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  • Publications
  • Research data
  • 2013-2022
  • Doctoral thesis
  • French
  • Hal-Diderot

10
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Relevance
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  • French
    Authors: 
    Leblond, Timothée;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    In this manuscript, we present a shape optimization method based on CAD parameters such as lengths, angles, etc. We rely on gradient-based optimization techniques. The sensitivity of the objective function, with respect to the mesh nodes position, is provided by an adjoint solver considered here as a black box. To optimize with respect to CAD parameters, we focus on computing the sensitivity of the nodes positions with respect to these parameters. Thus, we propose two approaches based on finite differences. The first method uses a harmonic projection to compare in the same space the initial mesh and the one obtained after a change of the set of CAD parameters. The developments presented in this manuscript open up new doors like the application to shapes with multiple borders such as exhaust manifolds. We also developed an interpolation method suitable for this comparison. The entire process is automated, and we demonstrate the entire effectiveness on internal aerodynamics industrial applications. The second method is directly based on the CAD geometries to assess this sensitivity. To perform this comparison, we use the intrinsic definition of the patches in the parametric space (u;v). Through the use of the exact coordinates at any point on the surface provided by the CAD, we avoid using an interpolation to get the best calculation accuracy possible. However, unlike the first method, it requires to identify the correspondence between patches from one shape to another. An application on an external aerodynamics academic case was made. The relevance of the first method is demonstrated on a representative multi-objective case, which facilitate its deployment use in an industrial environment. Regarding the second method, we showed its great potential. However, further developments are needed to handle more advanced cases. Because they are independent of the mechanical solver and the number of parameters, these methods significantly reduce product development time, particularly by allowing large and multiphysics optimization.; Dans ce manuscrit, nous présentons une méthode d’optimisation de forme qui se base sur des paramètres géométriques comme des longueurs, des angles, etc. Nous nous appuyons sur des techniques d’optimisation basées sur un gradient. La sensibilité de la fonction objectif par rapport à la position des noeuds du maillage nous est fournie par un solveur adjoint que l’on considère comme une boîte noire. Afin d’optimiser par rapport aux paramètres CAO, nous nous concentrons sur l’évaluation de la sensibilité de la position des noeuds par rapport à ces paramètres. Ainsi, nous proposons deux approches par différences finies. La première méthode s’appuie sur une projection harmonique afin de comparer dans un même espace le maillage initial et celui obtenu suite à la variation d’un paramètre CAO. Les développements présentés dans ce manuscrit permettent d’étendre l’application aux formes ayant plusieurs frontières comme les collecteurs d’échappement. Nous avons développé une méthode d’interpolation adaptée à cette comparaison. L’ensemble du processus a été automatisé et nous en montrons l’entière efficacité sur des applications industrielles en aérodynamique interne. La deuxième méthode se base directement sur les géométries CAO pour évaluer cette sensibilité. Nous utilisons la définition intrinsèque des patches dans l’espace paramétrique (u;v) pour effectuer cette comparaison. Grâce à l’utilisation des coordonnées exactes en tout point de la surface fournies par la CAO, nous évitons d’avoir recours à une interpolation afin d’avoir la meilleure précision de calcul possible. Cependant, contrairement à la première méthode, elle requiert d’identifier les correspondances entre les patches d’une forme à l’autre. Une application sur un cas académique a été faite en aérodynamique externe. La pertinence de la première méthode a été démontrée sur des cas représentatifs et multiobjectifs, ce qui permettrait de faciliter son déploiement et son utilisation dans un cadre industriel. Quant à la deuxième méthode, nous avons montré son fort potentiel. Cependant, des développements supplémentaires seraient nécessaires pour une application plus poussée. Du fait qu’elles sont indépendantes des solveurs mécaniques et du nombre de paramètres, ces méthodes réduisent considérablement les temps de développement des produits, notamment en permettant l’optimisation multiphysique en grande dimension.

  • French
    Authors: 
    Argy, Nicolas;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Malaria is a worldwide parasitic infection especially in tropical area where Plasmodium falciparum infection is responsible for hundreds of thousands annually mainly among children under five years old. Malaria is also a problem in France by the importation of malaria cases in travelers coming from endemic area. The Plasmodium falciparum infection in this population, considered at risk of developping severe malaria, can present different clinical forms more or less associated with mortality.While some risk factors for severity like age and immunity have been identified, this complex host-parasite interactions have been widely studied in children in endemic areas and few data are available for imported malaria. The aim of the thesis work is based on analysis of host factors and parasite factors in imported malaria.Through the monitoring network of the French National reference center of malaria, all the demographic, epidemiological, clinical and laboratory of imported malaria cases, notified between 2011 and 2015, were collected and also samples of the parasitological diagnosis. After diagnostic expertise, the plasma obtained after centrifugation was used for determinations of antimalarial drugs, for quantification of plasmatic HRP2 and for serological tests. RNA extracted by the Trizol® from red cells pellets was used to study the expression of var genes and domain cassettes by qRT-PCR. The pellet of parasitized red blood cells were cultured for maturation of parasitic forms for the study of phenotype cytoadherence on soluble receptor CD36, ICAM-1 and EPCR and for the study of the rosetting phenomenon. All of these studies was conducted in an imported malaria context,in a population of patients composed by first-generation migrants, second-generation migrants and travelers / expatriates and whose clinical presentation of imported malaria was classified into very severe (VSM), mild severe (MSM) and uncomplicated malaria (UM).All the epidemiological, clinical and biological data collected during the study identified the high age, ethnicity, depth of thrombocytopenia and no history of malaria as factors risk associated with the occurrence of very severe malaria, clinical entity characterized by high sequestered parasite biomass. The effect of pre-exposure to the parasite, reflected by the serological status of patients, seems to be the cause of the clinical presentation of the disease in particular by limiting parasite biomass sequestered during malaria. The study of the expression of var genes and domain cassettes performed in this population, according to clinical presentation, ethnicity and the serological status of patients, revealed an overexpression of the group of var genes A and B and protein patterns of the domain cassette DC4, DC8 and DC13 in mild severe and very severe malaria within this heterogeneous patient population. The study of cytoadherence phenotype and rosetting, made in another group of patients in imported malaria context, identified the rosetting as adhesion phenotype causing very severe malaria. The expression profile of var genes and domain cassettes corresponding to this population confirmed earlier observations and correlates rosetting phenotype to the expression of DBLß3 and DBLa2 of DC4 and DC8 (...); Le paludisme est une infection parasitaire de répartition mondiale notamment en zones intertropicales où l’infection par Plasmodium falciparum est responsable de centaines de milliers de morts par an principalement chez les enfants de moins de cinq ans. Le paludisme constitue également un problème en France par l’importation de cas de paludisme chez le voyageur de retour de zone d’endémie. L’infection à Plasmodium falciparum dans cette population, considérée comme à risque de développer les formes graves de la maladie, peut se présenter sous différentes formes cliniques plus ou moins associées au risque de mortalité. Même si certains facteurs de risque de gravité tels que l’âge et l’immunité ont été identifiés, cette interaction complexe hôte-parasite n’a été largement étudiée que chez l’enfant en zone d’endémie et peu de données sont disponibles pour le paludisme d’importation. L’objectif de ces travaux de thèse repose sur l’analyse des facteurs d’hôte et des facteurs parasitaires intervenant dans le paludisme d’importation. A travers le réseau de surveillance du centre national de référence du paludisme en France métropolitaine, l’ensemble des données démographiques, épidémiologiques, cliniques et biologiques des cas de paludisme d’importation, notifiés entre 2011 et 2015, ont été collectées ainsi que les échantillons ayant servis au diagnostic. Après expertise diagnostique, le plasma obtenu après centrifugation a été utilisé pour les dosages des antipaludéens, pour la quantification d’HRP2 ainsi que pour la sérologie anti-palustre. L’ARN extrait par le TRIZOL® à partir du culot globulaire a été utilisé pour l’étude de l’expression des gènes var et des domaines cassettes par qRT-PCR. Le culot de globules rouges parasités a été mis en culture pour la maturation des formes parasitaires en vue de l’étude du phénotype de cytoadhérence sur les récepteurs solubles CD36, ICAM-1, EPCR et du phénomène de rosetting . L’ensemble de ces études a été réalisé sur une population de patients dans le cadre du paludisme d’importation groupée en migrants de première génération, migrants de deuxième génération et voyageurs/expatriés et dont la présentation clinique du paludisme d’importation a été classée en paludisme « très grave », paludisme « grave » et paludisme « simple ». L’ensemble des données épidémiologiques, cliniques et biologiques recueillies au cours de l’étude a permis d’identifier l’âge élevé, l’origine ethnique, la profondeur de la thrombopénie et l’absence d’antécédents de paludisme comme des facteurs de risque associés à la survenue d’un accès palustre « très grave », entité clinique caractérisée pour une biomasse parasitaire séquestrée élevée. L’effet de la pré-exposition au parasite, reflété par le statut sérologique des patients, semble être à l’origine de la présentation clinique de la maladie en limitant notamment la biomasse parasitaire séquestrée au cours de l’accès palustre. L’étude de l’expression des gènes var et des domaines cassettes réalisée dans cette population, en fonction de la présentation clinique, de l’origine ethnique et du statut sérologique des patients, a révélé une surexpression du groupe de gènes var A et B et des motifs protéiques composant les domaines cassettes DC4, DC8 et DC13 dans le paludisme « grave » et « très grave » d’importation au sein de cette population hétérogène de patients. L’étude du phénotype de cytoadhérence et du rosetting, réalisée dans un autre groupe de patients rencontré dans le cadre du paludisme d’importation, a identifié le rosetting comme le phénotype d’adhérence à l’origine de l’accès palustre « très grave ». Le profil d’expression des gènes var et domaines cassettes correspondants à cette population a confirmé les observations antérieures et corrèle le phénotype de rosetting à l’expression des motifs protéiques DBLß3 et DBLa2 de DC4 et DC8 (...)

  • French
    Authors: 
    Chappuis, Thomas;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Breath is of interest for medical applications such as screening, monitoring pathologies or exposures. Indeed, this sample contains endogenous or exogenous volatile markers and its sampling is non-invasive. Although the sampling is simple, the complexity and variability of breath explain the few tests authorized by the health authorities.This thesis focused on two analytical tools for the analysis of breath: a preconcentration chip and two-dimensional gas chromatography. These two techniques, little explored so far in this area, may be of interest by simplifying sampling and allowing a more comprehensive analysis of markersWork on the preconcentration chip has shown that micropreconcentrators manufactured in the laboratory sample and inject model gas mixtures and expired air samples with variability close to laboratory systems. In addition, our work has shown that these microproconcentrators have two major advantages in reducing the necessary sample volumes and integrating into simple, portable and battery-powered systems. In order to illustrate their interest in a simple real-world case, we used these microproconcentrators to study three smoking markers in the exhaled breath of three smokers and three non-smokers, and to track the kinetics of these compounds in a person’s breath. Finally, we performed preliminary integration work in dedicated samplers in order to exploit the benefits of micropreconcentrators for the collection of breath and attempt to obtain a single expiratory sampling.We then chose and reproduced a simple fluidic modulator architecture, relevant for miniaturization, based on a Dean's switch. We showed that this modulator described in 2016 was compatible with a thermodesorption injection and compared its performance to GC for the analysis of the same breath sample. This has shown that this architecture is of interest in modulating very volatile exhaled compounds which allows many coelution lifts. Finally, we showed, thanks to experimental designs, that the improvement of the performances of this modulator required a meticulous control of the parameters.Finally, we confronted our tools with samples of a patient suffering from a rare disease, phenylketonuria. Samples of urine head space and exhaled air from the patient were taken. The results, incomplete at this stage, are discussed in the manuscript.; L’air expiré présente un intérêt pour des applications médicales comme le dépistage, le suivi de pathologies ou d’expositions. En effet, cet échantillon contient des marqueurs volatils endogènes ou exogènes et son prélèvement est non invasif. Même si le prélèvement est simple, la complexité et la variabilité de l’air expiré expliquent le peu de tests autorisés par les autorités sanitaires.Cette thèse s’est intéressée à deux outils analytiques pour l’analyse de l’air expiré : une puce de préconcentration et la chromatographie en phase gazeuse intégralement bidimensionnelle. Ces deux techniques, peu explorées jusqu’à présents dans ce domaine, peuvent présenter un intérêt en simplifiant le prélèvement et en permettant une analyse plus exhaustive des marqueursLe travail effectué sur la puce de préconcentration a montré que les micropréconcentrateurs fabriqués au laboratoire prélèvent et injectent des mélanges de gaz modèles et des échantillons d’air expiré avec des variabilités proches des systèmes de laboratoires. De plus, nos travaux ont montré que ces micropréconcentrateurs présentent deux avantages majeurs en réduisant les volumes d’échantillon nécessaires et en s’intégrant dans des systèmes simples, portables et fonctionnant sur batterie. Afin d’illustrer leur intérêt sur un cas réel simple, nous avons utilisé ces micropréconcentrateurs pour étudier trois marqueurs du tabagisme dans l’air expiré de trois fumeurs et de trois non-fumeurs et suivre les cinétiques de ces composés dans l’air expiré d’une personne. Finalement, nous avons effectué un travail préliminaire d’intégration dans des échantillonneurs dédiés afin d’exploiter les avantages des micropréconcentrateurs pour le prélèvement de l’air expiré et tenter d’obtenir un prélèvement sur une expiration unique.Nous avons ensuite choisi et reproduit une architecture de modulateur fluidique simple, pertinente pour la miniaturisation, basée sur un Dean’s switch. Nous avons montré que ce modulateur décrit en 2016 était compatible avec une injection par thermodésorption et comparé ses performances à la GC simple pour l’analyse d’un même échantillon d’air expiré. Ceci a montré que cette architecture présente un intérêt en modulant des composés exhalés très volatils ce qui permet de nombreuses levées de coélution. Finalement, nous avons montré, grâce à des plans d’expériences, que l’amélioration des performances de ce modulateur nécessitait un contrôle minutieux des paramètres.Enfin, nous avons confronté nos outils à des échantillons d’une malade atteinte d’une maladie rare, la phénylcétonurie. Des échantillons d’espace de tête d’urine et d’air expiré de la patiente ont été prélevés. Les résultats, incomplets à ce stade, sont discutés dans le manuscrit.

  • French
    Authors: 
    Gallet, Patrice;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Thèse confidentielle jusqu'au 15 avril 2021. Puis texte intégral accessible uniquement aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 18 avril 2023.; Introduction and objectives : The relationship between wood dust exposure and nasal cancer is well estbalished, but the reasons why these tumours specifically arise from the olfactory cleft and the underlying mechanisms of carcinogenesis are poorly understood. Screening is currently based on the visualization of a tumour in nasofibroscopy and the effectiveness of this screening is not proven. The objectives of this work were: 1/ to establish the link between the intestinal subtype (intestinal type adenocarcinoma, ITAC) and wood dust exposure, 2/ to explore the different reasons for such a location (study of wood dust distribution and clearance in nasal cavity and of olfactory cleft embryological origin) 3/ to confirm or refute the supposed mechanisms of carcinogenesis (metaplasia / cancer sequence, role of CDX2, genetic and epigenetic modifications usually implicated in other similar carcinogenesis models) and 4/ to develop a new non-invasive approach for screening. Results: We first studied the specific link between ITACs and wood dust exposure. Then we demonstrated on an experimental model that the olfactory cleft does not seem to be more exposed to wood dust than the rest of the nasal cavity. Wood dust might stay longer in the olfactory cleft but based on our results we hypothesized that cancerogenesis might be rather due to oncogenic reprogramming, which is possible because of olfactory cleft embryological origin. The metaplasia/cancer sequence seems plausible. The ectopic acquisition of CDX2 expression seems to be a key point in the subsequent transformation to an intestinal phenotype tumor, but CDX2 activation is not related to its promoter demethylation. Our study highlighted gene expression variations that could be part of a dedifferentiation/redifferentiation process (CDX2, OCT3, FOXA1, FOXA2, SOX2, SOX9, SATB2, and some HOX genes). With an integrated approach, we also highlighted a potential implication of CACNA1C in carcinogenesis. Thanks to a non-invasive, well-accepted and painless brushing technique, it was possible to identify transcriptomic and methylation changes which were consistent with ITACs phenotypic profiles and natural history. The predictor identified patients with adenocarcinoma with a very good sensitivity and specificity. Conclusion: Our results pave the way for a simple, non-invasive screening method for woodworkers and for a better understanding of carcinogenesis mechanisms.; Introduction et objectifs : Les travailleurs du bois sont exposés au risque de développer des adénocarcinomes dans une localisation spécifique : la fente olfactive. Les mécanismes de cancérogenèse de ces tumeurs rares sont mal connus et l’efficacité du dépistage actuel n’est pas démontrée. Les objectifs de ce travail étaient : 1/établir le lien entre le sous-type histologique d’adénocarcinome intestinal et l’exposition aux poussières de bois, 2/explorer les différentes raisons possibles à une telle localisation 3/confirmer ou infirmer les mécanismes supposés de la cancérogenèse (séquence métaplasie/cancer, rôle de CDX2, modifications génétiques et épigénétiques retrouvées pour d’autres modèles de cancérogenèse proches) et 4/développer une nouvelle approche non invasive pour le dépistage. Résultats : Nous avons d’abord étudié le lien spécifique entre le sous-type intestinal et l’exposition aux poussières de bois, puis nous avons montré sur modèle expérimental que le reste des fosses nasales est autant exposé aux poussières que la fente olfactive, même s’il reste possible que la clairance des poussières soit inférieure à ce niveau. L’hypothèse d’un mécanisme de reprogrammation oncogénique semble plus probable en raison de l’origine embryologique spécifique des tissus de la fente olfactive mais aussi des anomalies observées. Notre étude objective des variations d’expression de gènes qui pourraient participer à la dédifférenciation-redifférenciation de l’épithélium originel (CDX2, OCT3, FOXA1, FOXA2, SOX2, SOX9, SATB2, et certains gènes HOX). CACNA1C pourrait aussi jouer un rôle important dans la cancérogenèse. La séquence métaplasie/cancer pourrait s’intégrer dans cette reprogrammation : l’acquisition en situation ectopique de l’expression de CDX2 semble clef pour l’acquisition du phénotype intestinal. Cette acquisition n’est pas liée à la déméthylation de son promoteur. Grâce à une technique de brossage non invasive, bien acceptée et peu douloureuse, il a été possible d'identifier des modifications transcriptomiques et de méthylations cohérentes avec les profils phénotypiques et l'histoire naturelle des ITACs. Le prédicteur a permis d’identifier les individus porteurs d’un adénocarcinome avec une très bonne sensibilité et une très bonne spécificité. Conclusion : Nos résultats ouvrent la voie à une méthode de dépistage simple et non invasive pour les menuisiers et permettent un éclairage différent des mécanismes de cancérogenèse.

  • French
    Authors: 
    Danine, Abdelaadim;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    This study aims at the development of an electrochromic display on paper, activated by a smartphone as solution for counterfeit. A novel deposition method at room temperature of WO3 thin films was developed using a UV treatment. 5-layer electrochromic device (ECD), based on WO3 on paper, Prussian blue, and an electrolyte membrane, showed good electrochemical stability for more than 500 cycles associated with an optical contrast in reflectance ΔR of 13% at -1 V. In order to minimize the activation potential, ECDs with simplified architecture, derived from 5-layer conventional configuration have been developed in a second part of this work. 4-layer ECDs were constructed by replacing the counter-electrode and conductive layer by a single metal layer. In addition, the use of an electrochromic conducting material leads to 3-layer device. 4 and 3-layer ECDs exhibit high electrochromic performances at only -0.7 V with nice stability for more than 500 cycles. The first prototype integrated on perfume packaging, with 4-layer ECD based on PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene), ionic liquid electrolyte polymerized by UV-varnish, and Ag as counter-electrode was successfully activated by a smartphone in less than 5.3 seconds for an activation energy of 0.33 mJ.cm-2.; La finalité de cette étude était la réalisation d’un afficheur électrochrome sur papier activable par un smartphone comme solution anti-contrefaçon. La nature cellulosique du substrat et la faible énergie délivrée par le smartphone ont représenté deux contraintes majeures dans de ce travail de thèse. Ainsi, une nouvelle méthode originale de dépôt à température ambiante de films minces WO3 a été développée en utilisant un traitement UV. Le premier dispositif électrochrome couplant le film WO3 sur papier, le Bleu de Prusse, et une membrane électrolytique plastifiée, a montré une bonne stabilité électrochimique associée à un contraste optique ΔR de 13 % pour une tension d’activation de -1 V. En vue de minimiser la tension d’activation, de nouveaux dispositifs électrochromes, à architecture simplifiée, dérivés d’une configuration classique à 5 couches ont été mis au point. Le remplacement du matériau de contre électrode et du conducteur électronique par un matériau métallique unique a conduit à des dispositifs à 4 couches. De plus, l’utilisation d’un matériau électrochrome conducteur a permis de s’affranchir de la couche conductrice électronique adjacente à l’électrode de travail menant à des dispositifs encore plus simplifiés à 3 couches. Les dispositifs simplifiés se caractérisent par des performances électrochromes très intéressantes pour une activation à seulement -0,7 V et présentent une stabilité électrochimique sur plus de 500 cycles. Le premier prototype sur emballage de parfum, à base d’afficheur électrochrome constitué de PEDOT, d’électrolyte liquide ionique polymérisé par vernis UV, et de contre électrode d’Ag, a été activé avec succès par un smartphone en moins de 5,3 secondes pour une énergie d’activation de 0,33 mJ.cm-2.

  • French
    Authors: 
    Papadopoulou, Eirini;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    The purpose of this research, divided in three parts, is to show how History, as cognitive field, can reveal deep truths of contemporary life and thought through the art of novel. More precisely, in the first part, after briefly drawing the portrait of classic historical novel, we present seven modern novels that have as common ground important historical facts. We explain which time each novel deals with and which places it presents as sites of action of its story. We comment, as well, on the considerable historical meaning of the chosen times and places.Afterwards, we focus on the fictional characters of our corpus so as to discover how their belonging to a precise historical time influences their existence and how, consequently, the need to fathom out their world is provoked. Furthermore, we are interested in the proven relation between the power of memory that haunts the characters who are fighting so as to be reconciled with it and the construction of narrative identity, equally individual and collective. Finally, in the last part, we try to show the connection between the time of each novel and the narrative structure that each writer has chosen for it by suggesting the importance of its role in the process of the literary reception. The latter will subsequently make us wonder about the parameters that determine the way the writer and the reader receive effectively these literary works.; Le but de cette recherche qui de déplie en trois parties est de montrer comment l’Histoire en tant que champ cognitif peut, par l’intermédiaire de l’art romanesque, dévoiler des vérités profondes concernant la vie et la pensée contemporaine. Plus précisément, dans le cadre de la première partie, en traçant d’abord brièvement le portrait du roman historique classique, nous présentons sept romans européens de notre époque qui ont comme thématique commune des grands événements historiques. Nous expliquons de quelle époque traite chacun d’eux et quels lieux ils présentent comme lieux d’action de leurs histoires ; nous commentons alors la signification historique majeure du temps et de l’espace choisis.Par la suite, nous mettons l’accent sur les personnages romanesques de notre corpus dans le but de découvrir comment leur appartenance à une époque historique précise influence leur existence et comment surgit conséquemment le besoin de déchiffrer leur monde. De plus, nous nous intéressons à la relation éprouvée entre la puissance de la mémoire, qui hante les personnages se battant pour se réconcilier avec elle, et la construction de leur identité narrative, une identité tant individuelle que collective. Finalement, dans une dernière partie, nous tentons de faire le lien entre le temps de chaque roman et la structure narrative que son écrivain a choisie en suggérant qu’il joue un rôle considérable dans le processus de réception de la littérature. Cette dernière occupera ensuite notre réflexion : nous nous interrogerons donc sur les paramètres qui déterminent la façon dont l’écrivain et le lecteur perçoivent effectivement ces œuvres littéraires.

  • French
    Authors: 
    Goupil, Anne-Charlotte;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Structural panels used in naval industry such as bulkheads and decks must succeed in standard certification testssuch as ISO 834 to be commercialized and settled on board. As these tests are long and expensive, panel manufacturerswish to maximize chances of success for their panels when submitted to certification tests especially when it comes toalternative designs such as composite sandwich panels.Finite elements analyses are used to model thermo-mechanical behavior. Industrial software such as SAMCEF,which was used to conduct this work, are able to solve thermal analyses with degradation and mechanical analyses involvingcontact conditions, degradation of mechanical properties and loss of structures due to failure.The objective in this study is to first identify characteristics of these structures. They are special due to their size andtheir manufacturing. This study aims also to determine thermal and mechanical data required for numerical modeling.When necessary some data can be computed from results coming from the results of the materials’ reaction to fire.Numerical models are developed to determine thermo-mechanical behavior and are designed to be robust and used inindustrial context. They include the evolution of thermal and mechanical properties during the degradation process. Thesemodels must enable to estimate the performances of innovative designs during an ISO 834 certification test.; Pour être commercialisés et installés à bord des navires, les panneaux structuraux tels que les cloisons et les pontsdoivent passer avec succès un essai normalisé de résistance au feu de type ISO 834. De tels essais sont longs et coûteux,les constructeurs de panneaux souhaitent par conséquent maximiser les chances de succès lors du passage de leur produitau test en particulier pour les designs alternatifs que constituent les sandwichs composite.La simulation par éléments finis est un outil pour modéliser le comportement thermomécanique de telles structures.Les codes industriels comme SAMCEF qui a été utilisé dans ce travail sont capables de réaliser des analyses thermiquesavec dégradation et des analyses mécaniques mettant en jeu la gestion du contact, la dégradation des propriétésmécaniques et la perte des structures par ruine.L’enjeu de cette étude est d’abord identifier les spécificités de telles structures particulières par leur taille, leurconception, de déterminer quelles sont les données thermiques et mécaniques nécessaires pour alimenter le modèlenumérique et le cas échéant de les construire à partir des résultats de la réaction au feu des matériaux. Des modèlesnumériques que l’on souhaite robustes et utilisables dans un contexte industriel, sont développés pour déterminer lecomportement thermomécanique de tels panneaux. Ils prennent en compte l’évolution des propriétés thermiques etmécaniques des matériaux en cours de dégradation. Ces modèles doivent permettre par la suite l’estimation desperformances de nouveaux designs lors d’un essai de certification ISO 834.

  • Publication . Doctoral thesis . 2016
    French
    Authors: 
    Caure, Hélianthe;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    This thesis is a contribution to the study of modulo p tiling. Many mathematical and computational tools were used for the study of rhythmic tiling canons. Recent research has mainly focused in finding tiling without inner periodicity, being called Vuza canons. Those canons are a constructive basis for all rhythmic tiling canons, however, they are really difficult to obtain. Best current method is a brut force exploration that, despite a few recent enhancements, is exponential. Many technics have been used, hoping to understand Vuza canons better or to generate them faster. Hence, this thesis presents a completely new way to study aperiodic tiling.; Ce mémoire de thèse est une contribution à l'étude des canons modulo p. De nombreux outils mathématiques et informatiques ont été employés pour l'étude des canons rythmiques mosaïques. La recherche récente s'est particulièrement attachée à trouver les canons sans périodicité interne, dits de Vuza. Ces canons ont la particularité d'être une base pour la construction de tous les canons rythmiques mosaïques, cependant ils sont très difficiles à obtenir. La meilleure méthode actuellement est un algorithme exhaustif de recherche, qui malgré de récentes améliorations reste exponentiel. Plusieurs techniques ont été utilisées dans l'espoir de mieux les comprendre ou de les générer plus rapidement. Ce mémoire présente donc un nouveau sujet d'étude pour mieux comprendre le pavage apériodique.

  • French
    Authors: 
    Jay, Frédéric;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    This study aims to understand the electrical properties impact of the crystalline Silicon on the HeteroJunction (SHJ) solar cells performances and define the required material specifications in terms of minority carrier lifetime and bulk resistivity.In the first part of this work, the potential of the mono-like silicon was evaluated for SHJ solar cells production The high productivity of the crystallization method allows to significantly reduce the material cost. 20% efficiencies comparable to reference wafers were obtained for industrial process and had reached 21.6% values have been reached with a high efficiency process. Values above 1ms bulk lifetime were mandatory to obtain these results. The main limitations of the material properties were identified. First, the presence of multicrystalline zones on the material is incompatible with the SHJ process especially regarding the texturization step and then layers thickness’ uniformity. This defects drive down, at the first order, the Jsc and then the Voc and FF. Moreover, the metallic contamination and the dislocations generation at the ingots ends induce also a bulk lifetime degradation and PV performances drop. Finally, only 30% of the ingot height was usable to obtain high solar cell efficiencies.In the second part of this work, an innovative doping method, replacing the ones which use doping impurities, such as phosphorus, by generating thermal donors (TD) was studied. The advantages of this doping method are to use the oxygen naturally content in the silicon to generate the doping after 450°C annealing. This method is only possible if low temperature solar cell process is performed such the one used in this work. It could control the electrical properties of the crystalline silicon throughout a complete Cz ingot and increase the material yield. For a resistivity range of 3-10Ω.cm and bulk lifetime between 3 and 10ms, the TD doped material is compatible with SHJ technology. The maximum TD concentration for a SHJ application was estimated to 7x1014cm-3.The doping method was successfully transferred to the ingot scale and allowed reaching 20.7% efficiency with an industrial process and 21.7% with the “smart-wire” improved metallization. A FF loss was observed compared to the references, related to high series resistances. The origin has not been confirmed yet, but the most likely source would be the radial resistivity inhomogeneity generated by doping on silicon bulk.; Ce travail de thèse a pour but de comprendre l’impact des propriétés électriques du silicium cristallin sur les performances des cellules solaires Silicium à HétéroJonction (SHJ) et de déterminer des spécifications matériaux nécessaires en termes de durée de vie des porteurs de charge et de résistivité.Dans une première partie de cette thèse, le potentiel du silicium mono-like a été évalué pour la fabrication de cellules solaires SHJ. La forte productivité de cette technique permet de réduire considérablement les coûts de fabrication des plaquettes. Des rendements de conversion de 20% équivalents à ceux des matériaux du marché ont été obtenus ainsi qu’un rendement de 21.6% avec l’utilisation d’un procédé de fabrication de cellules haut rendements. Ces valeurs ont été obtenues pour des durées de vie volumiques moyennes sur les plaquettes supérieures à 1ms. Les principaux limitations de la qualité du matériau mono-like ont été identifiés. D’abord, la présence de zones multicristallines sur certaines plaquettes rend le matériau incomptable avec le procédé SHJ notamment en ce qui concerne les étapes de texturation des surfaces et ensuite l’uniformité en épaisseur des couches déposées. Ce type de défauts fait chuter en premier lieu la Jcc, puis la Vco et le FF et finalement le rendement de conversion. De plus, la présence de contamination et la génération de dislocations aux extrémités du lingot font également chuter la durée de vie volumique et les paramètres photovoltaïques des cellules. Finalement, seulement 30% de la hauteur de lingot a pu être utilisé pour des hauts rendements de conversion.La deuxième partie a été consacrée à l’étude et l’optimisation, avec la technologie SHJ, d’une technique de dopage innovante remplaçant celles utilisant des impuretés dopantes, telle que le phosphore, en générant des donneurs thermiques dans le substrat silicium cristallin. Cette méthode de dopage présente l’avantage d’utiliser l’oxygène naturellement présent dans le silicium en transformant en dopant par des recuits à 450°C. Cette technique est uniquement valable avec une procédé basse température tel que celui utilisé dans ce travail de thèse et permettrait de contrôler les propriétés électriques du silicium sur l’ensemble d’un lingot Cz afin d’augmenter le rendement matière. La compatibilité du silicium cristallin dopé par des DT a été validée pour une gamme de résistivité de 3-10Ω.cm et durées de vie volumique de 3-10ms. La limite d’utilisation des DT pour l’obtention de hauts rendements correspond à une concentration inférieure à 7x1014cm-3 (3Ω.cm, 3ms). La technique de dopage a été transférée avec succès à l’échelle du lingot et a permis d’obtenir de rendement de 20.7% avec un procédé industriel et même de 21.7% avec une métallisation « smart-wire ». Une perte de FF a été observée par rapport aux références, liées à une résistance série élevée dont l’origine n’a pas encore été confirmée mais dont la source la plus probable serait l’inhomogénéité radiale de résistivité générée par le dopage.

  • French
    Authors: 
    Bezombes, Lucie;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    In light of the global erosion of biodiversity caused by human activities, biodiversity offsets and, more broadly the Mitigation Hierarchy, are increasingly used since the 1970s, with the ambition of reconciling economic development and biodiversity conservation. Its objective is to achieve "No Net Loss" (NNL) of biodiversity. One of the key issues to achieve this goal is to demonstrate ecological equivalence between the gains from offsets and the losses caused by impacts. Despite regulatory improvements, the French law does not include a method for assessing equivalence, and no method is unanimously recognized. This leads to heterogeneous practices and difficulties in reaching the NNL objective. In this context, this thesis aims to develop a standardized methodological framework (SMF) for assessing equivalence, which combines operationality, scientific basis and comprehensiveness (taking into account the four dimensions of equivalence: ecological, spatial, temporal and uncertainties). First, 13 methods used abroad are analysed in order to identify structural elements for the development of a SMF adapted to the French context. The construction is decomposed into three steps. The first consists in selecting an organized set of indicators, on which equivalence assessment should be based in order to meet legislative requirements and reflect the complexity of biodiversity. The assessment is to be done at two spatial scales (on-site and within an expanded perimeter) and at three levels reflecting general or specific issues (habitat or species). The second step regards the prediction of the values of the indicators over time, consequently to the impacts and offsets, taking into account the implied uncertainties. The third step leads us to establish rules for calculating losses and gains, as well as for the overall assessment of equivalence. Finally, this SMF is tested on two study sites in order to demonstrate the added value and to identify its limits. Prospects for improving the SMF, and more broadly the evaluation of equivalence, are then suggested. Finally, all these elements make it possible to question the effectiveness of offsets in order to tackle biodiversity erosion.; Face à l’érosion mondiale de la biodiversité causée par les activités humaines, la compensation écologique, et plus largement la séquence « Eviter Réduire Compenser » (ERC), s’est développée depuis les années 1970, avec l’ambition de concilier développement au niveau des projets d’aménagement et préservation de la biodiversité. L’objectif de cette séquence est d’atteindre « zéro perte nette » (No net Loss, NNL) de biodiversité. Un des enjeux clé pour y arriver consiste à démontrer l’équivalence écologique entre les gains apportés par la compensation et les pertes occasionnées par les impacts. Malgré les avancées règlementaires, le cadre français n’inclut pas de méthode à suivre pour déterminer l’équivalence et aucune n’est unanimement reconnue. Cela amène à des pratiques hétérogènes et une difficulté d’atteindre le NNL. Dans ce contexte, ces travaux de thèse visent à développer un cadre méthodologique standardisé (CMS) d’évaluation de l’équivalence, combinant à la fois opérationnalité, bases scientifiques et exhaustivité (prise en compte des quatre dimensions de l’équivalence : écologique, spatiale, temporelle et les incertitudes). Dans un premier temps, 13 méthodes utilisées à l’étranger sont analysées afin d’identifier des éléments structurant pour le développement du CMS adapté au contexte français. La construction du CMS est décomposée en trois étapes. La première consiste à sélectionner un lot organisé d’indicateurs sur lesquels baser l’évaluation de l’équivalence, permettant de répondre aux exigences règlementaires et reflétant la complexité de la biodiversité : évaluation à deux échelles spatiales (sur le site et dans un périmètre élargi) et à trois niveaux d’enjeu (général, habitat ou espèce). La deuxième étape porte sur la prédiction de l’évolution dans le temps des valeurs initiales des indicateurs, sous l’effet des impacts et de la compensation, en prenant en compte les incertitudes associées. La troisième étape conduit à la détermination de règles de calcul des pertes et des gains aboutissant à l’évaluation globale de l’équivalence. Le CMS ainsi construit est ensuite testé sur deux sites d’étude afin d’en démontrer la plus-value et d’en éprouver les limites. Des perspectives d’amélioration du CMS, et plus largement de l’évaluation de l’équivalence sont dégagées. En dernier lieu, l’ensemble de ces éléments nous permettent de questionner l’efficacité de la compensation écologique pour lutter contre l’érosion de la biodiversité.

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