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Proceeding ECCOMAS MSF 2023: Multiscale Computational Methods for Solids and Fluids
No full textInternational audienceECCOMAS MSF 2023 is the sixth in the series of International Conferences focusing uponComputational Methods in Solids and Fluids, held every two years in different countries in Europe. Previous meeting have all been organized under umbrella of ECCOMAS, ‘The European Community on Computational Methods in Applied Sciences’, as the sponsor of ECCOMAS conference series. For this particular Conference, we have additional sponsors from the host country, ANUBiH, ‘Academy of Sciences and Arts of Bosnia and Herzegovina’ and from France, IUF, ‘Institut Universitaire de France’. The institutions organizing ECCOMAS MSF 2023 are Faculties of Civil Engineering and of MechanicalEngineering of University of Sarajevo in collaboration with University of Technology Compiegne, a member Alliance of Sorbonne University. The ECCOMAS MSF 2023 is held from 25 to 27 June 2023 incSarajevo, after the short course offered to young participants held from 21 to 23 June 2023. The Conference seeks to provide a platform for learning from some of the worlds' leading specialists in numerical methods, coming from different engineering disciplines and applied mathematic
Les Communs au service d'un numérique plus éthique et soutenable
No full textInternational audienceDans un contexte d’urgence climatique et sociale, les communs, qui se situent entre l’État et le marché, ont toute leur place et leur légitimité (Ostrom, 2010 ; Bollier, 2014). Les communs se définissent comme « des ensembles de ressources en accès partagé et collectivement gouvernés au moyen d’une structure de gouvernance assurant une distribution des droits et des obligations entre les participants (commoners) au commun et visant à l’exploitation ordonnée de la ressource, permettant sa reproduction dans le long terme » (Ostrom, prix Nobel d’économie en 2009, synthétisé par Coriat en 2017). Un commun est dit numérique, « lorsque la ressource est dématérialisée » (Labo Société Numérique). L’objectif de ce panel est de montrer en quoi les Communs peuvent se mettre au service d’un numérique soutenabl
Un système de recommandation de ressources pédagogiques pour les enseignants
No full textThe landscape of education is ever evolving and in recent years, it has been particularly impacted by the pandemic and associated technological developments. In this context, teachers struggle with diverse challenges that impact their professional development and their educational practices. These challenges may concern their own expertise of their courses, the motivation of their learners, and their awareness of the educational environment. They are generally linked to multiple contexts such as the social and cultural contexts of teachers as well as learners, the environmental context, and the educational context. These challenges vary in intensity according to different situations, for example an inexperiencedteacher teaching a specialised course to a difficult audience. The sociocultural settings of teachers can significantly impact on how he or she meets these challenges. The use of pedagogical resources plays a key role in facilitating teaching and learning. Teachers can use or produce such A resource for learners, but they can also use them to answer their own questions. A pedagogical resource can be considered as any teaching material that helps teachers to deliver effective teaching to their learners. In this thesis, we aim to help teachersmeet their challenges by recommending pedagogical resources that consider of their complex and multifaceted context. We focus on the methods of representing and integrating the multiple contexts of teachers. The followed methodology involves ontological modelling thatenables semantic reasoning and has led to the development of the Teacher Sentimental and Collaboration Contexts ontology (TSCCO). This ontology encapsulates the multiple contexts that characterises teachers and aims to facilitate data integration. Realising the recommendations, we have developed the Context-Aware Pedagogical Resource Recommender System (CAPRRS). CAPRRS combines collaborative and content-based filtering techniques with a hybrid contextual filtering approach, guided by the multiple contexts. It uses a combination of two feature selection techniques (variance-based and mutual information) to identify relevant features. Collaborative filtering takes advantage of recorded interaction traces, while content-based filtering considers data describing pedagogical resources, offering more personalised recommendations. The main findings highlight the importance of feature selection and the effectiveness of CAPRRS in providing context-aware recommendations of pedagogical resources. These results contribute to a deeper understanding of the relationships that may exists between teacher preferences, contextual features, and recommender approaches. They contribute to the research domain of both education and recommender systems.Le monde de l’éducation est en constante évolution et ces dernières années, il a particulièrement été impacté par la pandémie et les évolutions technologiques associées. Dans ce contexte, les enseignants doivent faire face à de nombreux défis qui ont des conséquences à la fois sur leur évolution professionnelle et leurs pratiques éducatives. Ces défis peuvent concerner leur propre expertise du domaine enseigné, la motivation des apprenants et la prise en compte de l’environnement éducatif. Ils sont généralement liés à différents contextes tels que le contexte social et culturel de l’enseignant et celui des apprenants, le contexte environnemental et le contexte éducatif. Ces défis varient en intensité selon différentes situations comme par exemple un enseignant sans expérience qui enseigne un cours spécialisé auprès d’un public récalcitrant. Le contexte socioculturel de l’enseignant peut impacter sa façon de relever ces défis. L’usage de ressources pédagogiques joue un rôle majeur pour faciliter l’enseignement et l’apprentissage. Un enseignant peut se saisir ou produire de telles ressources destinées aux apprenants mais également s’en servir pour répondre à ses propres questions. Une ressource pédagogique peut être considérée comme tout matériel didactique qui aide les enseignants à dispenser un enseignement efficace à leurs apprenants. Dans ce travail de thèse, nous avons pour objectif d’aider les enseignants à relever leurs défis au moyen de recommandations de ressources pédagogiques tenant compte de leur contexte qui est complexe et multiple. Nous nous sommes concentrés sur les moyens de représenter et d’intégrer les différents contextes des enseignants. La méthodologie suivie implique une modélisation ontologique permettant un raisonnement sémantique et a permisle développement de l’ontologie du Contexte Sentimental et de Collaboration de l’Enseignant (TSCCO). Cette ontologie encapsule les différents contextes caractérisant les enseignants et vise à faciliter l’intégration des données. Pour effectuer les recommandations, nous avons développé un Système de Recommandation de Ressources Pédagogiques Contextuelles (CAPRRS). CAPRRS combine des techniques de filtrage collaboratif et de filtrage basé sur le contenu avec une approche hybride de filtrage contextuel, guidée par différents contextes. Il s’appuie sur l’association de deux méthodes de sélection de caractéristiques (la variance et l’information mutuelle) afin d’identifier les caractéristiques pertinentes. Le filtrage collaboratif tire parti des traces d’interaction enregistrées, tandis que le filtrage basé sur le contenu prend en compte les données décrivant les ressources pédagogiques, offrant ainsi des recommandations plus personnalisées. Les principales conclusions soulignent l’importance de la sélection des caractéristiques et de l’efficacité de CAPRRS dans la fourniture de recommandations de ressources pédagogiques conscientes du contexte. Ces résultats contribuent à une compréhension plus approfondie des relations qui peuvent exister entre les préférences des enseignants, les caractéristiques contextuelles et les approches de recommandation. Ils contribuent à la fois aux recherches en éducation et en systèmes de recommandation
Prise de décision sûre et robuste pour les véhicules autonomes en milieu urbain hautement dynamique et contraint
No full textAutonomous Vehicles (AVs) bring exciting new perspectives in term of urban mo-bility and road safety. Autonomous navigation in urban environments faces a set of complex challenges. The first one involves controlling AVs in diverse road infrastruc-tures, which include roundabouts and T-intersections. Effective control of these road nodes is crucial to improve the traffic flow and safety (reducing the number of accidents). These potential traffic bottlenecks can be either signalized, clearly indicating the right of way for the AV, or unsignalized, leaving the decision on the most desirable behavior to the AV. Among these intersections, the unsignalized roundabout is known to be one of the most complex nodes because crossing it requires mastering most of the maneu-vers that an AV must perform during urban navigation (e.g., merging, lane-keeping, lane-changing), all while following a curved (non-straight) path during the sequence of maneuvers. The second challenge concerns the dynamic aspect of these environments. They can be dense and heterogeneous (e.g., the presence of vehicles and cyclists), requi-ring the AV to anticipate user intentions and respond to unforeseen situations. This PhD thesis, conducted under a CIFRE agreement, addresses several "use cases" highlighted by Sherpa Engineering for safe and flexible navigation in a dynamic and constrained urban environment. The main objective is to propose a control architecture that can handle complex situations/environments, such as those characterizing the crossing of a roundabout with dense traffic (which corresponds to the main use case investigated during this PhD thesis). This thesis specifically focuses on studying the safety of deci-sions made by AVs when navigating fully autonomously in these complex environments. It introduces a specific strategy for navigating such unsignalized infrastructures, based on a control architecture called MRAM-CS (Multi-Risk Assessment and Management Control Strategy), which enables the AV to apply an adaptive trajectory computed in real-time. This strategy relies mainly on flexible and safe trajectory generation modules (optimized with a multi-criteria function) and new metrics for evaluating and managing multi-risk situations encountered by the AV. These metrics ensure continuous monito-ring of the dynamic environment surrounding the AV, allowing it to travel while always maintaining a safe distance margin from dynamic elements. In addition, a software architecture has been implemented to test the proposed strategy through simulations and real vehicle tests.Les véhicules autonomes (VAs) ouvrent de nouvelles perspectives passionnantes en matière de mobilité urbaine et de sécurité routière. La navigation autonome en milieu urbain est confrontée à un ensemble de défis complexes. Le premier de ces défis correspond au contrôle des VAs dans des infrastructures routières diverses, notamment, parce qu’elles sont composées de multiples types d’intersections, telles que les ronds-points et/ou les croisements en T. Un contrôle efficace de ces nœuds routiers est indispensable si l’on souhaite rendre le trafic routier plus fluide et sûr (réduction du nombre d’accidents). Ces potentiels goulots d’étranglement du trafic routier peuvent être soit, signalisées et indiquer clairement le droit de passage au VA, soit, non signalisées, laissant ainsi le soin au VA de décider du comportement le plus souhaitable à adopter. Parmi ces intersections, le rond-point non signalisé est réputé pour être parmi les nœuds les plus complexes, parce que son franchissement impose la maîtrise de la plupart des manœuvres qu’un VA doit effectuer lors d’une navigation en milieu urbain (e.g., insertion, maintien sur la voie, changement de voie), tout en ayant un déplacement courbe (non rectiligne) durant la succession des manœuvres. Le second défi concerne quant à lui le volet dynamique de ces environnements. En effet, ils peuvent être denses et hétérogènes (e.g., présence de véhicules et/ou de cyclistes), exigeant que le VA anticipe les intentions de ses usagers et réagisse aux situations imprévues. Cette thèse, réalisée dans le cadre d’un contrat CIFRE, doit répondre à un certain nombre de « cas d’usage », mis en exergue par Sherpa Engineering, dans le cadre d’une navigation sûre et flexible dans un milieu urbain dynamique et contraint. L’objectif principal est de proposer une architecture de contrôle/commande pouvant gérer des situations/environnements complexes, comme ceux caractérisant le franchissement d’un rond-point avec un trafic routier dense (qui correspond au cas d’usage principal investigué durant cette thèse). Cette thèse vise plus particulièrement à étudier la sûreté des décisions prises par les VAs lorsqu’ils naviguent de manière complètement autonome dans ces environnements complexes. Elle propose une stratégie spécifique pour le franchissement de ce type d’infrastructures non signalisées, reposant sur une architecture de contrôle/commande nommée MRAM-CS (Multi-Risk Assessment and Management Control Strategy), qui permet au VA d’appliquer une trajectoire adaptative calculée en temps réel. Cette stratégie s’appuie principalement sur des modules de génération de trajectoires flexible et sûre (optimisée avec une fonction multi-critères) ainsi que sur de nouvelles métriques d’évaluation et de gestion des situations multi-risques rencontrées par le VA. Ces métriques garantissent une surveillance continue de l’environnement dynamique entourant le VA, lui permettant de circuler tout en maintenant constamment une distance de sûreté avec les éléments dynamiques autour. De plus, une architecture logicielle a également été mise en place afin de tester la stratégie proposée via des simulations et des tests sur véhicule réel
Ordonnancement de sillons ferroviaires périodiques avec affectation de voies à l’échelle mésoscopique
No full textThe Infrastructure Manager SNCF Réseau produces train timetables on a yearly basis, to allow trains circulation fulfilling a mobility demand from the Transport Organisation Authority : this is a periodic slot scheduling task. This PhD project aims at providing a decision-aid tool to the timetable planners. We focus on a capacity structuration phase: we look for a periodic scheduling fulfilling a slots demand and satisfying the safety constraints arising from rail operations. We propose two methods to solve this problem. The first method is based on an Integer Linear Programming model inspired from the literature and that we decomposed to ease the solution search. The timetable determination is then made before the tracks assignment. A conflict evaluation function that does not require explicit tracks assignment knowledge is used to obtain conflict-free timetables for which a tracks assignment is reachable. We solve the conflicts of challenging instances with a constructive heuristic and a tabu search. The second method relies on a Constraint Programming model that we use to optimize the turnover time of rolling stock at terminus stations. We conceive filtering algorithms to improve algorithms that maintain the arc-consistency of precedence and disjunctive constraints of the problem, all having a periodic aspect. We propose lower bounds based on the cost contribution of slots subsets to the objective function in order to improve the optimality proof. Finally, we present branching strategies and a Branch-and-Check procedure to improve the resolution performance. We test these approaches on fictive instances of the problem and on the Savoie area around Chambéry.Le Gestionnaire d’Infrastructure SNCF Réseau produit annuellement un ordonnancement de sillons pour permettre la circulation de trains répondant à une demande des Autorités Organisatrices de Transports. Cette thèse s’inscrit dans une démarche d’aide à la décision pour les chargés d’études horaires produisant ces sillons. Nous traitons une phase de structuration : il s’agit de trouver, s’il existe, un ordonnancement périodique répondant à une demande de sillons et respectant les contraintes de circulation. Nous proposons deux méthodes pour résoudre ce problème. La première méthode se base sur un modèle en Programmation Linéaire en Nombres Entiers inspiré de la littérature et décomposé pour faciliter sa résolution. La grille horaire est décidée, suivie de l’affectation de voies. Une fonction d’évaluation de conflits entre sillons sans connaître l’affectation de voies permet de construire une grille horaire garantissant une affectation de voies compatibles. Nous résolvons les conflits des instances difficiles avec une heuristique constructive et une recherche tabou. La deuxième méthode s’appuie sur un modèle en Programmation Par Contraintes optimisant le temps de retournement des rames en gares terminus. Nous concevons des algorithmes de filtrage améliorant la propagation des contraintes périodiques de précédence et disjonctives. Nous proposons des bornes inférieures basées sur la contribution de sous-ensembles de sillons à la fonction objectif pour améliorer la preuve d’optimalité. Nous présentons une procédure de Branch-and-Check accélérant la résolution. Nous testons ces approches sur des instances fictives du problème et sur l’Étoile de Savoie autour de Chambéry
Evaluation of Photocatalytic Activity and Electrochemical Properties of Hematite Nanoparticles
No full textInternational audienceThe symmetric nano morphologies, asymmetric electronic structures, and as well as the heterojunctions of the developed photocatalytic systems perform a vital role in promoting light absorption, separation of electron and hole pairs and charge carrier transport to the surface when exposed to near-infrared (NIR) light. In this present work, we synthesized hematite (α-Fe2O3) nanoparticles (NPs) by a facile hydrothermal method and studied their structural, optical, and photocatalytic properties. Powder X-ray diffraction (XRD) confirmed the rhombohedral phase of the α-Fe2O3 NPs, and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was used to investigate symmetric and asymmetric stretching vibrations of the functional groups on the surface of the catalysts. The optical bandgap energy was estimated to be 2.25 eV using UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS) and scanning electron microscopy (SEM) images indicated sphere like morphology. The oxidation and reduction properties of α-Fe2O3 NPs were analyzed by cyclic voltammetry (CV). The α-Fe2O3 NPs were utilized for the degradation of methylene blue (MB) dye under natural sunlight. The experimental results demonstrate that the degradation efficiency was achieved at 33% in 2 h, and the pseudo-first-order rate constant was calculated to be 0.0033 min−1
Sensor to Electronics Applications of Graphene Oxide through AZO Grafting
No full textInternational audienceGraphene is a two-dimensional (2D) material with a single atomic crystal structure of carbon that has the potential to create next-generation devices for photonic, optoelectronic, thermoelectric, sensing, wearable electronics, etc., owing to its excellent electron mobility, large surface-to-volume ratio, adjustable optics, and high mechanical strength. In contrast, owing to their light-induced conformations, fast response, photochemical stability, and surface-relief structures, azobenzene (AZO) polymers have been used as temperature sensors and photo-switchable molecules and are recognized as excellent candidates for a new generation of light-controllable molecular electronics. They can withstand trans-cis isomerization by conducting light irradiation or heating but have poor photon lifetime and energy density and are prone to agglomeration even at mild doping levels, reducing their optical sensitivity. Graphene derivatives, including graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO), are an excellent platform that, combined with AZO-based polymers, could generate a new type of hybrid structure with interesting properties of ordered molecules. AZO derivatives may modify the energy density, optical responsiveness, and photon storage capacity, potentially preventing aggregation and strengthening the AZO complexes. They are potential candidates for sensors, photocatalysts, photodetectors, photocurrent switching, and other optical applications. This review aimed to provide an overview of the recent progress in graphene-related 2D materials (Gr2MS) and AZO polymer AZO-GO/RGO hybrid structures and their synthesis and applications. The review concludes with remarks based on the findings of this study
Study on the in situ strengthening and toughening mechanism of H13 tool steel/WC-12Co composite using laser-based directed energy deposition
No full textInternational audienceTo overcome the unworkability of hot work molds in conventional manufacturing, laser additive manufacturing (AM) is widely adopted to print molds/dies with complex internal structures. However, in the AM process, some hot work steels easily crack (e.g., H11 and H13 tool steel) or exhibit dissatisfactory wear resistance (e.g., MS1 maraging steel). To tackle this issue, toughened functionally graded metal matrix/ceramic composite materials can be fabricated on existing molds by laser directed energy deposition (L-DED). Contrary to previous studies that clad Co on WC to avoid the decomposition of ceramic, in this work, we innovatively utilized a type of WC-12Co powder with a substructure to accelerate its decomposition and improve the toughness of composites. It was found that the unmelted tens-micrometer-magnitude WC-12Co powder and in situ synthesized nano WC coexist in the laser-deposited H13 steel/WC-12Co composites to act as the reinforcement phase. Particularly, all the brittle phases (WC and FexWxC) are wrapped by soft γ phases, alleviating the coefficient of thermal expansion (CET) mismatch between materials and the residual stress generated by laser AM. Consequently, defect-free deposits with varied WC contents are manufactured by L-DED and exhibit high hardness and superior wear resistance at both room and elevated temperatures due to the second phase and grain refinement strengthening mechanisms. These findings provide a disparate metal matrix composite design route for laser additive manufacturing to improve the toughness of metal matrix/ceramic composite materials and obtain exceptional performance
Ce que l’enquête fait aux problèmes : problématiser l’IA à partir de ses pratiques
No full textInternational audienc
Méthode eulérienne faiblement diffuse appliquée à un modèle totalement conservatif pour la simulation des écoulements multifluides
No full textIn this thesis, we develop a numerical method suitable for the simulation of immiscible compressible fluid flows. To model these flows, we analyse an original fully conservative system with six equations, dosed by a stiffened-gas state equation and a pressure equilibrium equation. We also introduce a numerical scheme of order 2, in space and time, specialy designed for capturing interfaces between fluids in multi-dimensional configurations. To each order 2, we are developing a multidimensional slope reconstruction method based on the stability criterion : local extremum diminishing (LED). The order 2 scheme associated with the totaly conservative model leads to the appearance of oscillations in the pressure profiles. To avoid these spurious oscillations, we demonstrate a set of essential properties. First, we find stability conditions of the CFL type, imposed by the slope reconstructions to ensure the positivity of the internal energy. Finally, we develop a single-step numerical method adapted to the simulation of flows involving more than two fluids. All the results presented in this document are illustrated by test cases, in one, two or three dimensions of space.Dans ce manuscrit, nous développons une méthode numérique adaptée à la simulation d’écoulements de fluides compressibles non miscibles. Pour modéliser ces écoulements, nous analysons un système totalement conservatif original comptant six équations, ferme par une équation d’état stiffened-gas et une équation d’équilibre en pression. Nous introduisons également un schéma numérique d’ordre 2, en espace et en temps, spécialement conçu pour la capture des interfaces entre les fluides dans des configurations à plusieurs dimensions. Pour atteindre l’ordre 2, nous mettons au point une méthode de reconstruction de pente multidimensionnelle basée sur le critère de stabilité : local extremum diminishing (LED). Le schéma d’ordre 2 associé au modèle totalement conservatif entraine l’apparition d’oscillations dans les profils de pression. Pour éviter ces oscillations parasites, nous démontrons un ensemble de propriétés essentielles. Tout d’abord, nous trouvons des conditions de stabilité, de type CFL, imposées par les reconstructions de pente. Puis, nous démontrons un théorème garantissant la consistance entre l’équation d’énergie et le transport des fractions volumiques. Ensuite, nous proposons une reconstruction de la pression en deux temps pour assurer la positivité de l’énergie interne. Enfin, nous développons une méthode numérique à une seule étape adaptée à la simulation d’écoulements faisant intervenir plus de deux fluides. L’ensemble des résultats présentés dans ce document est illustré par des cas test, à une, deux ou trois dimensions d’espace