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This thesis contributes to characterizing the behavior of a suspension of bubbles dispersed in a non-Newtonian fluid (yield stress fluid type).It consists of three parts. The first part is a literature review identifying the theoretical and experimental works for bubbles sheared in a Newtonian material. The second part is dedicated to the experimental study of the simple shear of a bubble suspended in a yield stress fluid. The last part consists in developing an upscaling approach to study the macroscopic behavior of a suspension of bubbles in a yield stress fluid. For experimental work, we developped a first prototype of device for the study of the shearing of a bubble in a yield stress fluid. For that purpose, an air bubble is injected in a big volume of Carbopol sheared far from the bubble by a system in two parallel bands. A fist series of tests allowed to show the efficiency of the device and to obtain some results on the deformability of a sheared bubble in a yield stress fluid. For theoretical work, first we proposed estimates of the behavior of the suspension in the case of diluted scheme, Mori-Tanaka, autocoherent and morphological patterns. These models have allowed us to find that in the elastic regime the macroscopic elastic modulus of the suspension depends on the capillary number Caelast defined as the ratio of the shear modulus of the fluid suspended over the capillary pressure of the bubble. Then using a modified secant homogenization method (Suquet 1997), we estimated the overall nonlinear properties of the suspension. The model predicts that the overall yield stress of the suspension is that of the suspending fluid regardless of the size of bubbles. The validation of these micromechanical models was achieved thanks to the experimental results obtained in the laboratory (Ducloué 2014).Keywords: bubbles suspensions, yield stress fluid, rheology, capillary number, upscaling approach; Cette thèse est une contribution à la modélisation du comportement d'une suspension de bulles dans un fluide non newtonien du type fluide à seuil. Elle comprend trois parties. La première partie est une étude bibliographique recensant les travaux théoriques et expérimentaux pour des bulles cisaillées dans un matériau newtonien. La seconde partie est consacrée à l'étude expérimentale de cisaillement simple d'une bulle suspendue dans un fluide à seuil. La dernière partie présente une approche par changement d'échelle du comportement macroscopique d'une suspension de bulles dans un fluide à seuil. Pour le travail expérimental, nous avons développé un premier prototype de dispositif permettant de cisailler d'une bulle suspendue dans un fluide à seuil. Pour cela, une bulle d'air est injectée au sein d'un grand volume de Carbopol cisaillé loin de la bulle par un dispositif à bandes parallèles. Une première série d'essais a permis de montrer l'efficacité du dispositif et d'obtenir quelques résultats sur la déformabilité d'une bulle cisaillée par un fluide à seuil. Pour le travail théorique, d'abord nous avons proposé des estimations du comportement de la suspension dans le cas des schémas dilué, Mori-Tanaka, autocohérent et motifs morphologiques. Ces modèles nous ont permis de trouver que dans le régime élastique le module élastique macroscopique de la suspension dépend du nombre capillaire Caelast défini comme le rapport entre le module de cisaillement du fluide porteur et la pression capillaire de la bulle. Ensuite en utilisant une méthode d'homogénéisation sécante modifiée (Suquet 1997), nous avons estimé des caractéristiques non linéaires globales de la suspension. Le modèle prédit que le seuil d'écoulement de la suspension est égal au seuil d'écoulement du fluide porteur quelle que soit la taille des bulles. La validation de ces modèles micromécanique a été réalisée par comparaison aux résultats expérimentaux obtenus au laboratoire (Ducloué 2014).Mots clés : suspension de bulles, fluide à seuil, rhéologie, nombre capillaire, approche par changement d'échelle

Ce travail de thèse combine des approches expérimentales et théoriques visant à caractériser les propriétés mécaniques et de durabilité des bétons à base de granulats recyclés. La première partie est consacrée à la quantification de l'effet des granulats recyclés sur les propriétés mécaniques et de durabilité de ces bétons. Les résultats montrent que les propriétés mécaniques et de durabilité des bétons à base de granulats recyclés sont sensibles non seulement aux propriétés physiques des granulats recyclés mais aussi à leur quantité au sein de la microstructure. Par ailleurs, une caractérisation des propriétés mécaniques locales grâce aux essais de nano indentation et micro indentation a aussi été entreprise; ce qui a permis d'avoir accès aux propriétés mécaniques des phases telles que les zones d'interface ou encore l'ancien mortier. La deuxième partie est une approche consacrée à l'établissement des modèles multi-échelles en mesure de rendre compte des propriétés macroscopiques (mécanique et de diffusion) des bétons à base de granulats de démolition en tirant profit des informations recueillies sur la microstructure (observation au microscope, nano et micro indentation,...). Une prise en compte du caractère complexe des granulats recyclés a aussi été abordée dans ce développement théorique. Enfin, une comparaison des résultats des modèles avec ceux expérimentaux est présentée puis discutée dans ce travail This thesis combines experimental and theoretical approaches to characterize the mechanical and durability properties of recycled aggregate concretes (RAC). The first part of the work is devoted to the quantification of the impact of recycled concrete aggregates on the mechanical and durability properties of RAC. The results show that mechanical and durability properties of recycled aggregate concretes depend not only on the physical properties of recycled concrete aggregates but also on their quantity in the microstructure. Furthermore, statistical indentation technique is used to capture the local mechanical properties of phases in the microstructure of RAC such as the interfacial transition zones and the attached mortar. The second part of this study deals with the multi-scale modeling of the mechanical and the durability properties of RAC. The main purpose of this theoretical work is to establish models capable to predict the macroscopic behaviour based on the available information on the microstructure (obtained by optical microscopy or through indentation technique). The established models take into account the complex structure of the recycled concrete aggregates. Finally, the results of the models are compared with experimental data for discussion

L'objectif de cette thèse est le développement d'outils technologiques et logiciels permettant un monitoring de la qualité de l'air intérieur. Cela comprend la conception de capteurs miniaturisés permettant la détection simultanée d'un grand nombre de polluants, ainsi que le développement de modèles numériques inverses utilisant les données issues de ces capteurs et permettant la reconstruction de sources de polluants. Ces travaux ont mené à l'élaboration d'un prototype fonctionnel de micro-chromatographe en phase gazeuse, système d'analyse chimique miniaturisé permettant la détection de multiples polluants. La colonne de séparation fabriquée en technologie MEMS a permis la séparation de divers composés organiques volatils en quelques dizaines de secondes. Le micro-détecteur TCD, fondé sur une mesure 4-pointes couplée à un circuit d'asservissement en température original, a permis la détection des composés séparés dans la colonne. Afin d'améliorer et de tirer au mieux parti des micro-chromatographes, des méthodes d'injections stochastiques ont été développées. Il a été démontré que ces méthodes ont plusieurs intérêts. D'une part, elles permettent facilement un gain de rapport signal/bruit de l'ordre de la décade, ce qui permet la détection de polluants plus faiblement concentrés. Il a été observé d'autre part qu'il est possible de suivre en temps réel l'évolution moyenne de la concentration des polluants alors que cela n'est pas possible lorsque le chromatographe est utilisé de manière standard. Enfin, une méthode d'injection et de traitement du signal permettant l'analyse simultanée de plusieurs échantillons avec un unique capteur a été développée. Enfin, ces travaux ont été complétés par le développement de modèles inverses 2D permettant, à partir de données issues de micro-chromatographes placés dans l'espace, la reconstruction de sources de polluants et de champs de vitesses par méthode des gaz traceur. Ces modèles sont fondés sur une approche de contrôle optimal et utilisent une résolution des équations de Navier-Stokes et de diffusion-advection par la méthode éléments finis. L'utilisation de bases orthonormées obtenues par POD a permis de régulariser ces modèles inverses The goal of this thesis is the development of technological and numerical tools for the monitoring of indoor air quality. That comprises the design of miniaturized sensors capable of detecting a large number of pollutants, and the development of inverse models allowing the reconstruction of pollutant sources from concentration measurements. In this work we present the realization of a micro-gas chromatograph, miniaturized chemical-analysis system fabricated with silicon-based MEMS technology. The separation column can separate multiple volatile organic compounds in less than a minute. The integrated thermal conductivity detector, based on a 4-points measurement technique coupled with an original temperature control circuit, can detect compounds separated in the column. In order to improve the performances of such micro-chromatographs, stochastic injection techniques have been developped. We have shown that these techniques easily allow to reduce the detection noise by an order of magnitude so that low-concentrated pollutants can be detected. We also observed that it is possible to follow in real time the mean evolution of the concentration with such techniques. We finally developped an original multiplexing technique that allows to monitor multiple sample streams simultaneoulsy with a single sensor. Finally, this work is completed by the development of 2D inverse models that allow, from data measured by micro-chromatographs placed in a room, to reconstruct pollutant sources, concentration fields or airflow patterns. Those models are based on an optimal control approach and use the resolution of Navier-Stokes and diffusion-advection equations with the finite element method. POD orthonormal basis are used for the regularization of the problem

Depuis plus de dix ans, la Planification de l’Espace Maritime (PEM) est plébiscitée comme un principe organisateur à même de répondre aux enjeux du développement durable en mer. En Europe, elle fait l’objet d’une directive cadre (2014/89/UE) qui impose aux États-côtiers l’élaboration de plans dont les premières versions sont attendues pour cette année 2021. Si les approches varient selon les États, la constitution d’un socle de connaissance précis des espaces à planifier – au regard de l’environnement, des activités, des sociétés- apparait comme une étape universelle. Cette thèse de géographie s’intéresse aux contributions potentielles et effectives des données de surveillance maritime (AIS, VMS, radar, etc.) à ce socle de connaissance dans le cadre de la planification en France métropolitaine. Elle repose sur la combinaison d’une revue systématique de la littérature scientifique et règlementaire, et d’une enquête par entretiens semi-directifs réalisée au cours de l’année 2019 auprès de 40 parties prenantes à la PEM française. Après avoir fait le constat d’une contribution mineure des données de surveillance au processus de planification français, la thèse met en lumière trois principaux facteurs limitant la mobilisation de ces dernières, liés aux limites techniques des systèmes, à la mauvaise circulation des données et à un défaut d’acceptabilité de la part de certains acteurs. Elle invite finalement à considérer ce constat comme le reflet des spécificités de la PEM française, et des difficultés auxquelles elle se confronte, notamment face aux enjeux de concurrences pour le partage de l’espace, et à répartition des pouvoirs dans la gouvernance maritime. For more than ten years, Maritime Spatial Planning (MSP) has been promoted as a promising approach to meet the challenges of sustainable development at sea. In Europe, it is subject to a framework directive (2014/89/EU) which requires coastal states to draw up marine spatial plans, of which the first versions are expected in 2021. Although the approaches vary from one State to another, the establishment of a precise knowledge base of the areas to be planned - regarding the environment, activities, and societies - appears to be a universal step. This geography thesis focuses on the potential and actual contributions of maritime surveillance data (AIS, VMS, radar, etc.) to this knowledge base in the context of planning in metropolitan France. It is based on a combination of a systematic review of scientific and regulatory literature, and a survey by semi-directive interviews conducted during 2019 with 40 stakeholders in the French MSP. After noting a minor contribution of monitoring data to the French planning process, the thesis highlights three main factors limiting the mobilisation of the latter, linked to the technical limitations of the systems, poor data circulation and a lack of acceptability on the part of certain stakeholders. Lastly, it calls for this observation to be seen as a reflection of the specific features of the French MSP and the difficulties it faces, particularly in terms of competition for space and distribution of powers in maritime governance.

Dans un contexte de gestion à l'amont et de récupération des eaux de pluie, l'utilisation de toitures Îgétalisées pour obtenir une eau de meilleure qualité a fréquemment été envisagée. Ces structures sont en effet munies d'un « sol » et de plantes, dont le potentiel de rétention de polluants est aÎré. Cependant, les résultats mitigés obtenus à ce jour soulignent la nécessité de dimensionner ces structures en vue de cet objectif de dépollution, en choisissant notamment des matériaux rejetant peu de polluants et retenant une grande proportion des substances présentes dans les eaux de pluie. Une meilleure connaissance de ces matériaux et des mécanismes en jeu dans ces structures est donc nécessaire pour une sélection pertinente des substrats et drainages utilisés. Sept parcelles expérimentales (six Îgétalisées + un témoin en gravier) ont été construites en 2010 sur les toitures du Laboratoire de Nancy (Cerema - Direction territoriale Est). Les concentrations et flux d'éléments traces métalliques (ETM) : As, B, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, Zn ont été suivis pendant deux ans. Des prélèvements de matériaux et Îgétaux ont également été réalisés ponctuellement. De plus, des lames minces ont été réalisées afin d'observer plus précisément l'évolution des substrats. En parallèle, des essais en batchs et en colonnes ont été effectués afin de caractériser plus précisément les capacités de ces matériaux à retenir le cuivre et le zinc et d'évaluer la disponibilité des ETM présents. En termes d'apports aux structures, les engrais peuvent constituer une source non négligeable d'ETM si les préconisations professionnelles d'apports annuels venaient à être suivies. En sortie de toitures Îgétalisées, les eaux présentent des concentrations variables, généralement supérieures à celles des eaux en entrée et globalement dans la même gamme que celles de toitures classiques. Grâce à une diminution significative des volumes d'eau en sortie par rapport à l'entée, les flux montrent une rétention de Cd, Cr, Cu, Pb, Sb et Zn par l'ensemble des structures, mais variable selon les éléments. Des émissions de Ni et B, issus de différents substrats, ont été identifiées. Des flux importants d'As ont également été émis par l'une des couches de drainage. Ces observations, confrontées aux résultats obtenus en laboratoire, ont permis d'établir que les structures de toitures Îgétalisées présentent des conditions favorables à la rétention des ETM apportés par l'atmosphère. Les différentes couches jouent un rôle de filtre mécanique sur les éléments apportés sous forme particulaire. Par ailleurs, la présence de matière organique et d'oxyhydroxydes d'aluminium et de fer, ainsi qu'un pH éleÎ favorisent la rétention des ions libres dans les substrats et drainages composés de matières minérales et organiques. L'étude des substrats après plus de deux ans et demi de vie de la toiture montre cependant une évolution de ces caractéristiques qui pourrait induire une diminution des capacités de rétention au cours de la vie de la toiture. Concernant les émissions d'ETM par les matériaux, deux principaux mécanismes ont été identifiés. Le premier est le lessivage de particules fines, en particulier issues du drainage, qui s'atténue au bout de quelques mois. Le second est une lixiviation d'éléments disponibles. La disponibilité des ETM présents variant au cours du temps, notamment sous l'action des Îgétaux et de la faune du sol, ce type de rejet n'est pas systématiquement immédiat. L'ensemble de ces résultats montre l'importance de l'utilisation de matériaux présentant des quantités d'ETM totales et disponibles faibles lorsqu'un objectif d'amélioration de la qualité des eaux en sortie de toitures Îgétalisée est recherché. En outre, ces expérimentations ont seulement porté sur les premières années de vie de ces toitures Îgétalisées. Il est donc nécessaire de poursuivre leur suivi afin de s'assurer de la pérennité de leurs capacités et mécanismes de rétentions des apports d'ETM atmosphériques et anthropiques. With the development of upstream stormwater management and rainwater reuse, it has often been considered to use green roofs to improve water quality. Vegetative roofs are indeed constituted by two materials used in water depollution, a "soil" and plants. However, the mixed results obtained up to now show that green roof structures must be designed to reach this goal, by choosing materials which release few pollutants and are able to retain metals present in rainwater. To select pertinent substrate and drainage layers, it is first necessary to better understand their behaviours. Seven experimental roofs (six vegetalized ones + a gravel one) were built in 2010 near Nancy (France) on Cerema - DTer Est buildings. Concentrations and fluxes of the following trace metals (TM) were followed during two years: As, B, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb and Zn. Materials and plants were sampled regularly. Moreover, substrate evolution and specialization of TM plant and substrate thin sections were observed thanks to thin sections. Batch and column tests were conducted to evaluate TM availability and to characterize material abilities to sorb Cu and Zn. In terms of pollutant loads, fertilizers could represent a significant amount if Professionnal Rules were thoroughly applied. In green roof waters, concentrations are variable, generally higher than rain water ones and globally in the same range than classical roof ones. Thanks to a significant decrease in roof water volume in comparison to rain water ones, TM fluxes tend to decrease and all the green roofs prove to store Cd, Cr, Cu Pb, Sb and Zn with distinct efficiencies according to the elements and structures. Ni and B emissions by different substrates were identified. One of the drainage material also emits significant amounts of As. In correlation with laboratory experiments, it was shown that green roof structures provide favorable conditions to store TM brought by atmospheric deposits. The different layers act as a filter for TM on particles. Besides, the high pH and the presence of organic matter and iron oxide-hydroxides enhance ion sorption in substrate and drainage layers constituted of mineral and organic materials. However, substrate observations after two and a half year revealed characteristic evolution, such as organic matter content drop off, which could induce a decrease in the green roof ability to retain TM in the long run. As for TM emission by materials, two main mechanisms were identified: fine particle leaching, which generally diminishes after a few months and available TM lixiviations. The second one is not systematically immediate as TM availability varies over time in particular under the effect of plants and soil fauna. Lastly, plants have an indirect impact on water quality improvement mainly thanks to a temporary storing of a part of substrate available TM. Several technical suggestions are drawn from these results to design green roofs inducing a limited deterioration of rain water quality or able to store some atmospheric pollutants, according to the specific context of considered projects. One of the main suggestions is to use materials with low total and available TM contents. Furthermore, these experimentations were carried out only during the first years of the green roof life. It is, therefore, necessary to continue green roof observations to confirm the sustainability of their TM retention abilities and mechanisms in the long run.

Dans de nombreuses mégalopoles, la progression de la part modale du vélo, par ailleurs soutenue grâce à des politiques publiques, crée un intérêt grandissant pour la sécurité des cyclistes qui représente un véritable enjeu de santé publique. La plupart des études sur le sujet utilisent des données officielles issues des forces de police. Cependant ces données sous enregistrent les cyclistes et tout particulièrement les victimes d'accidents seuls. En France, une étude menée sur le Registre médical du Rhône, quasi exhaustif en termes de chutes et de collisions à vélo, a permis d'estimer qu'un cycliste a 8 fois plus de chances d'être victime d'un accident, par heure passée sur la route, qu'un automobiliste. Cette même étude identifie un sur-risque d'accident chez les femmes. Partant de ces constats, ce travail de thèse propose une image complète de l'accidentalité à vélo qui prend en compte les facteurs d'accidents identifiés dans la littérature et propose de comprendre com-ment le comportement du cycliste interagit avec eux. L'objectif de nos travaux est de décrire les con-figurations d'accident corporel pour proposer des actions en sécurité primaire ou secondaire. Pour ce faire, nous avons mené une enquête auprès de 3337 cyclistes accidentés en 2009-2011 et identifiés dans le Registre des victimes d'accidents de la circulation du Rhône. Sur la base d'un taux important de répondants, les analyses descriptives améliorent la connaissance en accidentalité cycliste, certains facteurs d'accidents étant scrutés pour la première fois par notre en-quête. Par exemple, 13% des accidents ont eu lieu lors de conditions météorologiques défavorables, 14% alors qu'il faisait sombre, 16% lorsque le cycliste circulait sur un aménagement cyclable, 25% en intersection. Ensuite, la contribution centrale est une typologie des accidents cyclistes construite sur 1078 répondants victimes d'accidents corporels de la circulation, la plupart souffrant de lésions de gravité mineure (90% inférieure à MAIS 3). Elle se compose de 17 configurations d'accidents: 7 sur trajet utilitaire, 3 en pratique loisir et 7 en pratique sportive. Au niveau méthodologique, la typologie repose sur des méthodes de classification automatique combinées à des décisions d'expert, fondées sur l'état de l'art de l'accidentologie cycliste, pour la sélection des variables, la détermination du nombre de classes, l'interprétation puis la discussion des résultats. Une Analyse des Correspondances Multiples confirme la robustesse de la typologie et la complète par une projection de variables illustratives ou supplémentaires révélant le rôle central du comportement des cyclistes, particulièrement dans les accidents seuls. A la suite des différentes analyses, le rôle du sexe du cycliste dans l'accident est apparu incertain, justifiant une étude approfondie des accidents à vélo à travers le prisme du genre. Pour ce faire, nous avons sélectionné les 444 accidents sur trajets utilitaires puis construit un modèle de régression logistique qui explique la probabilité que la victime soit une femme. Toute chose égale par ailleurs, lorsqu'un cycliste accidenté avait une charge sur son vélo, ne connaissait pas l'itinéraire emprunté, a chuté en montant/descendant du trottoir, il est plus probable que cette victime soit une femme. A contrario, la probabilité que la victime soit un homme augmente si la vitesse du cycliste était un facteur présent au moment de l'accident. Ces résultats sont confirmés et illustrés par des analyses des données textuelles effectuées sur des récits d'accidents. Une classification de ces récits selon la méthode Reinert a été utilisée pour construire d'autres typologies des accidents à vélo. La comparaison entre celle des hommes et celle des femmes montre que les deux groupes n'expérimentent pas les mêmes accidents. L'analyse révèle également qu'au sein d'un même type d'accident, les associations de mots sont différentes selon le sexe, ce qui souligne une perception différente de l'accident. Dans un ultime volet, nous proposons un ensemble de mesures et d'idées visant l'amélioration de la sécurité des déplacements cyclistes ainsi que des perspectives de recherche en accidentalité à vélo qui combleraient les lacunes du travail proposé.

L'intensité pluvieuse est une information essentielle en hydrologie, notamment pour les bassins versants situés en zone urbaine ou montagneuse. Il est donc nécessaire de disposer, sur ces bassins, d'estimations fiables des précipitations ainsi que de prévisions de la pluie à très courte échéance. Le radar météorologique constitue une solution à ces besoins. Toutefois les radars existants aujourd'hui ne sont pas totalement adaptés à toutes les applications hydrologiques en terme de souplesse d'utilisation et de résolution spatiale et temporelle. L'utilisation de radars de configuration légère en bande X, est envisagée pour les besoins de l'hydrologie urbaine. Les conditions d'utilisation de tels radars sont à définir. Ces études proposent d'évaluer l'intérêt de l'information radar volumique et Doppler pour la prévision des précipitations à très courte échéance. La première partie de la thèse s'intéresse à la mesure du VIL par radar. Elle présente également une méthode de restitution du champ de vitesse horizontale tirant parti de la mesure Doppler. La deuxième partie de la thèse concerne la formulation et l'évaluation d'une méthode de prévision de la pluie à très courte échéance reposant sur le VIL. Cette méthode est d'abord testée à l'aide de données radar simulées afin de mettre en évidence l'intérêt des données volumiques indépendamment des erreurs de mesure. Une étude de cas réel a été ensuite menée sur des événements pluvieux de la période spéciale d'observation de MAP (Mesoscale Alpine Programme). Rainfall rate is an essential information in hydrology, in particular for urban or mountainous catchments. On these basins, reliable rainfall estimates as well as very short term rainfall forecasts are thus needed. Weather radar constitutes a solution to satisfy these needs. Unfortunately existing radars are not fully adapted to all the hydrological applications in terms of flexibility in use and space and temporal resolution. The development of X-band radars devoted to the specific needs of hydrology is considered. Their application conditions are to be defined. These studies addresse the estimate of voluminal and Doppler radar data for very short-term rainfall forecasting. The first part of the manuscript deals with the VIL radar measurement. In addition, it presents a method for the retrieval of horizontal wind field from Doppler data. The second part of the manuscript deals with the formulation and the estimate of a very short-term rainfall forecasting method based on VIL. This method is initially tested from simulated radar data in order to highlight the interest of the voluminal data independently of measurement errors. A case study is then undertaken on actual rain events recorded during the intensive observation period of MAP (Mesoscale Alpine Programme).

La mesure de la visibilité météorologique est un élément important pour la sécurité des transports routiers et aériens. Nous proposons dans ce travail de recherche un indicateur de la visibilité météorologique adapté aux caméras fixes de vidéo surveillance du réseau routier. Il est fondé sur le module du gradient sélectionné dans des zones dont le comportement suit une loi de réflexion de Lambert vis à vis des conditions d’éclairage. La réponse de cet indicateur est issue d’une modélisation fondée sur une hypothèse de la distribution des profondeurs dans la scène. Celle-ci est calibrée avec des données provenant d’un visibilimètre ou bien avec une carte de profondeurs issue d’un modèle numérique de terrain. Les estimations sont ensuite comparées avec des données de référence obtenues par un visibilimètre et montrent une erreur moyenne similaire pour des images prises dans différentes conditions d’éclairage et de visibilité météorologique. The measurement of the meteorological visibility is an important element for the safety of road and air transport. We propose in this thesis a meteorological visibility indicator adapted to video surveillance cameras of the road network. This descriptor is based on the module of the gradient selected in areas that follow Lambert’s reflection law. The response of this descriptor is derived from a model based on the statistical distribution of depth in the scene. Calibration is performed with data from a visibilimeter, or with a depth map from a digital terrain model. The results are then compared with reference data obtained from a visibilimeter and show a similar mean error for images taken in different illumination and meteorological visibility conditions.

Prestress losses due to creep of concrete is a matter of interest for long term operations of containment buildings. In the present study, the time-dependent strains of concretes are estimated starting from morphological details of the microstructure. X-ray tomography provide a new way to spot such details and 3D numerical simulations are performed to estimate the time-dependent strains. Concrete is described as a composite material made of aggregates embedded in a cementitious matrix. On X-ray tomography images, aggregates can be separated from the cementitious matrix and entrained air. But extracting morphological parameters remains a difficult task. Nevertheless, building numerical matrix-inclusion microstructures and performing 3D numerical simulations proved a reliable way to estimate the influence of morphological features such as a the volume fraction of aggregates or the sieve curve on the time-dependent strains of concretes. Moreover, the semi-analytic homogenization scheme of Sanahuja dedicated to linear aging viscoelastic composite materials has been extended to the case of ellipsoidal inclusions to study the influence of the aspect ratio of the aggregates on the time-dependent strains of concretes.3D numerical estimates of the overall time-dependent behavior of concrete are similar to the ones produced by semi-analytical homogenization schemes. Hence, explaining the differences between the experimental measurements of the time-dependent strains of concretes performed by Granger remains challenging given the similarities between their mix designs. Lastly, 3D numerical simulations are performed on a sample of concrete to estimate the local stress in the cementitious matrix, the history of loading being representative of the one experienced in a containment building; L'estimation des pertes de précontrainte liées aux déformations différées des bétons est un sujet d'intérêt pour la maintenance à long terme d'ouvrages de génie civil tels que les enceintes de confinement des centrales nucléaires. L'objectif de ce travail de doctorat est d'améliorer la prise en compte des particularités morphologiques de la microstructure des bétons pour estimer le comportement à long terme des bétons précontraints. Cette étude est limitée au cadre de la mécanique des matériaux et à la théorie de l'homogénéisation : le béton y est décrit comme un matériau composite constitué de granulats élastiques enchâssés dans une matrice cimentaire viscoélastique linéaire vieillissante. Les outils novateurs mis en œuvre sont la tomographie par rayons X et la simulation numérique 3D.On distingue sur les images de tomographie les granulats, la matrice cimentaire et l'air occlus. Mais l'extraction de données morphologiques de ces images est une tâche difficile à systématiser. En revanche, la construction numérique de microstructures matrice-inclusions et la simulation numérique 3D en viscoélasticité linéaire se sont montrées assez robustes pour permettre l'étude de l'influence de paramètres morphologiques (fraction volumique, granulométrie et forme des inclusions) sur le comportement macroscopique estimé. Le schéma d'homogénéisation semi-analytique de Sanahuja dédié aux matériaux composites viscoélastiques linéaires vieillissants a été étendu aux cas d'inclusions ellipsoïdales pour étudier l'influence du rapport d'aspect des inclusions sur le comportement viscoélastique vieillissant d'un béton. Les estimations du comportement macroscopique par les simulations numériques 3D restent proches de celles obtenues par les schémas d'homogénéisation semi-analytiques. Ainsi, il reste difficile d'expliquer la dispersion des résultats expérimentaux de Granger par l'homogénéisation, dans la mesure où les bétons de Granger ont des formulations similaires. Enfin, les simulations numériques 3D permettent l'estimation des contraintes dans la matrice cimentaire lorsque l'on impose à un échantillon de béton une histoire de chargement similaire à celle rencontrée sur les ouvrages

Disposer d'un modèle numérique de doigt permettant de simuler le contact de façon réaliste serait un atout pour les domaines d'applications de la réalité virtuelle et de l'aide à la conception adaptée de matériel. De plus, savoir simuler un contact "biofidèle" entre les doigts et un objet permettrait de répondre à des questions de recherche fondamentale concernant la préhension (évaluation de la qualité d'une prise, choix de stratégies de préhension. . .). Les modèles existants dans la littérature sont variés en termes de propriétés matériaux et de géométrie mais aucun modèle ne s'impose pour prédire de façon satisfaisante le comportement mécanique de la pulpe des doigts. Cette thèse a pour objectif de proposer des lignes directrices pour le développement d'un modèle éléments finis de l'extrémité du doigt orienté vers la simulation de la manipulation fine. Dans un premier temps, la loi de comportement la plus simple possible mais rendant bien compte du comportement hyperélastique des tissus est identifiée. Ensuite, l'étude de modèles géométriques simplifiées permet de proposer un jeu de marqueurs géométriques permettant de construire un modèle idéalisé. Enfin, une campagne expérimentale innovante de chargements mécaniques sur le doigt sous IRM (8 sujets) permet d'enrichir la base de données des essais existants et de valider les hypothèses de modélisation faites en termes de loi de comportement et de géométrie. A fingertip model enabling realistic contact simulations would be an attractive feature in the virtual reality field and could help the design process of new products. Furthermore, such a tool would allow investigating fundamental research questions associated with prehension (assessment of the eficiency of a grasp, choice of a grasping strategy,. . .). Existent fingertip models exhibit various material properties and geometries but none of them stand out in the prediction of the mechanical behavior of the fingertip. The main topic of this PhD work is to propose general guidelines for the development of fingertip models dedicated to fine manipulation tasks. First a hyperelastic behavior law is identified, being both as simple as possible and enough complex to reproduce the non-linear behavior of the soft tissue. Then, a geometrical study permits to determine a set of geometric markers enabling the development of an idealized geometrical model. Finally, an MRI innovative experimental campaign of fingertip loading tests is performed (on 8 subjects) to expand the existent experimental database and validate the modeling assumptions made concerning the behavior law and the geometrical approach.