HAL Arts et Métiers
Not a member yet
14127 research outputs found
Sort by
A Tool for the 3D Spatio-Temporal Structuring of Historic Building Reconstructions
No full textThe difficulty in the description, the analysis and the comprehension of cultural heritage often stands on the fact that buildings undergo numerous changes over time. Three factors condition the knowledge of historical heritage. Firstly, 3D reconstructions of heritage buildings focus normally on existing states and not on the management of historical evolutions. Secondly, if on one side iconographic sources are generally used like visual memory of a building temporal state to be restored graphically, on the other side few works today focus on the use of all metric and visual information contained in sources. At last, iconographic documentation concerning building past states is sometimes contradictory, dubious and incomplete. As a consequence, in 3D reconstructions uncertainties, contradictions and gaps in information should be highlighted. We present a methodological approach basing on the existing iconographic corpus for the analysis and the 3D management of building transformations. This approach joins three main aspects in a complete workflow. Firstly, it concerns the spatial and temporal referencing of 2D iconographic sources for the 3D reconstruction of disappeared building states. Secondly, it allows the analysis of building transformations by means of a temporal state distribution. Lastly, it uses spatial relations established between 2D iconography and 3D representation for the visual browsing of information based on spatiotemporal criteria. In particular, in this paper we detail the interface developed in order to accomplish multiple related tasks concerning the spatio-temporal structuring of the morphology to be reconstructed
On the magnetic and magnetocaloric features of La 2 / 3 Sr 1 / 3 MnO3-based materials: From bulk to nano
No full textInternational audienc
Efficacy and safety of ureteroscopy in children with lower pole renal stones : a machine learning predictive model from the EAU section of endourology
No full textInternational audienceIntroduction The rising incidence of kidney stone disease in children presents growing clinical challenges, particularly in managing lower pole (LP) calculi, which are anatomically difficult to treat. Flexible ureteroscopy with laser lithotripsy (fURSL) has emerged as a preferred minimally invasive treatment. However, surgical outcomes remain variable, especially in the paediatric LP stone cohort. This study aimed to apply machine learning (ML) techniques to predict surgical outcomes based on preoperative characteristics and identify key predictors of incomplete stone clearance. Materials and methods A retrospective analysis was conducted on paediatric patients (≤ 16 years) who underwent fURSL between January 2017 and December 2021 across eight tertiary centres. From a multicentre database of 280 patients, 91 with isolated LP stones were selected. Preoperative, intraoperative, and postoperative variables were analysed. Fifteen ML models—including ensemble algorithms and a multitask neural network—were developed to predict LP stone presence and postoperative outcomes. Model performance was evaluated using accuracy, precision, recall, F1-score, and SHAP (SHapley Additive exPlanations) values for interpretability. Results LP stones were present in 32.5% of cases and were associated with older age, solitary stones, and higher stone burden. Random Forest outperformed all other models (validation accuracy: 80.95%; F1-score: 76.67%), followed by Gradient Boosting. SHAP analysis identified stone number, total stone burden, age, and operative time as top predictors. LP stones were associated with a higher rate of residual fragments (RF) and lower need for preoperative stenting or ureteral access sheath use. Infectious and bleeding complications were less frequent in the LP group. Conclusion fURSL is safe and effective in children with LP stones, though incomplete stone clearance remains a challenge. ML models demonstrated strong predictive performance and could support preoperative risk stratification. Further external validation and prospective studies are warranted to refine predictive tools for clinical use
Structural evolution of iron oxides melts at Earth's outer-core pressures
No full textOxygen and other light elements comprise up to 5 wt% of the Earth's outer-core, and may significantly influence its physical properties and the operation of the geodynamo. Here we report in situ x-ray diffraction measurements of Fe, Fe + 4.5 FeO (atomic proportion), and Fe2O3 melts at 177-438 GPa, achieved using laser-driven shock compression at an x-ray free-electron laser. The melts exhibit Fe-O coordination numbers between 4.0(0.4) and 4.5(0.4), indicating predominantly four-fold coordination environments. These coordination states are significantly smaller than those of Fe-bearing lower-mantle phases such as bridgmanite and ferropericlase. Shorter Fe-Fe interatomic distances in compressed iron oxide melts drive the denser packing relative to ambient melts, while the structural differences between Fe + 4.5 FeO and Fe2O3 melts under shock indicate that the oxidation state modulates oxygen solubility in liquid Fe. At around 177 GPa (380 km below the core-mantle boundary), Fe2O3 melts exhibit higher Fe-O coordination, suggesting that local variations in oxygen content could contribute to the stratification in the uppermost outer-core inferred from seismological and geomagnetic observations
Méthode algorithmique pour le calcul d'un self-motion manifold
No full textInternational audienceThe poster presents an algorithmic method for calculating self-motion manifolds (SMM) of a serial poly-articulated robot with pivot joints. The study focuses on a 3-axis flat-bed robot of 6 meters with a final tolerance of 1 millimeter. The hypotheses include knowledge of direct kinematics and no knowledge of inverse kinematics. The objective is to determine configurations that allow reaching a target point without using inverse kinematics. Two algorithms are used: the first provides an approximate general solution, while the second, applied to each point obtained by the first, uses a random walk to project the results and ensure the desired tolerance. The methods include calculating time and memory complexity, as well as increasing the dimensions of the work and configuration spaces. The results show a coverage rate of over 90% and a computation time of a few tens of seconds, with a comparison to MOGA and GEMES methods. The conclusions highlight the advantages of the method, including the comprehensiveness of the results, acceptable computation time, and low tolerance, along with prospects for sensitivity studies and automation of algorithm parameter settings. The Cifre thesis is funded by PolyFlyx and partially subsidized by ANRT, with ANR funding as part of the France 2030 program.Le poster présente une méthode algorithmique pour le calcul des self-motion manifolds (SMM) d'un robot poly-articulé sériel avec liaisons pivots. L'étude se concentre sur un robot plan à 3 axes de 6 mètres avec une tolérance finale de 1 millimètre. Les hypothèses incluent la connaissance de la cinématique directe et l'absence de connaissance de la cinématique inverse. L'objectif est de déterminer les configurations permettant d'atteindre un point objectif sans utiliser la cinématique inverse. Deux algorithmes sont utilisés : le premier fournit une solution générale approchée, tandis que le second, appliqué sur chaque point obtenu par le premier, utilise une marche aléatoire pour projeter les résultats et garantir la tolérance souhaitée. Les méthodes incluent le calcul de la complexité temporelle et mémoire, ainsi que l'augmentation de la dimension des espaces de travail et des configurations. Les résultats montrent un taux de couverture supérieur à 90 % et un temps de calcul de quelques dizaines de secondes, avec une comparaison aux méthodes MOGA et GEMES. Les conclusions soulignent les avantages de la méthode, notamment la globalité des résultats, un temps de calcul acceptable et une faible tolérance, ainsi que des perspectives d'étude de sensibilité et d'automatisation des réglages des paramètres de l'algorithme. La thèse Cifre est financée par PolyFlyx et partiellement subventionnée par l'ANRT, avec un financement ANR dans le cadre du programme France 203
Microstructure, des propriétés mécaniques et tribologiques de l'acier H13 traité par fusion laser sur lit de poudre avec contrôle thermique in-situ
No full textLaser powder bed fusion (LPBF) offers significant potential for manufacturing complex structures with high dimensional accuracy, attracting widespread interest in the die and mold industry. AISI H13 steel, a representative hot work tool steel, is extensively used in this field due to its high strength, hardness, and resistance to wear and thermal degradation. However, its susceptibility to cracking during LPBF processing, caused by high residual stress, remains a major challenge. Preheating the substrate is an effective strategy to reduce residual stress and mitigate cracking, but it also induces in-situ heat treatment effects, influencing the microstructure and mechanical properties. To optimize LPBF-processed H13 steel for die and mold applications, it is crucial to understand how preheating temperature affects microstructure evolution and mechanical performance, particularly wear and tensile properties.In this study, H13 steel specimens with relative densities exceeding 99.9% were fabricated via LPBF at different preheating temperatures. The microstructural evolution during LPBF was analyzed, along with its influence on wear behavior under varying applied loads and tensile properties. The correlation between microstructure and mechanical performance was further explored to design an optimal heat treatment strategy for enhancing hardness and wear resistance.Increasing the preheating temperature from 200°C to 500°C reduced retained austenite (γR) content. In the 200°C preheated (200PH) sample, intracellular γR fully transformed into martensite during cooling. In contrast, in the 500°C preheated (500PH) sample, intracellular γR partially transformed into bainite before undergoing martensitic transformation. Higher preheating temperatures enhanced hardness and wear resistance. Under low applied loads, improved wear resistance was attributed to high hardness and tribo-oxide layer formation, whereas under high applied loads, strain hardening in the deformation layer played a dominant role.The yield strengths of 200PH and 500PH were 1065.36 ± 78.76 MPa and 1451.13 ± 5.02 MPa, respectively, with 500PH exhibiting superior yield strength compared to previously reported LPBF-processed H13 steel. Strain hardening analysis, load-unload-reload (LUR) testing, and crack propagation studies revealed distinct strengthening and damage evolution mechanisms. In 200PH, γR deformed plastically under martensitic constraints, resulting in strong back-stress strengthening, followed by synergistic deformation of γR and martensite until crack initiation. In 500PH, γR deformed under both bainitic and martensitic constraints, exhibiting a high strain-hardening exponent. As deformation progressed, γR and bainite co-deformed with reduced back-stress strengthening, leading to crack initiation at martensite-bainite interfaces.These findings clarify the relationships between processing conditions, microstructural characteristics, and mechanical behavior, providing a foundation for optimizing LPBF processing parameters for H13 steel. To further enhance the properties of 500PH, direct aging treatments were applied to adjust the microstructure and further improve the mechanical properties. The sample tempered at 500°C for 8 h (H13-500/8h) exhibited a hardness of 678.95 ± 11.14 HV1.0 while retaining its cellular structure. After tempering at 550°C for 4 h (H13-550/4h), the hardness increased to 664.77 ± 13.06 HV1.0, with a dissolved cellular structure. H13-550/4h demonstrated superior wear resistance compared to H13-500/8h, and both outperformed conventionally manufactured H13 steel.These findings offer crucial guidance for optimizing process parameters and heat treatment strategies to precisely control the microstructure and enhance the mechanical properties of LPBF-processed H13 steel, facilitating its advanced applications in die and mold manufacturing.La fusion laser sur lit de poudre (LPBF) offre un fort potentiel pour la fabrication de structures complexes à haute précision, notamment dans l’industrie des moules et matrices. L’acier AISI H13, couramment utilisé dans ce domaine pour sa résistance à l’usure et à la dégradation thermique, présente cependant une susceptibilité à la fissuration en raison des contraintes résiduelles élevées lors du processus LPBF. Le préchauffage du substrat est une stratégie pour réduire ces contraintes et limiter la fissuration, mais il influence également la microstructure et les propriétés mécaniques de l’acier.Cette étude analyse l'impact de la température de préchauffage sur l’évolution microstructurale et les performances mécaniques de l’acier H13 fabriqué par LPBF. Des échantillons avec une densité relative supérieure à 99,9 % ont été fabriqués à différentes températures de préchauffage. L’analyse microstructurale a montré que l'augmentation de la température de préchauffage de 200°C à 500°C a réduit la teneur en austénite résiduelle (γR). Dans l’échantillon préchauffé à 200°C (200PH), l’austénite intracellulaire a été entièrement transformée en martensite, tandis que dans l’échantillon à 500°C (500PH), l’austénite a partiellement été transformée en bainite avant de subir une transformation martensitique.L’augmentation de la température de préchauffage a conduit à une amélioration de la dureté et de la résistance à l’usure. Sous faibles charges appliquées, cette amélioration a été attribuée à la dureté élevée et à la formation d’une couche tribo-oxydée, tandis que sous charges élevées, l’écrouissage dans la couche de déformation est devenu dominant.Les limites d’élasticité des échantillons 200PH et 500PH étaient respectivement de 1065,36 ± 78,76 MPa et 1451,13 ± 5,02 MPa, 500PH affichant une résistance supérieure à celle des aciers H13 produits par LPBF rapportés précédemment. L’analyse de l’écrouissage, les essais de charge-décharge-recharge (LUR) et les études de propagation des fissures ont révélé des mécanismes distincts de renforcement et d’endommagement. Dans 200PH, γR s’est déformée plastiquement sous la contrainte de la martensite, entraînant un fort renforcement par contrainte arrière, suivi d’une déformation synergique de γR et de la martensite jusqu’à l’amorçage des fissures. Dans 500PH, γR s’est déformée sous la contrainte conjointe de la bainite et de la martensite, présentant un fort coefficient d’écrouissage. Avec la progression de la déformation, γR et la bainite ont subi une co-déformation avec un renforcement par contrainte arrière réduit, conduisant à l’initiation des fissures aux interfaces martensite-bainite..Afin d’améliorer les propriétés mécaniques, des traitements de vieillissement direct ont été appliqués. L’échantillon revenu à 500°C pendant 8 h (H13-500/8h) a atteint une dureté de 678,95 HV1,0 tout en conservant sa structure cellulaire. Après un revenu à 550°C pendant 4 h (H13-550/4h), la dureté a augmenté à 664,77 HV1,0 avec dissolution de la structure cellulaire. H13-550/4h a montré une meilleure résistance à l’usure que H13-500/8h et surpassé l’acier H13 conventionnel.Ces résultats permettent d’optimiser les paramètres du procédé LPBF pour l’acier H13, et d’ajuster les stratégies de traitement thermique pour améliorer ses propriétés mécaniques et faciliter son application dans l’industrie des moules et matrices
Étude expérimentale des modulations en régime sonique et de la génération d’interfaces temporelles dans un cristal phononique piézoélectrique contrôlable
No full textMétamatériaux électroacoustiques; GTEA - Transducteurs et Électroacoustique: GAPSUS - Acoustique Physique, Sous-Marine et Ultra-SonoreNational audienceLes propriétés de dispersion des ondes élastiques se propageant dans des cristaux phononiques piézoélectriques peuvent être modifiées grâce à de simples changements des conditions électriques imposées. Par exemple, pour un empilement d’anneaux piézoélectriques séparés par de fines électrodes, ces propriétés diffèrent si ces électrodes sont laissées en potentiel flottant ou sont reliées à la masse, avec l’apparition d’une bande interdite de Bragg d’origine électrique, absente dans le premier cas. La fréquence de cette bande interdite étant liée à la distance entre deux conditions de mise à la masse, cet effet permet la réalisation d’un milieu de propagation à modulation spatio-temporelle. En pratique, un sous-ensemble périodique d’électrodes est mis à la masse, et cet ensemble est décalé dans l’espace en fonction du temps (1). Un avantage important de ce type de système réside dans la facilité d’accès à des vitesses de modulation comparables (régime sonique) ou supérieures (régime super-sonique) à la vitesse de propagation des ondes dans le matériau, puisque la modulation est réalisée grâce à des circuits électroniques contrôlant les conditions électriques. Dans cette communication des résultats expérimentaux pour ces régimes sont présentés, discutés et confrontés à des prédictions théoriques. En plus des modulations ininterrompues, le système étudié permet la réalisation d’interfaces temporelles (changements globaux et abrupts de conditions) qui les rattachent à la classe des métamatériaux de Floquet (2). La diffraction de paquets d’ondes par une ou plusieurs interfaces temporelles de types différents est étudiée expérimentalement. En plus des effets généraux liés à la génération d’interfaces temporelles, des effets spécifiques aux systèmes piézoélectriques sont observés et discutés. In particulier, la possibilité d’un piégeage des ondes élastiques sous forme électrique est étudiée. (1) S. Tessier Brothelande et al., Appl. Phys. Lett. 123, 201701, 2023. (2) S. Yin et al., eLight 2, 8, 2022
Contrôle en boucle fermée robuste aux perturbations d'amplitude finie : application à des modèles réduits de la transition sous-critique
No full textInternational audienc
Modélisation multi-échelles par élément finis du comportement hétérogène d'un matériau obtenu par le procédé de Fabrication Additive (L-PBF)
No full textThis thesis focuses on studying the behavior of Ti-6Al-4V titanium alloy manufactured using additive manufacturing with the Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF) technique. The aim of this work is to investigate the impact of manufacturing parameters such as laser power, scanning speed, and deposited layer thickness on the mechanical properties of the material, as well as other microstructural parameters related to porosity formation (size, density, location,distribution, etc.). Several challenges have been addressed in this research, particularly microscopic damage that affects the performance of manufactured parts. One of the objectives of this work is to optimize the L-PBF additive manufacturing process by developing solutions to reduce defects and improve the mechanical behavior of the produced components. This thesis explores two main research areas, combining both an experimental approach and numerical modeling. The experimental approach aims to evaluate the direct impact of manufacturing parameters on the mechanical properties and microstructure of the material. This study is complemented by numerical modeling using crystal plasticity theory to simulate the mechanical behavior and damage mechanisms of Ti-6Al-4V alloys, taking into account the size of the porosities induced by the additive manufacturing process. The findings of this work provide valuable insights into the impact of porosity, material behavior, and damage mechanisms. Based on these results, recommendations have been proposed to improve the quality and performance of Ti-6Al-4V parts produced by additive manufacturingCette thèse porte sur l'étude du comportement de l'alliage de titane Ti-6Al-4V élaboré par fabrication additive avec la technique de fusion laser sélective sur lit de poudre (L-PBF). Ce travail vise à étudier l'impact des paramètres de fabrication telles que la puissance du laser, la vitesse de balayage et l'épaisseur des couches déposées sur les propriétés mécaniques du matériau et d'autres paramètres microstructuraux liés à la formation des porosités (taille, densité, localisation, répartition, etc.). Plusieurs problématiques ont été abordées dans ce travail de recherche, notamment l'endommagement à l'échelle microscopique qui affecte les performances des pièces fabriquées. Ainsi, un des objectifs de ce travail consiste à optimiser le processus de fabrication additive L-PBF en développant des solutions pour réduire les défauts et améliorer le comportement mécanique des composants produits. Cette thèse aborde deux grands axes de recherche combinant à la fois une approche expérimentale et une modélisation numérique. L'approche expérimentale a pour objectif d'évaluer l'impact direct des paramètres de fabrication sur les propriétés mécanique et la microstructure du matériau. Cette étude est complétée par une modélisation numérique utilisant la théorie de la plasticité cristalline pour simuler le comportement mécanique des alliages Ti-6Al-4V et leur endommagement en tenant compte de la taille des porosités induites par le procédé de fabrication additive. Les résultats de ce travail apportent des informations pertinentes sur l'impact de la porosité, le comportement et les mécanismes d'endommagement du matériau. A partir des résultats, des recommandations ont été formulées afin d'améliorer la qualité et la performance des pièces Ti-6Al-4V produites par fabrication additive
Impact of a deformed state on natural rubber oxidation investigated by double-quantum nuclear magnetic resonance
No full textInternational audienceThis study demonstrates experimentally the influence of a deformation state on the oxidation process in a model of vulcanized natural rubber (NR) without reinforcing fillers. For this demonstration, relaxation tests in air at 100 °C were used to couple the oxidation process to a state of deformation. Network characterizations were carried out with and without deformation at several exposure times in air and nitrogen. In parallel to the classical network characterization by swelling, the evolution of network topology was monitored using a solid-state 1H homonuclear dipolar double-quantum (DQ) nuclear magnetic resonance (NMR). In the undeformed state, the evolution of the network using both techniques shows a predominant chain scission process compared with crosslinking. Based on 1H DQ NMR characterizations, these chain scission and crosslinking processes lead to a broadening of the molar mass distribution of the mechanically active chains, resulting in a heterogeneous network. Although the state of deformation does not influence the evolution of the average molar mass values between crosslinks during oxidation, the deformation state (λ = 2) evidently favors a more heterogeneous network topology through the coupling between orientation anisotropy as well as the crosslinking process.