de dépasser ce verrou à travers la création de nouveaux concepts (position sociale, fonction et profil démographique) permettant une analyse globale et dynamique du système de l’habitat. A cette fin, nous avons développé le modèle Analyse des Systèmes d’Habitat (ASHA) qui simule l’impact des variations de l’offre de logements sur l’ensemble du système à partir des mobilités des ménages (taux de rotation) entre les types de logements (chaînes vacances).Ce modèle a été utilisé en mobilisant les données des huit Enquêtes Logement (INSEE, ENL, 1978 à 2013), pour analyser, dans une approche rétrospective, prospective et expérimentale, l’évolution du système de l’habitat dans une profondeur longitudinale de 35 ans. Par une observation empirique simple, la première analyse a permis d’identifier le fonctionnement du système actuel (2013) structuré en filières résidentielles reproduisant la hiérarchie de la société globale. Les simulations du prolongement des politiques d’offre successives (entre 1978 et 2013) ont montré que la véritable rupture du système tient au prolongement des logiques de programmation de la réforme de 1977 (promulguée dans le contexte des Trente Glorieuses) jusqu’en 2013. Loin d’abandonner totalement l’aide à la pierre, la réforme institue la création d’une accession à la propriété aidée en faveur des couches supérieures, moyennes et populaires solvables, au détriment des ménages précaires souvent jeunes. L’analyse prospective a, quant à elle, simulé le prolongement du système de 2013 jusqu’en 2050. Les résultats montrent sa forte instabilité. L’effondrement du parc locatif privé entraîne les ménages dans une accession précoce qui les fragilise et les exclue du système. D’autre part, il fait apparaître de fortes tensions dans la filière sociale. Le modèle ASHA offre également la possibilité d’effectuer des simulations prospectives expérimentales de politiques du logement alternatives : construction massive de logements sociaux et tentative de constructions de logements dans la perspective de fluidifier le système (adaptation aux logiques résidentielles). Les résultats ne modifient pas en profondeur l’organisation du système qui demeure très inégalitaire socialement. En ce sens, ils montrent que la résolution du mal-logement impose de considérer qu’une politique d’offre ne peut, à elle seule, répondre à une vulnérabilité résidentielle due aux effets d’une précarisation de la sociétale globale. Dans ce contexte, une refonte du système passe probablement par une réforme intégrant les profondes transformations du contexte social actuel et futu
Influence de différents vieillissements sur la délamination de modules photovoltaïques
No full textDelamination is considered as the largest long-term degradation mechanism for photovoltaic (PV) modules. In order to gain a deeper understanding and to characterise these delamination issues, this thesis work focuses on the ageing behaviour of a thermoplastic polyolefin (TPO) through an hybrid experimental-numerical approach. Evaluated through different ageing conditions, the viscoelasticity, hyperelasticity, thermal expansion and adhesion with glass properties are investigated. Microstructure changes are also followed over ageing to explain the mechanical properties observations. Ageing conditions are achieved in a controlled environment to develop degradation models based on ageing factors such as humidity, temperature and ultra-violet radiations. These controlled degradations are then compared with the results of natural degradation performed at INES in Le Bourget-du-lac, France.Concurrently to these experimental investigations, two numerical models are developed in Abaqus®. The first one aims at reproducing the 180° peeling test used to assess experimentally the adhesion at the TPO/glass interface. TPO is considered as a visco-hyper-elastic material and adhesion is modelled by a Cohesive Zone Model (CZM) whose parameters are identified by inverse analysis. The interface properties are then transferred to another numerical model aiming at describing the mechanical behaviour of an aged PV module during thermal cycling tests. Preferential delamination sites of PV modules are identified both in space and time during a thermal cycling test.The outcomes of this study provide valuable scientific and technical insights for improving future generations of PV modules reliability. To our knowledge, this is the first model that incorporates the polymers aged properties into the numerical simulation of a PV module.La délamination de modules photovoltaïques (PV) est considérée comme le phénomène de dégradation à long-terme le plus important. Dans le but de mieux comprendre et de caractériser ce problème, ces travaux de thèses s'intéressent à la tenue en vieillissement d'une polyoléfine thermoplastique (TPO) grâce à une approche couplée expérimentale et numérique. Ses propriétés visco-élastiques, hyper-élastiques, d'expansion thermique et son adhésion avec le verre sont suivies au cours de différents vieillissements. Ses changements de microstructure sont aussi surveillés afin de pouvoir expliquer les évolutions macroscopiques. Les vieillissements accélérés sont réalisés en environnement contrôlé dans une enceinte climatique. Ceci permet de proposer des modèles de dégradation des propriétés de cette TPO en fonction de l'humidité, la température et l'exposition UV. Ces vieillissements sont ensuite comparés à un vieillissement naturel effectué sur le site de l'INES au Bourget-du-Lac en France.En parallèle de cette campagne expérimentale, deux modèles de simulation par éléments finis sont réalisés sous Abaqus®. Le premier vise à reproduire le procédé de pelage à 180° servant à caractériser l'adhésion entre la TPO et le verre. Ce modèle utilise une loi matériau visco-hyper-élastique et permet d'identifier, par analyse inverse, les paramètres de l'interface TPO/verre grâce à une loi CZM (Cohesive Zone Model). Les propriétés de l'interface sont ensuite utilisées dans un autre modèle visant à décrire le comportement d'un module PV vieilli au cours de cycles thermiques. Les sites préférentiels de délamination des modules PV sont identifiés spatialement et temporellement au cours d'un cycle thermique.Les résultats obtenus donnent une solide base scientifique sur laquelle des recommandations techniques seront prodiguées afin d'accroître la fiabilité des futures générations de modules PV. Ce modèle de simulation est le premier, à notre connaissance, à prendre en compte le comportement vieilli de polymères au sein d'un module PV