thèses en ligne de ParisTech
Not a member yet
9369 research outputs found
Sort by
Caractérisation des troubles ventilatoires nocturnes et de leur influence sur la synchronisation posturo-ventilatoire chez les patients dysmorphiques avant et après chirurgie correctrice
No full textMaxillo-mandibular deformities (MMD) are defined by an abnormal position of the mandible and/or maxilla. This thesis addresses two potential comorbidities of MMDs; postural dysfunction and obstructive sleep apnea syndrome (OSAS), which appear to share a common pathophysiological origin: altered mechanical properties of the upper airways.International literature support the existence of postural dysfunction in adult patients with MMDs. Most of the available articles have focused on head and cervical spine posture, with evidence of altered cervical posture and anterior head projection responsible of a cervical hyperextension, worsening over time. A number of studies have investigated the impact of cervical posture on balance, but the results are contradictory. Pathophysiologically, a connection between cervical hyperextension and oral ventilation has been suggested in MMDs. However, this interaction has not yet been demonstrated.Patients with OSAS and patients with MMD share anatomical abnormalities of the upper airway, which lead to the proposal of orthognathic maxillo-mandibular advancement surgery for both conditions. These morphological anomalies of the upper airways are responsible for functional abnormalities that can lead to diurnal ventilatory adaptations, such as oral ventilation. There are also similar postural adaptations in these two populations (head and neck position), which appear to compensate for ventilatory anomalies (oral ventilation). Given the similarities between these two pathologies, the prevalence of OSAS in MMD patients is theoretically high. However, this is not really known, either preoperatively or more generally in the general population of MMDs patients. In practice, screening for OSAS is not systematically offered preoperatively, for reasons of time and access to polysomnographic examination, and there are no recommendations for targeting patients most at risk of severe OSAS.The hypotheses of this work are based on these findings and on the existence in physiology of a coupling between posture and ventilation. The first objective of this thesis is to describe them. In this context, a literature review has been carried out. This was then followed by an experimental phase involving postural analysis using three-dimensional skeletal imaging, balance analysis and assessment of posturo-ventilatory coupling in patients who were explored before and in the months following orthognathic surgery. The second objective of this study is to evaluate the prevalence of OSAS in the population of patients with MMD who had received an indication for surgery. One hundred patients underwent preoperative polysomnography, and a proportion were recorded again postoperatively. These data enabled us to analyze sleep quality and establish the prevalence of OSAS in the population concerned, to identify patient profiles at risk of OSAS in whom preoperative screening would be essential, and to assess the effects of surgery on nocturnal ventilation and sleep.Les dysmorphies maxillo-mandibulaire (DMM) sont définies par une position anormale de la mandibule et /ou du maxillaire. Ce travail de thèse aborde deux comorbidités potentielles de la DMM, la dysfonction posturale et le syndrome d’apnées obstructives du sommeil (SAOS), qui semblent partager une origine physiopathologique commune, l’altération des propriétés mécaniques des voies aériennes supérieures.Certaines données de la littérature internationale soutiennent l’existence d’une dysfonction posturale chez les patients adultes avec une DMM. La plupart des articles disponibles se sont intéressés à la posture de la tête et du rachis cervical : une altération de la posture cervicale avec une projection antérieure de la tête responsable d’une hyperextension cervicale haute, s’aggravant au cours du temps ont été mis en évidence. Quelques études ont exploré les conséquences de la posture cervicale sur l’équilibre mais leurs résultats sont contradictoires. Sur le plan physiopathologique un lien entre hyperextension cervicale et ventilation orale a été suggéré dans la DMM. Cependant, ce lien n’a pour le moment pas été démontré.Les patients avec un SAOS et les patients avec une DMM partagent certaines caractéristiques anatomiques au niveau des voies aériennes supérieures (VAS), qui peuvent conduire à proposer dans ces deux pathologies, un traitement par chirurgie orthognathique d'avancée maxillo-mandibulaire. Ces anomalies morphologiques des VAS sont responsables d'anomalies fonctionnelles susceptibles d'entraîner des adaptations ventilatoires diurnes comme une ventilation orale. Il existe également des adaptations posturales similaires dans ces deux populations (position de la tête et du cou), qui semblent être compensatrices d'anomalies ventilatoires (ventilation orale). Devant les similitudes entre ces deux pathologies, la prévalence de SAOS chez les patients dysmorphiques est théoriquement élevée. Cependant, celle-ci n’est pas réellement connue, en pré opératoire et plus généralement dans la population générale des patients dysmorphiques. En pratique, un dépistage du SAOS n’est pas proposé systématiquement en préopératoire pour des raisons de délais et d’accès à l’examen polysomnographique et il n’existe pas de recommandation permettant de cibler les patients les plus à risque de SAOS sévère.Les hypothèses de ce travail de thèse s’appuient sur ces constatations et sur l’existence en physiologie d’un couplage entre la posture et la ventilation. Le premier objectif de ce travail de thèse était de les décrire. Dans ce contexte, une revue de littérature a été réalisée. Elle a été suivie d’une phase expérimentale comportant une analyse posturale par imagerie tridimensionnelle du squelette, une analyse de l’équilibre et une évaluation du couplage posturo-ventilatoire chez des patients qui ont été explorés avant la chirurgie orthognathique et dans les mois qui ont suivi celle-ci.. Le second objectif de ce travail était d’évaluer la prévalence du SAOS dans la population des patients présentant une DMM et ayant reçu une indication opératoire. Cent patients ont bénéficié d’une polysomnographie préopératoire et une partie de ces patients a été à nouveau enregistrée en post-opératoire. Ces données ont permis d’analyser la qualité du sommeil et d’établir une prévalence de SAOS dans la population concernée, d’identifier des profils de patients à risque de SAOS chez lesquels un dépistage serait indispensable en préopératoire et d’évaluer les effets de la chirurgie sur la ventilation nocturne et le sommeil
Etude expérimentale et numérique de l'emboutissage à chaud des aciers Usibor®1500 et Usibor®2000
No full textUsibor® grades were developed by ArcelorMittal in order to tackle the challenge of vehicle weight reduction. These grades, which have very high mechanical properties, are formed by hot stamping. The hot forming process allows complex geometries to be obtained and the hardening between dies allows the very high properties to be achieved. However, this process imposes harsh thermomechanical paths on the material, potentially leading locally to the rise of residual stresses. A constitutive model has been developed and implemented into finite element simulations to quantify them regarding process parameters; numerical results have then been compared to experimental values determined using X-ray diffraction. Simulations revealed the key role of the interaction between the coating and the martensitic transformation, ultimately leading to the emergence of residual stresses, and their dependency on process parameters.Les aciers de la gamme Usibor® ont été développés par ArcelorMittal afin de répondre à la problématique de l'allégement des véhicules. Ces nuances, possédant des propriétés mécaniques très élevées, sont mises en forme par emboutissage à chaud. En effet, la déformation à chaud permet d'obtenir des géométries complexes et la trempe entre matrices d'atteindre les propriétés mécaniques très élevées. Toutefois, ce procédé impose au matériau des chemins thermomécaniques sévères, pouvant conduire localement à la création de contraintes résiduelles. Un modèle de simulation numérique par éléments finis a donc été développé afin de les quantifier en fonction des paramètres du procédé; les résultats numériques ont été confrontés aux valeurs expérimentales obtenues par diffraction des rayons X. Les simulations ont montré le rôle clé de l'interaction du revêtement avec la transformation martensitique dans la genèse des contraintes résiduelles, ainsi que l'influence des paramètres du procédé d'emboutissage
Contribution à la modélisation de l’endommagement sous sollicitations dynamiques de céramiques
No full textCeramics play a crucial role in both the industrial and military sectors due to their unique thermomechanical properties. However, their behavior under dynamic loading is complex, with significantly lower tensile strength compared to compression, leading to cracking, damage, and multi-fragmentation. The pursuit of advanced technology necessitates continuous development of the ballistic properties of ceramics. The high cost and technical complexity of dynamic experiments have given rise to simulation programs that seek to digitally replicate the dynamic fracture behavior of these materials.This thesis explored the application of the Discrete Element Method (DEM) to enhance the reproduction of dynamic phenomena in brittle ceramics, with a focus on representing cracking and the evolution of stress at fracture with strain rate. Alumina was chosen as the study material due to the abundance of experimental data available in the literature.The third chapter dealt with the representation of the material in the elastic regime, while the fourth chapter examined the incorporation of different damage models within the discrete approach. Comparisons between experimental and numerical rear face velocity profiles from Gas Gun Projectile Impact (GEPI) tests showed that the use of the Denoual-Forquin-Hild (DFH) and Kachanov laws provided good correlation with experimental data.The fifth chapter presents various types of experimental dynamic fragmentation tests on AL23 alumina: Rockspall tests, edge-on impact tests (from the literature), and laser shock experiments. DEM numerical simulations, using the previously identified damage law as the one that best reproduces GEPI spall tests, were conducted to represent the damage mechanisms, simple and multiple fragmentation of AL23 alumina targets subjected to extreme loading conditions.Finally, to obtain experimental data on dynamic tests of a new ceramic with a more complex behavior, an experimental campaign was conducted on plasma-sprayed yttria-stabilized zirconia. Impact-on-edge and Rockspall tests were carried out to study simple and multi-fragmentation of this ceramic with a complex microstructure. This provided experimental data that will be used in future modeling efforts.In summary, this thesis contributes to improving the replication of the behavior of brittle ceramics subjected to dynamic loading such as impacts or shocks. It highlights the potential of the DEM method to represent multi-fragmentation phenomena and identifies relevant damage models for simulating dynamically observed effects. These results have significant implications for representing the dynamic fracture behavior of high-performance armor materials in various industrial and military applications.Les céramiques jouent un rôle crucial dans l'industrie et le secteur militaire en raison de leurs propriétés thermomécaniques uniques. Cependant, leur comportement sous des chargements dynamiques est complexe, avec une résistance en traction significativement plus faible qu'en compression, entraînant fissuration, endommagement et multi-fragmentation. La course à la technologie demande des développements continus des propriétés de blindage des céramiques. Le coût élevé et la complexité technique des expériences dynamiques ont fait émerger des programmes de simulation cherchant à reproduire de façon numérique le comportement à rupture dynamique de ces matériaux.Cette thèse a exploré l'application de la méthode des éléments discrets (DEM) pour améliorer la reproduction des phénomènes dynamiques dans les céramiques fragiles, en mettant l'accent sur la représentation de la fissuration et de l'évolution de la contrainte à rupture avec la vitesse de déformation. L'alumine a été choisie comme matériau d'étude, au regard des nombreuses données expérimentales présentes dans la littérature.Le troisième chapitre a traité de la représentation du matériau en régime élastique, tandis que le quatrième chapitre a examiné l'intégration de différents modèles d'endommagement dans l'approche discrète. Des comparaisons entre les profils de vitesses en face arrière expérimentaux et numériques de tirs GEPI ont montré que l'emploi des lois de Denoual-Forquin-Hild (DFH) et de Kachanov offrait une bonne corrélation avec les données expérimentales.Le cinquième chapitre présente d'autres types d'essais expérimentaux de fragmentation dynamique sur l'alumine AL23 : des essais Rockspall et d'impact sur tranche (issus de la littérature) et des expériences de choc laser. Des simulations numériques DEM, avec la loi d'endommagement identifiée précédemment comme celle qui permet de mieux reproduire les essais d'écaillage des tirs GEPI, sont conduites pour représenter les mécanismes d'endommagement, la fragmentation simple et multiple des cibles d'alumine AL23 soumises à des sollicitations extrêmes.Enfin, pour obtenir des données expérimentales d'essais dynamiques sur une nouvelle céramique au comportement plus complexe, une campagne expérimentale est menée sur la zircone yttriée projetée plasma. Des essais d'impact sur tranche et Rockspall sont menés, pour étudier la fragmentation simple et la multi-fragmentation de cette céramique à la microstructure complexe. Elle permet d'obtenir des données expérimentales qui serviront à de travaux futurs de modélisation.En résumé, cette thèse contribue à l'amélioration de la reproduction du comportement des céramiques fragiles soumises à des sollicitations dynamiques comme des impacts ou des chocs. Elle met en évidence le potentiel de la méthode DEM pour représenter les phénomènes de multi-fragmentation et identifie des modèles d'endommagement pertinents pour la simulation des effets dynamiques observés expérimentalement. Ces résultats ont des implications significatives pour la représentation du comportement à rupture en régime dynamique de matériaux de blindage plus performants dans diverses applications industrielles et militaires
Interaction Lean-BIM en phase exécution de projet de construction : Développement d’un outil de planification automatique basé sur les informations du bâtiment pour soutenir la démarche LPS®
No full textIn recent years, the construction sector has experienced a decline in productivity compared to other industries. This decrease is primarily due to the delayed and slow adoption of lean production methods and new technologies. To enhance its productivity, the construction sector must expedite its adoption of Lean Construction (LC) techniques and Building Information Modeling (BIM). These solutions have proven to be effective in improving collaboration among project stakeholders, optimizing design and construction processes, and consequently enabling faster, better, and more cost-effective construction. Despite the separate development and implementation of these solutions, research has shown a strong interest in their combined application.In order to contribute to the co-application of LC and BIM, based on a state-of-the-art review, our research has led to the identification of a promising interaction between these two approaches. This connection links the Last Planner System® (a collaborative planning method of LC) with the visualization functions of BIM. Furthermore, a detailed analysis of tools combining LPS® and BIM has shown that the utilization of data generated by these two approaches is not yet fully integrated. To enhance the integration between LPS® and BIM, we propose, through this thesis, to automate the generation of tasks in the collaborative planning of the LPS® approach using operational data from a construction project, including data from the BIM digital model. Automating the planning process allows decision-makers to eliminate tedious manual work, resulting in time and cost savings. Moreover, it leverages the project's operational data to create added value, demonstrating a leaner management approach to building information, known as "Lean Building Information Management."On a technological level, our work has allowed us to implement a tool (a web application) that automatically generates a spatio-temporal schedule using real construction project data of the HVAC (heating, ventilation, and air conditioning) discipline. These pieces of information include project estimation data generated during the tendering phase, data from the digital model created during the detailed design stage, the client’s milestones, as well as standards of equipments’ installation operations. The implementation of this solution required a preliminary analysis of user needs and input data, meticulous work to define and standardize the equipments’ installation operations as well as several developments, including software development.Finally, functional and analytical evaluations were conducted to verify the coherence of the results generated by the solution, as well as to assess to what extent its functionalities meet the needs of end users.The results obtained in this thesis pave the way for several future works, particularly in the field of continuous management of construction projects data throughout their life cycles, through the use of data warehouses.Ces dernières années, le secteur de la construction a connu une baisse de productivité par rapport aux autres secteurs d'activité. Cette chute est principalement due à l’adoption tardive et ralentie des méthodes de production allégées et des nouvelles technologies. Pour améliorer sa productivité, le secteur de la construction doit accélérer son adoption des techniques du Lean Construction (LC) et du BIM. Ces solutions s’avèrent être efficaces pour améliorer la collaboration entre les acteurs d’un projet, optimiser les processus de conception et de construction et par voie de conséquence construire vite, mieux et moins cher. Malgré le développement et la mise en œuvre séparés de ces solutions, des travaux de recherche ont montré un fort intérêt quant à leur application conjointe.Afin de contribuer à la co-application du LC et du BIM, et en se basant sur un état de l’art, nos travaux de recherche ont conduit à l’identification d’une interaction prometteuse entre ces deux approches. Celle-ci relie la méthode Last Planner System® (méthode de planification collaborative du LC) aux fonctions de visualisation du BIM. Par ailleurs, une analyse détaillée des outils combinant le LPS® et le BIM a montré que l’exploitation des données générées par ces deux approches ne fait pas encore l’objet d’une intégration complète. Pour améliorer l’intégration entre le LPS® et le BIM, nous proposons à travers cette thèse d’automatiser la génération des tâches du planning collaboratif de l’approche LPS® à partir des données opérationnelles d’un projet de construction, y compris les données de la maquette numérique BIM. L’automatisation de la planification permet aux décideurs de s’affranchir du travail manuel fastidieux, ce qui se traduit par un gain de temps et économique. De plus, elle capitalise sur les données opérationnelles du projet pour créer de la valeur ajoutée, ce qui témoigne d’une gestion plus légère des informations du bâtiment, c’est-à-dire d’une approche « Lean Building Information Management ».Sur le plan technologique, nos travaux ont permis de mettre en place un outil (une application Web) permettant de générer automatiquement un planning spatio-temporel en utilisant les données du génie climatique d’un projet de construction réel. Ces informations incluent les données de chiffrage du projet produites en phase avant-vente, les données de la maquette numérique modélisées en phase d’études d’exécution, les jalons imposés par le client ainsi que les données standards des opérations de mises en œuvre des équipements. La mise en œuvre de cette solution a nécessité une analyse préalable des besoins des utilisateurs, des données d’entrées, un travail rigoureux pour rédiger et standardiser les opérations de mise en œuvre des équipements, ainsi que plusieurs développements notamment informatiques.Enfin, des évaluations fonctionnelles et analytiques ont été menées afin de vérifier la cohérence des résultats générés par la solution, ainsi que pour évaluer dans quelle mesure ses fonctionnalités répondent aux besoins des utilisateurs finaux.Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse ouvrent la voie à plusieurs travaux futurs, notamment en matière de gestion continue des données des projets de construction tout au long de leurs cycles de vie, grâce à l’utilisation des entrepôts de données (DataWarehouse)
Nouvelles stratégies de multiplexage et d'imagerie de la durée de vie de la fluorescence en microscopie de localisation de molécules uniques
No full textSuper-resolution fluorescence microscopy is based on Single Molecule Localisation Microscopy (SMLM) with sensitivity of an individual emitter and the nanometric resolution.SMLM is central in unravelling molecular assemblies and molecular dynamics within acell. In this context multiplexing to label various types of bio-molecules simultaneouslyis still a challenge and is highly desirable. In this thesis fluorescence characteristics suchas flux and its lifetime are presented as novel techniques for demixing and to improveperformance of SMLM. Multiplexing and demixing is either based on a method of sequential acquisition of targeted fluorophores or with fluorophores having sufficiently differentspectra. These methods are cumbersome, noise-prone, requires expensive setups. In thefirst part of this thesis, a novel demixing strategy is presented based on fluorescence-fluxof a fluorophore. When factors such as illumination, collection efficiency and its localchemical environment are controlled, detected flux depends on the type of fluorophore,and can be used for distinguish different species and perform simultaneous demixing. Asthe technique is independent of emission spectra, technique can be applied to spectrallyoverlapping fluorophores, and can be implemented with standard SMLM system with noadditional hardware. This can enhance the efficiency of demixing in a conventional system.The second part of the thesis focuses on novel approaches to perform Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) based on the emitted flux. We propose new flux-basedstrategies that does not require pulsed laser, fast and expensive monodetectors. In thesaturation regime of a fluorophore, emitted flux depends on fluorescence lifetime. This canbe used to estimate lifetimes and for distinguish them. In the first configuration, a continuous wave laser gated in microsecond range is used that can saturate the fluorophore. Atsaturation detected flux depends on maximum number of fluorescence absorption-emissioncycles and hence on the fluorescence lifetime. The variation of the detected signal as a funasction of the excitation up to saturation enable us to retrieve the fluorescence lifetime.As a proof of concept, we discern two species of fluorophore beads with this configuration.The second configuration involves the use of a pulsed laser with an optical delay line tocontrol the time delay between two successive pulses. At saturation, due to anti-bunching,detected signal integrated over a given series of double pulses depends on the delay. Thefluorescence lifetime can be retrieved from signal acquisitions with a varying delay. Thetheory for this technique and the configuration of the setup are presented in the thesis.La microscopie de fluorescence à super-résolution est basée sur une approche de microscopie de localisation de molécules uniques (SMLM) avec la sensibilité d’un émetteurindividuel et la résolution nanométrique. La SMLM joue un rôle central dans l’élucidation des assemblages moléculaires et de la dynamique moléculaire au sein d’une cellule.Dans ce contexte, le multiplexage pour marquer simultanément différents types de biomolécules reste un défi et est hautement souhaitable. Dans cette thèse, les caractéristiquesde fluorescence telles que le flux et sa durée de vie sont présentées comme de nouvellestechniques de démixage et d’amélioration des performances de SMLM. Le multiplexageet le démixage sont basés sur une méthode d’acquisition séquentielle de fluorophores ciblés ou avec des fluorophores ayant des spectres suffisamment différents. Ces méthodessont lourdes, sujettes au bruit, et nécessitent des installations coûteuses. Dans la premièrepartie de cette thèse, une nouvelle stratégie de démixage est présentée, basée sur le fluxde fluorescence d’un fluorophore. Lorsque des facteurs tels que l’illumination, l’efficacitéde la collecte et son environnement chimique local sont contrôlés, le flux détecté dépenddu type de fluorophore, et peut être utilisé pour distinguer différentes espèces et effectuerun démixage simultané. Comme la technique est indépendante des spectres d’émission,elle peut être appliquée à des fluorophores dont les spectres se chevauchent, et peut êtremise en œuvre avec un système SMLM standard sans matériel supplémentaire. Cela peutaméliorer l’efficacité du démixage dans un système conventionnel. La deuxième partie dela thèse se concentre sur de nouvelles approches pour réaliser l’imagerie de la durée devie de la fluorescence (FLIM) basée sur le flux émis. Nous proposons de nouvelles stratégies basées sur le flux qui ne nécessitent pas de laser pulsé, de monodétecteurs rapides etcoûteux. Dans le régime de saturation d’un fluorophore, le flux émis dépend de la duréede vie de la fluorescence. Ceci peut être utilisé pour estimer les durées de vie et pour lesdistinguer. Dans la première configuration, on utilise un laser à onde continue déclenchéà la microseconde qui peut saturer le fluorophore. À la saturation, le flux détecté dépenddu nombre maximal de cycles d’absorption-émission de fluorescence et donc de la duréede vie de la fluorescence. La variation du signal détecté en fonction de l’excitation jusqu’àla saturation nous permet de retrouver la durée de vie de la fluorescence. Comme preuvede concept, nous discernons deux espèces de billes de fluorophore avec cette configuration.La deuxième configuration implique l’utilisation d’un laser pulsé avec une ligne à retardoptique pour contrôler le délai entre deux impulsions successives. A saturation, en raisonde l’anti-bunching, le signal détecté intégré sur une série donnée de doubles impulsionsdépend du retard. La durée de vie de la fluorescence peut être récupérée à partir d’acquisitions de signaux avec un retard variable. La théorie de cette technique et la configurationdu montage sont présentées dans la thèse
Hyper-réduction d'ordre de modèle en mécanique du contact sous formulation mixte potentiellement non symétrique : analyse théorique et numérique
No full textWe are interested in model order reduction of contact mechanics problems treated by Lagrange multipliers, which remains a scientific challenge, in particular due to the non negativity constraint on the multipliers. This thesis relies on Hyper-Reduced order modelling, which is an efficient strategy to deal with nonlinearities. We consider here its extension to contact mechanics. A Hybrid Hyper-Reduced (HHR) model is built, using a reduced integration domain (RID), a POD (Proper Orthogonal Decomposition) primal reduced basis (RB), and a dual reduced basis obtained by restriction of the dual finite element (FE) basis to the RID. The HHR model inherits its saddle-point formulation from the FE problem. We propose in this work a theoretical and numerical analysis of the HHR model.First, error bounds of the HHR model are theoretically demonstrated. Thanks to the dual reduced basis construction by restriction to the reduced domain, Céa type error estimators are obtained instead of classical Brezzi estimators classically derived for mixed problems. Hence, the primal error is independent from the dual approximation, while the dual error only depends on the primal error and on the inf-sup/LBB constant of the HHR model. A posteriori error estimators are also derived, allowing for the development of a new efficient error indicator.These error estimations pave the way to automatic numerical strategies improving the dual precision of the HHR method. We propose two primal RB enrichment strategies that ensure the solvability (LBB/inf-sup condition) of the HHR problem while significantly improving the precision of the dual solutions. These enrichment strategies are based on the minimization of the condition number of the reduced contact rigidity matrix. In order to limit the enrichment of the primal RB while still reducing the dual error, clustering methods on the parametric space are introduced. They consist in dealing with the nonlinear solution manifold in a piece-wise low-rank linear manner by building local reduced order models.We then look at the generalization of the HHR model to non-matching contact meshes. By construction, the HHR model is a Petrov-Galerkin projection of the FE saddle-point problem. This projection leads to a generalized saddle-point problem (non block-symmetric) when node-to-surface contact conditions are considered. The generalized HHR problem, under associated solvability conditions, is then solved using a dedicated solver. Moreover, the HHR method inherits the Hyper-Reduction's ability to efficiently treat nonlinear mechanics problems. Hence, unilateral contact problems between deformable nonlinear materials can be reduced with the HHR method, which goes beyond the current state-of-the-art. Accurate results obtained on a industrial example of interest confirms the high potential of the HHR method.Ce manuscrit se focalise sur la réduction d’ordre de modèle de problèmes en mécanique du contact traités parmultiplicateurs de Lagrange, qui reste un vrai défi scientifique, du fait notamment de la contrainte de signe sur les multiplicateurs. Cetravail s’appuie sur l’hyper-réduction d’ordre de modèles, méthode efficace pour le traitement des non-linéarités, et considère sonextension aux problèmes de contact. Pour cela un modèle hyper-réduit hybride (HHR) est construit, reposant sur un domaine d'intégrationréduit, une base réduite (BR) primale obtenue par POD (Proper Orthogonal Decomposition), et une base réduite duale obtenue via larestriction de la base duale éléments finis (EF) au domaine réduit. Le modèle HHR hérite de la nature de typepoint-selle du problème EF. Nous proposons dans ce travail une analyse théorique et numérique du modèle HHR.Tout d'abord, des bornes d'erreur du modèle HHR sont théoriquement démontrées. Grâce au choix de construction de la base réduite duale par restriction sur le domaine réduit, des estimateurs {a priori} de type Céa peuvent être prouvés sur l’erreur primale, contrairement aux estimateurs de type Brezzihabituellement obtenus sur des problèmes mixtes. Ainsi l’erreur primale ne dépend pas de l’approximation duale. L’erreur duale quant à elle ne dépend que de l'erreur primale et de la constante inf-sup/LBB du modèle. Des estimateurs a posteriori sont également démontrés, permettant d'introduire un nouvel indicateur d'erreur efficace.Ces estimateurs d'erreur ouvrent la voie à des techniques numériques d'amélioration automatique de la précision des solutions duales de la méthode HHR.Nous proposons ainsi deux stratégies d'enrichissement de la BR primale permettant de garantir la solvabilité (condition inf-sup/LBB) du problème tout en contrôlant les erreurs duales. Ces stratégies reposent sur une minimisation du conditionnement de la matrice de rigidité de contact réduite. Afin de limiter l'enrichissement de la BR primale tout en réduisant encore l'erreur sur les solutions duales, des méthodes de clustering sur l'espace paramétrique sont développées. Elles consistent à traiter la variété non-linéaire des solutions du problème de manière linéaire par morceaux en construisant des modèles d'ordres réduits locaux.Nous nous intéressons ensuite à la généralisation du modèle HHR au cas des maillages de contact non concordants. Par construction, le modèleHHR est une projection de type Petrov-Galerkin du problème de point-selle obtenu par discrétisation EF. Cette projection conduit à un problème depoint-selle généralisé (non symétrique par bloc) lors du traitement du contact en configuration nœud-à-surface. Le problème HHR généralisé,sous conditions de solvabilité associées, est alors résolu avec un solveur dédié. Par ailleurs, la méthode HHR hérite des capacités del'hyper-réduction à traiter efficacement des problèmes de mécanique non-linéaire. Ainsi, des problèmes de contact unilatéral entrematériaux non linéaires déformables peuvent être réduits via la méthode HHR, ce qui dépasse l'état de l'art actuel.La précision des résultats obtenus sur un exemple industriel d’intérêt confirment le fort potentiel de la méthode HHR
Apport de la fabrication additive pour la compréhension de la compétition défauts/microstructure sur le comportement en fatigue de l'acier inoxydable 316L
No full textMetal additive manufacturing, and more specifically the Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process, is becoming more and more widespread in the industrial environment. The understanding of the impact of this process on the microstructure and properties of alloys is essential for the optimization of the in-service properties of LPBF parts. From a scientific point of view, the possibilities of microstructural control offered by this process are an opportunity to study the contribution of the different length scales of the microstructure to the fatigue behavior of metals.The work presented in this thesis is devoted to the understanding of the effect of the different microstructure components induced by the LPBF process on the fatigue behavior of 316L stainless steel. This study can be divided into two major parts. The first one concerns the study of the process-microstructure link. The effect of the process parameters on the defect populations and the polycrystalline microstructure was investigated. Moreover, this study was completed by an analysis of the effect of heat treatments on the microstructure at several length scales. The results of this first part allowed the selection of fatigue specimens with controlled defect population and microstructure.The second part was devoted to the multi-scale analysis of the influence of the microstructure on the high cycle fatigue behavior. The impact of microstructural specificities due to the LPBF process was particularly investigated using the previously selected specimens. Moreover, an original approach based on the use of neutron diffraction coupled with numerical models based on an explicit modeling of the microstructure and a crystalline plasticity law, allowed to extend the study of the macroscopic behavior to the analysis of the micromechanical behavior of the 316L LPBF stainless steel.La fabrication additive métallique, et plus particulièrement le procédé de fusion laser sur lit de poudre (LPBF), est de plus en plus répandu dans le milieu industriel. La compréhension de l'impact de ce procédé sur la microstructure et les propriétés des alliages est primordiale pour l’optimisation des propriétés en service des pièces LPBF. D’un point de vue scientifique, les possibilités de contrôle microstructural offertes par ce procédé sont une opportunité pour l’étude de la contribution des différentes échelles de la microstructure au comportement en fatigue des métaux.Les travaux présentés dans cette thèse sont consacrés à la compréhension de l'effet des différents constituants de la microstructure induite par le procédé LPBF sur le comportement en fatigue de l'acier 316L. Cette étude peut être divisée en deux volets majeurs. Le premier concerne l’étude du lien procédé-microstructure. L’effet des paramètres procédés sur les populations de défauts et la microstructure polycristalline a été investigué. De plus, cette étude a été complétée par une analyse de l'effet des traitements thermiques sur la microstructure à plusieurs échelles. Les résultats de ce premier volet ont permis de sélectionner des lots d’éprouvettes de fatigue à populations de défauts et microstructures contrôlées.Le second volet a été consacré à l’analyse multi-échelle de l’influence de la microstructure sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles. L'impact des spécificités microstructurales dues au procédé LPBF a particulièrement été investigué via les lots d’éprouvettes sélectionnés. De plus, une approche originale basée sur l'utilisation de la diffraction de neutrons couplée avec des modèles numériques basés sur une modélisation explicite de la microstructure et une loi de plasticité cristalline, a permis d’étendre l’étude du comportement macroscopique à l'analyse du comportement micromécanique de l'acier 316L LPBF
Etude spectroscopique de la transition d'Anderson avec des atomes ultrafroids dans des potentiels optiques désordonnés
No full textThe Anderson Localization has been intensively studied both theoretically and experimentally since its discovery in 1958. In recent decades, the ultracold atoms emerge as an excellent candidate to perform experiment on the Anderson Localization. The realization of Anderson Localization in 1D and 3D, performed on our setup, has been major breakthroughs on this topic, showing the encouraging potential to study this phenomenon with ultracold atom experiments.Our research has focused on measuring the mobility edge in 3D, which is the energy at which the Anderson Transition occurs and divides the localized and diffusive phases.Previous experiments have shown large discrepancies with numerical predictions, which highlights the need for more accurate measurements. Additionally, the large energy distribution of atoms in disorder in those experiments prevents direct measurement.In this work, we have developed a novel spectroscopic scheme with bichromatic speckles that enables a direct and precise measurement of the mobility edge. We utilize the two hyperfine levels of Rb-87 atoms, making one of them sensitive to disorder and the other free to disorder. RF transfer to the disordered state enables energy-resolved loading, and the bichromatic speckles ensure the long lifetime of disordered state atoms, allowing measurement of the slow diffusion dynamics.Our preliminary results show encouraging transition-like signatures, but further improvements are needed to eliminate defects. Our experiment has the potential to provide significant insights into the nature of Anderson Transition and critical behavior near the mobility edge in 3D.La localisation d'Anderson a été intensivement étudiée tant théoriquement qu'expérimentalement depuis sa découverte en 1958. Au cours des dernières décennies, les atomes ultrafroids sont apparus comme d'excellents candidats pour étudier la localisation d'Anderson. La réalisation de la localisation d'Anderson en 1D et 3D, réalisée sur notre dispositif, constitue une avancée majeure dans ce domaine, montrant le potentiel encourageant pour étudier ce phénomène avec des expériences d'atomes ultrafroids.Notre recherche a porté sur la mesure de la bordure de mobilité en 3D, qui est l'énergie à laquelle la transition d'Anderson se produit et divise les phases localisées et diffusives. Les expériences précédentes ont montré de grandes divergences avec les prévisions numériques, soulignant la nécessité de mesures plus précises. De plus, la grande distribution d'énergie des atomes en désordre dans ces expériences empêche une mesure directe.Dans ce travail, nous avons développé un nouveau schéma spectroscopique avec des speckles bichromatiques qui permet une mesure directe et précise de la bordure de mobilité. Nous utilisons les deux niveaux hyperfins des atomes Rb-87, en rendant l'un sensible au désordre et l'autre libre de désordre. Le transfert RF vers l'état désordonné permet un chargement résolu en énergie et les speckles bichromatiques assurent la longue durée de vie des atomes dans l'état désordonné, permettant la mesure de la dynamique de diffusion lente.Nos résultats préliminaires montrent des signatures de transition encourageantes, mais des améliorations supplémentaires sont nécessaires pour éliminer les défauts. Notre expérience a le potentiel de fournir des informations significatives sur la nature de la transition d'Anderson et du comportement critique près de la bordure de mobilité en 3D
Optimisation de la réalisation d’un élément de compresseur / Etude de l’interaction entre la microstructure du matériau, le procédé de transformation et la performance du produit fini
No full textThis thesis focuses on improving the performance of different elements of an innovative compressor for the automotive industry. The performance of these elements, particularly the rotor, is undoubtedly linked to the microstructure of the material used for manufacture. Under conditions of extreme mechanical stress, this microstructure is strongly influenced by the various parameters linked on the one hand to the nature of the material and on the other hand to the conditions of implementation. Thus, to improve the performance of the product, it is necessary to modify the microstructures of the material by choosing, on the one hand, a reliable material and, on the other hand, by optimizing the parameters of the process. In this regard, different types of polymers are used to manufacture the impeller of a compressor by different additive manufacturing techniques and their performance is studied. The interaction between the polymer microstructure and the performance of the compressor element is studied. For this, a centrifugal compressor is designed based on iterative calculations of a 0D model in combination with loss models. The model can provide a preliminary geometry of the compressor according to the specifications. Then, the 3D geometry of the compressor was optimized by computational fluid dynamics (CFD) to find the best geometry and predict its performance. In addition, the structural aspect of the compressor rotor was analyzed using a numerical model. The microstructure of materials using different analysis and characterization methods has been studied.Cette thèse porte sur l'amélioration des performances de différents éléments d'un compresseur innovant pour l'industrie automobile. Les performances de ces éléments, notamment du rotor, sont sans doute liées à la microstructure du matériau utilisé pour la fabrication. Dans des conditions de contraintes mécaniques extrêmes, cette microstructure est fortement influencée par les différents paramètres liés, d'une part, à la nature du matériau et, d'autre part, aux conditions de mise en œuvre. Ainsi, pour améliorer les performances du produit, il est nécessaire de modifier les microstructures du matériau en choisissant, d'une part, un matériau fiable et, d'autre part, en optimisant les paramètres du procédé. À cet égard, différents types de polymères sont utilisés pour fabriquer la roue d'un compresseur par différentes techniques de fabrication additive et leurs performances sont étudiées. L'interaction entre la microstructure du polymère et les performances de l'élément compresseur est étudiée. Pour cela, un compresseur centrifuge est conçu sur la base de calculs itératifs d'un modèle 0D en combinaison avec des modèles de perte. Le modèle peut fournir une géométrie préliminaire du compresseur selon les spécifications. Ensuite, la géométrie 3D du compresseur a été optimisée par la dynamique des fluides computationnelle (CFD) pour trouver la meilleure géométrie et prédire ses performances. De plus, l'aspect structurel du rotor du compresseur a été analysé à l'aide d'un modèle numérique. La microstructure des matériaux à l'aide de différentes méthodes d'analyse et de caractérisation a été étudiée
Microstructure et résistance à la corrosion d'alliages d'aluminium anodisés et colmatés sans Cr(VI)
No full textAnodizing and sealing are popular to prevent corrosion and improve paint adhesion for aluminium alloys in automotive and aerospace applications. Traditionally used Cr(VI)-based solutions are now prohibited for their toxicity, pushing new Cr(VI)-free formulations. This PhD aimed (1) to propose an intelligent procedure to rank new sealing solutions, (2) to apply this procedure for 2xxx and 7xxx anodized alloys with new sealants and (3) to verify if the alloy microstructure (buried under a 6 µm thick oxide) influences the immersion stability of the oxide. Substrate with 45-min TSA-anodizing was selected because of high corrosion resistance and high porosity, expected to promote initial paint adhesion. A novel accelerated test combining ageing, electrochemical impedance spectroscopy and optical live imaging was proposed for intelligent screening of new sealing solution. Its application to different substrates with similar anodizing and varied sealants, combined with ex situ analysis by SEM-EDS, Raman, XPS, GD-OES and ToF-SIMS, revealed different degradation kinetics but similar degradation mode (by localized oxide attack) for all sealants. Number and size of pits varied for alloys with different distribution of intermetallic particles (IMPs). Coupling in situ microscopy during ageing with ex situ SEM-EDS analysis of the alloy/oxide interface allowed to detect in situ the sites of cathodic reactivity (gas formation) by image analysis and correlate them with buried IMPs. Results demonstrated strong correlation between cathodic sites and buried IMPs position, proving destabilization of the 6 µm thick oxide by buried IMPs, which act as local cathodes.L'anodisation et le colmatage sont répandus pour ralentir la corrosion et améliorer l'adhésion peinture des alliages d'aluminium (applications automobiles ou aéronautiques). Les solutions à base de Cr(VI) traditionnellement employées sont désormais interdites à cause de leur toxicité, favorisant l'émergence de nouvelles formulations sans Cr(VI). Les buts de cette thèse sont (1) de proposer une méthode pour classer intelligemment les nouvelles solutions de colmatages, (2) d'appliquer cette méthode aux alliages d'aluminium (séries 2xxx et 7xxx) anodisés et colmatés avec ces nouvelles solutions et (3) de vérifier si la microstructure de l'alliage (enfouie sous un oxyde épais de 6 µm) influence la stabilité en immersion de l'oxyde. Le substrat TSA-anodisé pendant 45 min a été choisi de par sa bonne résistance à la corrosion et sa forte porosité, dont on peut attendre qu'elle promeuve l'adhésion peinture initiale. Un nouveau test accéléré combinant vieillissement, impédance électrochimique et imagerie optique a été proposée pour classer intelligemment les nouvelles solutions de colmatage. Son application sur différents substrats (même anodisation, colmatage différent), combiné avec des analyses ex situ (MEB-EDS, Raman, XPS, GD-OES, ToF-SIMS), a révélé des cinétiques de dégradations différentes mais un même mode de dégradation (par attaque localisée de l'oxyde) pour toutes les solutions de colmatage. Le nombre et la taille des piqûres variaient pour des alliages avec une distribution de particules intermétalliques (IMPs) différentes. Le couplage de la microscopie in situ pendant le vieillissement avec les analyses ex situ MEB-EDS de l'interface alliage/oxyde a permis de détecter in situ les sites de réactivité cathodiques (formation de gaz) par analyse d'images et de les corréler avec les IMPs enfouies. Les résultats ont démontré une forte corrélation entre la position des sites cathodiques et des IMPs enfouies, prouvant la déstabilisation de l'oxyde (6 µm d'épaisseur) par les IMPs enfouies, ces derniers agissant comme des cathodes locales