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What do I look like? A Conditional GAN Based Robot Facial Self-Awareness Approach
No full textInternational audienc
First Attempt of Gender-free Speech Style Transfer for Genderless Robot
No full textInternational audienc
Analytic description and optimization of magneto-optical Kerr setups with photoelastic modulation
No full textInternational audienceInstruments based on the magneto-optical Kerr effect are routinely used to probe surface magnetic properties. These tools rely on the characterization of the polarization state of reflected light from the sample to collect information on its magnetization. Here, we present a theoretical optimization of common setups based on the magneto-optical Kerr effect. A detection scheme based on a simple analyzer and photodetector and one made from a polarizing beam splitter and balanced photodetectors are considered. The effect of including a photoelastic modulator (PEM) and a lock-in amplifier to detect the signal at harmonics of the modulating frequency is studied. Jones formalism is used to derive general expressions that link the intensity of the measured signal to the magneto-optical Fresnel reflection coefficients for any orientation of the polarizing optical components. Optimal configurations are then defined as those that allow measuring the Kerr rotation and ellipticity while minimizing nonmagnetic contributions from the diagonal Fresnel coefficients in order to improve the signal-to-noise ratio (SNR). The expressions show that with the PEM, setups based on polarizing beam splitters inherently offer a twofold higher signal than commonly used analyzers, and the experimental results confirm that the SNR is improved by more than 150%. Furthermore, we find that while all proposed detection schemes measure Kerr effects, only those with polarizing beam splitters allow measuring the Kerr rotation directly when no modulator is included. This accommodates, for instance, time-resolved measurements at relatively low laser pulse repetition rates. Ultrafast demagnetization measurements are presented as an example of such applications
A Progressive Damage Modelling of Glass/Epoxy Cylindrical Structure Subjected to Low-Velocity Impact
No full textInternational audienceDue to the harshness and unpredictability of the tidal site environment, the damage induced by an accidental impact should be considered in the certification of composite cylindrical structures intended to be used in the design of the composite MJM tidal turbine concept. The first part of this paper deals with the effect of different failure criteria based on quadratic stress functions on the low-velocity impact response of thick filament wound glass/epoxy cylindrical structures. A user-defined material model (VUMAT) applied to three-dimensional solid elements was implemented into the finite element software Abaqus-Explicit to explore the effect of failure criteria on the predicted dynamic response with intralaminar damage. The investigated failure criteria include the two-dimensional Hashin criteria presented by Hashin in 1973 and extended to the three-dimensional case by including analytically the out-of-plane stress terms (criteria denoted “Hashin 3D”), the three-dimensional Hashin criteria described by Hashin in 1980 (criteria denoted “Hashin 3D 1980”), the Puck matrix transverse criterion coupled to Hashin criteria (criteria denoted “Hashin-Puck”) and Chang-Chang criteria (criteria denoted “Chang & Chang 1987”). The intralaminar damage model includes damage onset based on quadratic failure criteria, damage evolution, and element deletion from the solid mesh. FEA analyses are carried out with different low-level impact energies. The numerical results show different impact responses as well as the damage characteristics particularly the matrix cracking through the thickness. In the second part the bilinear cohesive zone model (CZM) is employed for modelling the interlaminar damage. The combination of the intralaminar damage model with the interlaminar model is applied using an uncoupled methodology. By comparison with the experimental force–time curves, interface properties used in the cohesive model have been estimated numerically using a reverse methodology and a baseline FEA model. The modelling approach has proven to be capable of reproducing experimental results with good accuracy. The modelling outcomes and predicted damage are therefore intended to be applied in the design loop and development of the MJM tidal turbine prototype where thick filament wound glass/epoxy cylinders are subjected to low-velocity stones impact
Physique et application d'une source cohérente femtoseconde à 32.8 nm par interaction laser-plasma
No full textCollisionally-pumped plasma-based soft X-ray lasers in optical field ionization regime are obtained by focusing an ultra-intense infrared laser pump pulse into a gas target. The interaction generates a plasma column in population inversion. In this thesis, we are interested in the 3d^{9}4d -> 3d^{9}4p transition of nickel-like krypton ion at 32,8 nm. The seeding of this amplifying medium by an external harmonic source considerably improves the spatial properties of the radiation while taking advantage of the energetic qualities of the amplifier.Thanks to the implementation of a plasma channel to guide the pump beam, recent research has made it possible to operate at electron densities close to 10^20 cm^-3. These conditions are extremely beneficial since the more frequent collisions favor population inversion and lead to increased gains. At the same time, these collisions cause an overionization of the lasing ion and thus an early interruption of the gain. Simulations have shown a consequent decrease of the soft X-ray laser pulse duration at high densities. Within the framework of this thesis, the development of a single-shot diagnostic to measure the temporal profile of the pulse allowed to demonstrate this result experimentally : limited to the picosecond at low densities, durations of 520 fs RMS, in agreement with Maxwell-Bloch simulations, have been measured at 8x10^19 cm^-3.This thesis also enabled to overcome the natural dispersion of the plasma which intrinsically causes a desynchronization between the harmonics and the gain region. The compensation of plasma dispersion, essential at high densities, has been achieved by harnessing spatio-temporal couplings and has allowed a significant improvement of the source performance with notably a better energy extraction. It was also demonstrated that the pulse duration could be kept constant along propagation at values as low as 350 fs RMS.All these improvements offer perspectives for many applications such as second harmonic generation in the soft X-rays, also explored in this manuscript.Les lasers XUV collisionnels en régime d’ionisation par le champ sont obtenus en focalisant une impulsion laser pompe infrarouge ultra-intense dans une cible gazeuse, ce qui génère une colonne de plasma en situation d'inversion de population. Dans cette thèse, on s’intéresse à l’émission de la transition 3d^{9}4d -> 3d^{9}4p du krypton IX nickelloïde à 32,8 nm. L’injection de ce plasma amplificateur par une source harmonique externe améliore considérablement les propriétés spatiales du rayonnement tout en tirant profit des qualités énergétiques de l’amplificateur.Grâce à l'implémentation d'un canal plasma permettant le guidage de l'impulsion pompe, de récentes recherches ont permis de travailler à des densités électroniques proches de 10^20 cm^-3. Ces conditions sont extrêmement favorables puisque les plus fréquentes collisions électrons-ions favorisent l'inversion de population, ce qui mène à des gains accrus. Dans le même temps, ces collisions provoquent une surionisation de l'ion lasant et donc une interruption anticipée du gain. Des simulations ont montré que cette diminution conséquente de la durée de vie du gain se répercutait sur la durée d'impulsion à 32,8 nm. Dans le cadre de cette thèse, le développement d'un diagnostic mono-tir de mesure du profil temporel de l'impulsion a permis de démontrer expérimentalement ce résultat : limitées à la picoseconde à basses densités, des durées de 520 fs RMS, en accord avec des simulations Maxwell-Bloch, ont ainsi pu être mesurées à 8x10^19 cm^-3.Cette thèse a également permis de dépasser une autre limite : la dispersion naturelle du plasma qui provoque intrinsèquement une désynchronisation entre l'harmonique XUV injectée et la zone de gain. La compensation de ce phénomène, indispensable à haute densité, a été réalisée grâce à l'introduction de couplages spatio-temporels dans le faisceau pompe et a permis une amélioration significative des performances de la source avec notamment une meilleure extraction de l'énergie. Il a également été démontré que la durée d'impulsion pouvait être maintenue constante au cours de la propagation à des valeurs aussi faibles que 350 fs RMS.L'ensemble de ce travail offre des perspectives pour bon nombre d'applications, telle que la génération de seconde harmonique dans l'XUV également explorée dans ce manuscrit
Modélisation numérique de l'usure par fretting : utilisation d'une méthode de saut de cycle adaptative
No full textInternational audienceDes simulations numériques par éléments finis sont effectuées pour quantifier l'usure générée par un grand nombre de cycles de fretting pour un contact cylindre/plan. Pour accélérer les calculs, on a recours à une méthode de saut de cycles. Dans un premier temps, le saut de cycles est choisi constant. Une procédure de saut de cycle adaptatif est ensuite proposée et testée, conduisant à des résultats cohérents avec les observations expérimentales mais produisant dans certains cas des oscillations indésirables des solutions numériques
Modélisation des effets de fluides externes et internes sur le comportement dynamique des dirigeables flexibles
No full textThis PhD thesis deals with the modeling and simulation of fluid-structure interactions between a flexible airship, an external flow and an internal lifting gas. The fluid is considered as potential due to the large size of the airships. The potential flow is solved on a mesh of the fluid-structure interface using the Boundary Element Method, and the work of the associated forces is obtained using the Finite Element Method. The fluid equations are expressed in an Arbitrary Lagrangian-Eulerian formalism. In order to calculate on an invariant reference mesh, we consider large rigid body motions (rotations and translations) to which are added small rigid body motions and small deformations with respect to which the fluid problem is linearized. This leads in practice to differentiate the operators of the Boundary Element Method to characterize the kinematics of the fluid and the operators of the Finite Element Method to determine the associated forces exerted on the fluid-structure interface, in order to take into account the perturbations in the fluid domain related to the movements of the interface. The linearization allows to express the fluid forces using added mass, gyroscopic and stiffness operators, proportional respectively to the acceleration, velocity and displacements of the interface. In addition, a simplified fin model based on Theodorsen theory is used to include their lift in the model.The structural part of the problem is modeled using the Finite Element Method for a membrane. The membrane is prestressed by the static pressure of the internal fluid and the external flow. The fluid-structure model thus obtained is used to study the stability of such a coupled fluid-structure system on an airship test case. The fluid-structure operators are used to obtain the eigenvalues of the system at various speeds of the airship. The fluid-structure problem is expensive to solve since the matrices of the Boundary Element Method are full and to reduce the size of the problem, the latter is projected on a reduced basis of the structure modes in vacuum. We observe that beyond a critical velocity, a risk of divergence by flutter arises.Finally, the added mass obtained by the potential flow model is compared with experimental results obtained with a rigid model oscillating rotationally in a fluid tank at rest. By varying the oscillation frequency of the model, the density and the viscosity of the fluid, it was possible to characterize the order of magnitude of the viscous forces compared to the inertial forces of the fluid predicted for a potential fluid as a function of the Stokes number.Cette thèse de doctorat porte sur la modélisation et la simulation des interactions fluide-structure entre un dirigeable souple, un écoulement externe et un gaz porteur interne. On considère que le fluide est potentiel du fait de la grande taille des dirigeables. L’écoulement potentiel est résolu sur un maillage de l’interface fluide-structure grâce à la Méthode des Éléments de Frontière, et le travail des efforts associés est obtenu par la Méthode des Eléments Finis. Les équations du fluide sont exprimées dans un formalisme Arbitrairement Lagrangien-Eulérien. Afin de se ramener à des calculs sur un maillage de référence invariant, on considère de grands mouvements d'ensemble (rotations et translations) auxquels s’ajoutent de petits mouvements de corps rigides et de petites déformations par rapport auxquels le problème fluide est linéarisé. Cela conduit en pratique à différencier les opérateurs de la Méthode des Éléments de Frontière pour caractériser la cinématique du fluide ainsi que les opérateurs de la Méthode des Eléments Finis pour déterminer les efforts associés exercés sur l’interface fluide-structure, ceci afin de prendre en compte les perturbations dans le domaine fluide liées aux mouvements de l’interface. La linéarisation permet d'exprimer les efforts du fluide à l’aide d’opérateurs de masse, gyroscopique et de raideur ajoutés, proportionnels respectivement à l’accélération, la vitesse et les déplacements de l’interface. De plus, un modèle simplifié d’ailerons basé sur la théorie de Theodorsen est utilisé afin d'ajouter leur portance au modèle.La partie structure du problème est modélisée à partir de la Méthode des Eléments Finis appliquée à une membrane. Celle-ci est précontrainte par la pression statique du fluide interne et de l’écoulement externe. Le modèle fluide-structure ainsi obtenu est utilisé pour étudier la stabilité d'un tel système couplé fluide-structure sur un cas test de dirigeable. Les opérateurs fluide-structure permettent d’obtenir les valeurs propres du système pour diverses vitesses du dirigeable. Le problème fluide-structure est coûteux à résoudre car matrices de la Méthode des Éléments de Frontière sont pleines, et pour réduire la taille du problème, celui-ci est projeté sur une base réduite des modes de la structure dans le vide. Au-delà d’une vitesse critique, on constate qu’un risque de divergence par flottement apparaît.Enfin, la masse ajoutée obtenue par le modèle d’écoulement potentiel est comparée avec des résultats expérimentaux obtenus à partir d’une maquette rigide oscillant en rotation dans une cuve de fluide au repos. En faisant varier la fréquence d’oscillation de la maquette, la densité et la viscosité du fluide, on a pu caractériser, en fonction du nombre de Stokes, l’ordre de grandeur des efforts visqueux relativement aux efforts inertiels du fluide prédits pour un fluide potentiel