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10
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  • Open Access French
    Authors: 
    César, William;
    Country: France

    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; 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

  • Open Access French
    Authors: 
    Gaële Lesteven;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    International audience; Cet article évalue l’impact de la congestion automobile sur la routine des ménages motorisés. En abaissant les vitesses, la congestion automobile modifie les temps de déplacements quotidiens : elle les allonge et/ou augmente leur variabilité. Un jeu de simulation, sous forme d’Enquête Interactive de Réponses Déclarées (EIRD), et un questionnaire ont été réalisés en 2010 en Île-de-France. Leur objectif était d’identifier et de comprendre les comportements des ménages face à la congestion. Les résultats ont montré que les ménages cherchent à préserver leur routine. Ils réussissent à maintenir leur programme d’activités en optant pour des ajustements marginaux (téléphoner, changer l’heure de départ ou l’itinéraire, etc.) jusqu’à ce qu’ils atteignent leur seuil de tolérance à la congestion. À partir de ce seuil, ils commencent à modifier leur routine. Le seuil de tolérance oscillerait autour de 30 minutes supplémentaires au temps de parcours habituel.; This paper focuses on the daily routine of motorized households facing traffic congestion. Traffic congestion decreases travel speed and modifies daily travel times. An Interactive Stated Response Survey (ISRS) followed by a questionnaire was held in 2010 in the Paris region. The aim was to identify and understand behavioral responses to traffic congestion. The results showed that households sought to preserve their daily routine. They managed to maintain their activity pattern thanks to few marginal adjustments until they reached a threshold and started to alter their behavior. The threshold fluctuated around 30 minutes in addition to the initial travel time.

  • Publication . Doctoral thesis . 2014
    Open Access French
    Authors: 
    SCHWAGER-GUILLOUX, Julie;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Dans un contexte de gestion à l'amont et de récupération des eaux de pluie, l'utilisation de toitures végétalisées 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 avéré. 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 végétalisées + 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 végétaux 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 végétalisées, 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 végétalisées 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 élevé 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 végétaux 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 végétalisée est recherché. En outre, ces expérimentations ont seulement porté sur les premières années de vie de ces toitures végétalisées. 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.

  • Open Access French
    Authors: 
    LEPRETRE, Emilie;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    After corrosion, fatigue phenomenon is the main cause of damage in old metallic structures. Fatigue cracks appear in stress concentration area subject to high stresses, and can lead to the ruin of the bridge. In old metallic structures, fatigue cracks mainly occur at the edge of the rivet hole and are thus difficult to detect with the common non-destructive inspection technique (NDI). Moreover, due to the poor quality of the old metallic materials, particularly puddled iron, some of the NDI techniques cannot be used. The main objective of the present work is to study the effectiveness of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) laminates in reinforcing fatigue crack emanating from the rivet hole. Thus, investigations on small-scale specimens were done. These specimens consist of metallic plates with center hole from which one single crack emanates. Two metallic materials, puddled iron and mild steel, and two reinforcement processes were used. These reinforcement processes consist of Normal Modulus (NM) and Ultra High Modulus (HHM) CFRP laminates. Furthermore, symmetrical and un- symmetrical reinforcement configurations are considered as well as pre-stressing NM laminates before application. The experimental results showed firstly the efficiency of the different studied reinforcement configurations in slowing down crack propagation. In conclusion of this work, the achieved results, particularly those in terms of Stress Intensity Factor, could be used for reinforcement of riveted structures by CFRP bonding, taking into account the presence of rivets as well as the presence of the others elements of the assembly.; La fatigue représente la deuxième cause d'endommagement des structures métalliques anciennes après la corrosion. Celle-ci se manifeste par l'apparition de fissures, dans les zones fortement sollicitées présentant des concentrations de contraintes importantes, et peut mener à terme à la ruine de l'ouvrage. Dans le cas des structures métalliques anciennes, les fissures de fatigue s'amorcent généralement au droit des trous de rivets rendant difficile leur détection par les techniques de contrôle non destructif conventionnelles. De même, les matériaux métalliques anciens de la construction, et notamment le fer puddlé, limitent l'utilisation de certaines techniques. Dans le cadre de ce travail de thèse, l'objectif principal est d'étudier l'efficacité d'un renforcement par composites collés dans le cas de fissures de fatigue émanant de trous de rivets. Pour cela, des éprouvettes de petites dimensions, présentant un perçage central et une unique fissure de fatigue en bord de perçage, ont été considérées. De même, deux matériaux métalliques, acier doux et fer puddlé, ainsi que deux procédés de renforcement PRFC (polymères renforcés de fibres de carbone), à Module Normal et à Ultra Haut Module, sont étudiés. Pour chaque procédé de renforcement, différentes configurations de renforcement ont été testées et notamment la mise en précontrainte du plat composite MN avant collage. Cela a permis de mettre en évidence l'efficacité de la technique de collage de plats PRFC pour un renforcement à la fatigue de matériaux métalliques anciens. Par ailleurs, les expressions analytiques simples proposées pour le facteur d'intensité de contraintes pourront par la suite être utilisés pour une application aux structures rivetées en tenant compte de la présence du rivet ainsi que celle des plaques assemblées.

  • French
    Authors: 
    Ralitera, Tahina Vololona Eulalie;
    Publisher: HAL CCSD

    The multiagent simulation is a promising approach for smart city design and planning. In this context, we focus on the example of recharging electric vehicles on public charging points. This example illustrates a problem of managing limited and shared resources in time and space. Rolland May defines three main dimensions that should be integrated by the system: the space, the organisation and the time. In multi-agent simulations, the spatial dimension and the social dimension are the subject of numerous proposals in the literature. In opposite, time remains subject to very few studies and consideration. In addition, if a lot of research deals with spatial and organisational consideration in the agent's reasoning, the time consideration, as a system dynamic, is often overlooked.This highlights two aspects to which we want to contribute:- the need for interaction support to exchange spatial, social and temporal information;- the need for reasoning that takes this exchanged spatial, temporal and organisational information into account.Thought this thesis, our first objective aim at making the multiagent simulation paradigm evolve in order to consider time as a new medium of interaction, in the same way as the spatial environment or the organisational environment. For that purpose, we draw on existing approaches that are commonly used for modelling the space and organisations. Our model is called Agent-Group-Environment-Time (AGRET). It is an extension of the generic organisational model AGR and its variant AGRE.The originality of our approach is that it integrates the temporal dimension as an environment, in the same way as the spatial environment and the social environment. This time environment is used to support the exchange and the storage of time information. It complements the simulation scheduler which manages the simulation activation cycle. The implementation of this new interaction environment brings new possibilities. One of these possibilities is the use of temporal, spatial and social information, perceived through the environments, to optimise the agent's reasoning. In this context, we choose to focus on anticipatory reasoning which is particularly interesting in the context of the smart city. This anticipatory reasoning increases the realism of the simulation by showing a cognitive capacity that is specific to humans. It also improves the agent's decision mechanism by choosing a more relevant behaviour that takes into account the agent's temporal, spatial and social activation context. This anticipatory reasoning is based on information about the past, the present and the future, which the agent perceives through the temporal environment. The inclusion of future information in the anticipative reasoning is an original feature of this approach. This functionality is made possible by the temporal environment, which allows storing and perceiving information on the temporal dimension.To summarise, our contributions are both about time. Our first contribution is about the representation of time as an environment. In the multi-agent level, we propose an interaction support for the exchange and storage of information on space, time and organisation. Our second contribution is about temporal reasoning. We propose an anticipative reasoning based on the perception of spatial, temporal and social environments. In particular, we exploit the visibility of the future dimension of time that is allowed by the temporal environment. In the example of electric vehicles recharge, the integration of our approaches allows, at the collective level, the optimisation of the recharge distribution in space and time. We show this through an implementation on a multi-agent simulation model called SkuadCityModel. More generally, at the level of the smart city, the implementation of our contributions allows the optimisation of resource management in space and time.; La simulation multi-agent est une approche prometteuse pour la construction et la planification des villes intelligentes. Dans ce contexte, nous nous basons sur l'exemple du rechargement de véhicules électriques avec des bornes de recharge publiques. Cet exemple illustre une problématique de gestion de ressources partagées et limitées dans le temps et dans l'espace. Rolland May définit trois principales dimensions que doit intégrer le système : l'espace, l'organisation et le temps. Dans la littérature des simulations multi-agent, la dimension spatiale et la dimension sociale font l'objet de nombreuses propositions. Contrairement à cela, la considération du temps comme une dynamique du système reste sujette à très peu d'étude. De plus, si beaucoup de travaux de recherche traitent de la considération spatiale et organisationnelle dans le raisonnement de l'agent, la considération de la dynamique temporelle est souvent négligée. Cela met en évidence deux aspects sur lesquels nous aimerions contribuer : - le besoin de support d'interaction pour échanger des informations spatiale, sociale et temporelle ; - le besoin de raisonnement anticipatif prenant en compte ces informations spatiale, temporelle et organisationnelle échangées. À travers cette thèse, notre premier objectif consiste à faire évoluer le paradigme de simulation multi-agent de manière à considérer le temps comme un nouveau milieu d'interaction que nous appelons l'environnement temporel. Pour mettre en place cet environnement temporel au sein du système, nous proposons un modèle appelé Agent-Groupe-Rôle-Environnement-Temps (AGRET). Il s'agit d'une extension du modèle générique d'organisation Agent-Groupe-Rôle (AGR) et de sa variante Agent-Groupe-Rôle-Environnement (AGRE). L'originalité de notre approche consiste en la considération de la dimension temporelle comme un environnement, au même titre que l'environnement spatial et l'environnement social. L'environnement temporel est utilisé comme support pour l'échange et le stockage d'informations temporelles. Il vient en complément à l'ordonnanceur de la simulation qui gère le cycle d'activation de la simulation. L'implémentation de ce nouveau milieu d'interaction apporte de nouvelles possibilités. Une d'entre elles est l'usage des informations temporelles perçues à travers l'environnement temporel pour optimiser le raisonnement anticipatif de l'agent. Ce raisonnement anticipatif est particulièrement intéressant dans le contexte de la ville intelligente, car il augmente le réalisme de la simulation en faisant transparaître une capacité cognitive qui est propre à l'humain. Il permet également d'améliorer le mécanisme de décision de l'agent en choisissant un comportement plus pertinent qui prend en compte le contexte d'activation temporel, spatial et social de l'agent. Il se base sur des informations sur le passé, sur le présent et sur le futur planifié, que l'agent perçoit au niveau de l'environnement temporel. La prise en compte des informations futures planifiées constitue une originalité de cette approche. Pour résumer, nos deux contributions relèvent du temps. La première concerne la représentation du temps comme un milieu d'interaction : l'environnement temporel. La deuxième concerne le raisonnement temporel : un raisonnement anticipatif basé sur la perception de l'environnement spatial, de l'environnement temporel et de l'environnement social. Plus particulièrement, nous exploitons la visibilité sur la dimension future du temps qui est permise par l'environnement temporel. Dans l'exemple du rechargement des véhicules électriques, l'intégration de notre approche permet l'optimisation de la répartition des recharges dans l'espace et dans le temps. Nous montrons cela à travers une implémentation sur un modèle de simulation appelé SkuadCityModel. Plus généralement, au niveau de la ville intelligente, l'implémentation de nos contributions permet l'optimisation de la gestion des ressources dans l'espace et dans le temps.

  • Publication . Doctoral thesis . 2015
    French
    Authors: 
    Mahamat Hemchi, Hassane;
    Publisher: HAL CCSD

    The relation of the individual to his urban environment, already complex, is more complex today because of the proliferation of new mobility practices. New urban spaces are created, supported by policies, cultures and resources.To be convinced of it, we need to remember that the ability to move is an essential right of any individual, a condition of survival of all societies which determines the degree of development of the territory. Our study attempts to show how each type of actor concerned designs and organizes the link between mobility and territory. We study how different strategies are part of the urban space and help us to better understand its strengths and limitations, and how to practice urban mobility. We offer reading grids of the latterbased on the case of the city of N'Djamena, the capital of Chad.This study deals with urban mobility from the analysis of the current transport system functioning, as well as urban management and adaptation strategies tomobilities by the population of N'Djamena. Different strategies are implemented both by the population and by transport operators who are often individuals working in collaboration with various unions. To consider the various socio-spatial aspects and issues of urban mobility practices through the city of N'Djamena, it has been relevant and heuristic to cross the different tools and disciplines of urban planning, sociology, geography and transportation engineering. Space is never given, it is always built. This work thus attempts to define at first the various concepts related to urban mobility – sometimes confused, often antagonistic –, their origins and their interpretations. We demonstrate that mobility is as a concept rising social, urban planning, economic and geographical issues, amongst others. Secondly, this work analyzes the modalities of adaptation of the population to transport offers, in a context of increasing deficiencyconditions in planning, management and conveyancethroughout the city of N'Djamena. Thus, this study addresses the shortcomings of Chadian capital transport system as well as the adaptation strategies of the population, particularly within the periphery that is the 1st, 8th and 9th districts.This study analyzes the origins and causes of the proliferation of bikecabs within the transport system. The latter, appeared in the seventies, is today a practice that evolves between citizen acceptance and political refusal.; Le rapport de l’individu à son environnement urbain, déjà complexe, se complexifie aujourd’hui davantage du fait de la prolifération de nouvelles pratiques de mobilité. De nouveaux espaces urbains sont créés, appuyés par des politiques, des cultures et des moyens. Pour s'en persuader, il suffit de rappeler que l'aptitude à se mouvoir est une faculté essentielle de tout individu, une condition de survie de toutes les sociétés qui détermine le degré de développement du territoire. Notre étude s'attache à montrer comment chaque type d'acteur concerné conçoit et organise les rapports entre mobilité et territoire. Nous étudions comment les différentes stratégies s'inscrivent dans l'espace urbain et nous aident à mieux appréhender ses atouts et ses limites et comment se pratiquent les mobilités urbaines. Nous proposons des grilles de lecture de ces dernières à partir du cas de la ville de N’Djamena, la capitale tchadienne. Cette étude traite de la mobilité urbaine à partir de l’analyse du fonctionnement actuel du système de transport ainsi que des stratégies de gestion urbaine et d’adaptation aux mobilités par la population de N’Djamena. Différentes stratégies sont mises en œuvre aussi bien par la population que par les opérateurs de transports qui sont souvent des particuliers travaillant en collaboration avec les différents syndicats. Pour prendre en considération les différents aspects et enjeux socio-spatiaux des pratiques des mobilités urbaines à travers la ville de N’Djamena, il s’est révélé pertinent et heuristique de croiser les différents outils et disciplines que constituent l’urbanisme, la sociologie, la géographie et l’ingénierie des transports. L'espace n'est jamais donné, il est toujours construit. Ce travail tente ainsi de définir dans un premier temps les différents concepts en lien avec les mobilités urbaines tantôt confondus, souvent antagonistes, leurs origines et leurs interprétations. Nous démontrons que la mobilité se présente comme un concept soulevant des enjeux d’ordre social, urbanistique, économique, géographique, etc. Dans un second temps, ce travail analyse les modalités d’adaptation de la population face aux offres de transports que propose le secteur dans des conditions d’insuffisance accrue à travers toute la ville de N’Djamena en termes de planification, de gestion et de moyen de transport. C’est ainsi que cette étude aborde les dysfonctionnements du système des transports de la capitale tchadienne ainsi que les stratégies d’adaptation de la population, en particulier celles de la périphérie que représentent le 1er, le 8e et le 9e arrondissement. Cette étude analyse ainsi les origines et les causes de la prolifération du système des transports que sont les mototaxis. Ces derniers, apparus dans les années soixante-dix, constituent aujourd’hui une pratique qui évolue entre acceptation citoyenne et refus politique.

  • French
    Authors: 
    Benloucif, Mohamed Amir;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    The recent technological breakthroughs in the actuation, perception and artificial intelligence domains herald a new dawn for driving assistance and highly automated driving. However, in a context where the automation remains imperfect and prone to error, it is crucial to ensure that the automated driving system maintains the driver’s situation awareness in order to be able to successfully and continuously supervise the system’s actions. At the same time, the system must be able to ensure the safety of the vehicle and prevent the driver’s actions that would compromise his safety and that of other road users. Therefore, it is essential that the issue of interaction and cooperation with the driver is addressed throughout the whole system design process. This entails the issues of task allocation, authority management and levels of automation. Conducted in the scope of the projet ANR-CoCoVeA (French acronym for: "Cooperation between Driver and Automated Vehicle"), this thesis takes a closer look at the question of cooperation between the driver and automated driving systems. Our main objective is to provide the driver with a suitable assistance level that accounts for his intentions while ensuring global safety. For this matter, we propose a general framework that incorporates the necessary features for a successful cooperation at the different levels of the driving task in the form of a system architecture. The questions of task allocation and authority management are addressed under their different nuances and the identified system functionalities are studied and adapted to match the cooperation requirements. Therefore, we have developed algorithms to perform maneuver decision making, trajectory planning, and control that include the necessary mechanisms to adapt to the driver’s actions and intentions in the case of potential conflicts. In addition to the technical aspects, this thesis studies the cooperation notions from the human factor perspective. User test studies conducted on the SHERPA-LAMIH dynamic simulator allowed for the validation of the different developments while shedding light on the benefits of different cooperation forms.; Les récentes percées technologiques dans les domaines de l’actionnement, de la perception et de l’intelligence artificielle annoncent une nouvelle ère pour l’assistance à la conduite et les véhicules hautement automatisés. Toutefois, dans un contexte où l’automatisation demeure imparfaite, il est primordial de s’assurer que le système d’automatisation de la conduite puisse maintenir la conscience de la situation du conducteur afin que ce dernier puisse accomplir avec succès son rôle de supervision des actions du système. En même temps, le système doit pouvoir assurer la sécurité du véhicule et prévenir les actions du conducteur qui risqueraient de compromettre sa sécurité et celle des usagers de la route. Il est donc nécessaire d’intégrer dès la conception du système automatisé de conduite, la problématique des interactions avec le conducteur en réglant les problèmes de partage de tâche et de degré de liberté, d’autorité et de niveau d’automatisation du système. S’inscrivant dans le cadre du projet ANR-CoCoVeA (Coopération Conducteur-Véhicule Automatisé), cette thèse se penche de plus près sur la question de la coopération entre l’automate de conduite et le conducteur. Notre objectif est de fournir au conducteur un niveau d’assistance conforme à ses attentes, capable de prendre en compte ses intentions tout en assurant un niveau de sécurité important. Pour cela nous proposons un cadre général qui intègre l’ensemble des fonctionnalités nécessaires sous la forme d’une architecture permettant une coopération à plusieurs niveaux de la tâche de conduite. Les notions d’attribution des tâches et de gestion d’autorité avec leurs différentes nuances sont abordées et l’ensemble des fonctions du système identifiées dans l’architecture ont été étudiées et adaptées pour ce besoin de coopération. Ainsi, nous avons développé des algorithmes de décision de la manœuvre à effectuer, de planification de trajectoire et de contrôle qui intègrent des mécanismes leur permettant de s’adapter aux actions et aux intentions du conducteur lors d’un éventuel conflit. En complément de l’aspect technique, cette thèse étudie les notions de coopération sous l’angle des facteurs humains en intégrant des tests utilisateur réalisés sur le simulateur de conduite dynamique SHERPA-LAMIH. Ces tests ont permis à la fois de valider les développements réalisés et d’approfondir l’étude grâce à l’éclairage qu’ils ont apporté sur l’intérêt de chaque forme de coopération.

  • Open Access French
    Authors: 
    Bruneaux, Marie-Anne;
    Publisher: ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES - ENPC
    Country: France

    This thesis aims at developing a predictive mechanical modelling taking into account the physico-chemical properties of the adhesives, in accordance with the questioning of the project managers concerning a spreading assembling method: structural bonding. Experiments on epoxydes used in Civil Engineering brought to the fore behavioural differences between bulk adhesives and adhesive joints. Physical and hygrothermal ageing effects were analysed to evidence evolution laws for the properties of adhesives. At the same time, a mechanical modelling based on the first gradient of damage theory was developed to describe both the interface state in adhesively bonded joints and the physico-chemical and viscoelastic behaviours of the adhesive. Further studies will rely on this modelling to find out the evolution laws for the theoretical parameters depending on the ageing phenomena evidenced in the adhesive joints.; La technique de collage est déjà largement utilisée en Génie Civil dans le cadre de la réparation d'ouvrages, et la voie semble ouverte pour le développement de nouvelles applications en collage structural (connexions de ponts mixte acier/béton, assemblages de structures en béton fibré, etc.). Il existe donc une demande croissante de la part des maîtres d'œuvre pour disposer d'un outil de modélisation permettant de prévoir la durabilité de ce type d'assemblages collés. L'objectif de ce travail de thèse est justement de développer un modèle mécanique prédictif capable d'intégrer les propriétés physico-chimiques de l'adhésif et leurs évolutions dans le temps. La première partie de ce mémoire rassemble les données bibliographiques concernant les mécanismes de vieillissement des adhésifs époxydes utilisés en génie civil ainsi que les modèles phénoménologiques qui décrivent ces phénomènes en terme de cinétique. Il est également ressorti de cette étude, que les modèles mécaniques de zone cohésive sont particulièrement adaptés pour simuler le processus complexe de fissuration des interfaces dans les assemblages collés. Certains de ces modèles font intervenir des paramètres autres que mécaniques dans les équations d'évolution de l'endommagement surfacique et permettent prendre en compte de manière élégante les lois d'évolutions physico-chimiques des adhésifs. La seconde partie est consacrée à l'étude expérimentale des phénomènes de vieillissement des adhésifs massiques et des joints adhésifs dans les assemblages collés. Les effets du vieillissement physique et du vieillissement en milieu humide ont été analysés, mettant en évidence des différences de comportement entre les adhésifs massiques et les joints de colle, qui peuvent être attribuées à des effets d'interface et à des répartitions de contraintes spécifiques dans le polymère confiné au sein des joints. Les modèles phénoménologiques issus de la littérature ont ensuite permis de dégager des lois de comportement visant à prédire l'évolution des propriétés de ces adhésifs au cours du temps. La dernière partie du travail a permis de développer un outil de modélisation mécanique basé sur la théorie du premier gradient de l'endommagement, qui permet de décrire l'état de l'interface dans les assemblages collés à travers une variable d'endommagement. L'originalité de ce modèle réside dans le fait que les équations d'évolution de l'interface font intervenir des coefficients caractéristiques du comportement physico-chimique de l'adhésif. Dans un premier temps, le modèle a été confronté à l'expérience dans une configuration simplifiée de traction homogène. Les expérimentations ont mis en évidence des phénomènes de raidissement du joint en début d'essai puis de fluage aux temps longs, qui n'étaient pas prévus par le modèle initial. Les équations d'évolution ont donc été modifiées pour tenir compte de la nature viscoélastique du polymère, ce qui a permis de valider le modèle dans les conditions de chargement et de déchargement des assemblages collés. Nous avons ainsi pu identifier quatre des cinq coefficients du modèle relatifs au comportement de l'adhésif. Dans un second temps, une configuration expérimentale non homogène a été proposée afin de valider le modèle pour un problème avec gradient d'endommagement, et identifier le dernier coefficient théorique. Des études ultérieures pourront se baser sur ce modèle optimisé pour dégager les lois d'évolution des coefficients théoriques en fonction des phénomènes de vieillissement mis en évidence sur les joints adhésifs.

  • Open Access French
    Authors: 
    Vogt-Schilb, Adrien; Guivarch, Céline; Hourcade, Jean Charles;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    La capacité des véhicules électrifiés (VE) à diminuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) est sujette à débat. De nombreuses études fondent le calcul des émissions kilométriques des VE sur le contenu carbone de l'électricité contemporaine. Nous proposons une évaluation qui mobilise une vision cohérente de l'évolution du système énergétique dans lequel les VE doivent s'insérer. Nous utilisons un modèle de simulation prospective pour produire des scénarios contrastés de l'évolution du contenu carbone de l'électricité européenne. Cet exercice suggère que si l'Europe choisit de mettre en place des politiques climatiques destinées à réduire drastiquement ses émissions de GES, le contenu carbone de l'électricité va diminuer rapidement, prolongeant sur le long terme l'avantage actuel des VE sur les véhicules classiques en termes d'émissions par kilomètre. A long terme, l'électrification des véhicules est pertinente dans toutes les régions du monde. The effect of electrified vehicles (EVs) on greenhouse gas (GHG) emissions is subject to debate. Many studies assess EV's per-mile emissions based on the current carbon content of electricity. We use a simulation model to generate contrasting scenarios of the carbon content of European electricity. We find that if Europe chooses to implement climate policies in order to significantly reduce its GHG emissions, the carbon content of electricity will decrease rapidly. EV's per-mile emissions would then remain lower than those from conventional vehicles. On the long run, the same result seems to apply in every region of the world.

  • Publication . Doctoral thesis . 2010
    Open Access French
    Authors: 
    VU, Thai Son;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    In this work, we aimed to predict the rheological properties of suspensions of particles in non-Newtonian fluids. We first studied experimentally the rheological behaviour of bidisperse suspensions of non colloidal particles and non-Brownian immersed in a yield stress fluid in situations where interactions between particles are hydrodynamic (mechanical). We showed that the influence of the polydispersity on the elastic modulus and yield stress of the suspension could be described using a packing model developed for dry granular materials.Two simple closed form estimates for both the elastic modulus and the yield stress of non-Newtonian polydisperse suspension as a function of the characteristics of the constituents were proposed and validated. This study was then extended in a micromechanical analytical framework to predict the macroscopic characteristics of suspensions containing highly concentration of particles with different size. Our ne w model, called a "Morphologically Representative Pattern - Based Approach" (MRP-based approach), successfully predicts the behaviour of such materials by taking into account some geometrical parameters such as the particle size distribution or the distance between the nearest-neighbour particles. This model has been validated by a comparison with the experimental data in the literature. We then showed that the MRP-based approach also allowed describing the evolution of complex modules of a thixotropic material undergoing a liquid-solid transition due to the growth and the percolation of an attractive particle network. In the last part of this work, we studied experimentally the influence of the flow history on the structure of a thixotropic colloidal suspension; Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à prédire les caractéristiques rhéologiques de suspensions de particules dans des situations non newtoniennes. Nous avons tout d'abord étudié expérimentalement le comportement rhéologique de suspensions bidisperses de particules non colloïdales et non browniennes immergées dans un fluide à seuil dans les situations où les interactions entre particules sont hydrodynamiques (mécaniques). Nous avons montré que l'influence de la polydispersité des particules sur le module élastique et le seuil de contrainte de la suspension pouvait être décrit en utilisant un modèle d'empilement développé pour les matériaux granulaires secs. Deux relations analytiques simples permettant d'estimer le module élastique et la contrainte seuil d'une suspension non newtonienne polydisperse en fonction des caractéristiques des constituants ont alors été proposées et validées. Nous nous sommes ensuite intéressés à la prédiction des caractéristiques globales de suspensions contenant une forte concentration de particules de taille différente dans le cadre d'une approche par changement d'échelle. Pour cela, nous avons mis en uvre une approche par motifs morphologiques permettant la prise en compte de paramètres géométriques tels que la distribution de tailles des inclusions ou les distances entre particules voisines. Les résultats de ce modèle ont été validés par comparaison avec des données expérimentales de la littérature. Nous avons ensuite montré que les modèles morphologiques permettaient également de décrire l'évolution des modules complexes d'un matériau thixotrope subissant une transition de phase liquide-solide due à la croissance et la percolation d'un réseau de particules attractives. Dans la dernière partie de cette étude, nous avons étudié expérimentalement l'influence de l'histoire de cisaillement sur la structuration et la déstructuration d'une suspension colloïdale thixotrope

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  • Open Access French
    Authors: 
    César, William;
    Country: France

    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; 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

  • Open Access French
    Authors: 
    Gaële Lesteven;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    International audience; Cet article évalue l’impact de la congestion automobile sur la routine des ménages motorisés. En abaissant les vitesses, la congestion automobile modifie les temps de déplacements quotidiens : elle les allonge et/ou augmente leur variabilité. Un jeu de simulation, sous forme d’Enquête Interactive de Réponses Déclarées (EIRD), et un questionnaire ont été réalisés en 2010 en Île-de-France. Leur objectif était d’identifier et de comprendre les comportements des ménages face à la congestion. Les résultats ont montré que les ménages cherchent à préserver leur routine. Ils réussissent à maintenir leur programme d’activités en optant pour des ajustements marginaux (téléphoner, changer l’heure de départ ou l’itinéraire, etc.) jusqu’à ce qu’ils atteignent leur seuil de tolérance à la congestion. À partir de ce seuil, ils commencent à modifier leur routine. Le seuil de tolérance oscillerait autour de 30 minutes supplémentaires au temps de parcours habituel.; This paper focuses on the daily routine of motorized households facing traffic congestion. Traffic congestion decreases travel speed and modifies daily travel times. An Interactive Stated Response Survey (ISRS) followed by a questionnaire was held in 2010 in the Paris region. The aim was to identify and understand behavioral responses to traffic congestion. The results showed that households sought to preserve their daily routine. They managed to maintain their activity pattern thanks to few marginal adjustments until they reached a threshold and started to alter their behavior. The threshold fluctuated around 30 minutes in addition to the initial travel time.

  • Publication . Doctoral thesis . 2014
    Open Access French
    Authors: 
    SCHWAGER-GUILLOUX, Julie;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Dans un contexte de gestion à l'amont et de récupération des eaux de pluie, l'utilisation de toitures végétalisées 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 avéré. 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 végétalisées + 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 végétaux 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 végétalisées, 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 végétalisées 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 élevé 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 végétaux 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 végétalisée est recherché. En outre, ces expérimentations ont seulement porté sur les premières années de vie de ces toitures végétalisées. 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.

  • Open Access French
    Authors: 
    LEPRETRE, Emilie;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    After corrosion, fatigue phenomenon is the main cause of damage in old metallic structures. Fatigue cracks appear in stress concentration area subject to high stresses, and can lead to the ruin of the bridge. In old metallic structures, fatigue cracks mainly occur at the edge of the rivet hole and are thus difficult to detect with the common non-destructive inspection technique (NDI). Moreover, due to the poor quality of the old metallic materials, particularly puddled iron, some of the NDI techniques cannot be used. The main objective of the present work is to study the effectiveness of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) laminates in reinforcing fatigue crack emanating from the rivet hole. Thus, investigations on small-scale specimens were done. These specimens consist of metallic plates with center hole from which one single crack emanates. Two metallic materials, puddled iron and mild steel, and two reinforcement processes were used. These reinforcement processes consist of Normal Modulus (NM) and Ultra High Modulus (HHM) CFRP laminates. Furthermore, symmetrical and un- symmetrical reinforcement configurations are considered as well as pre-stressing NM laminates before application. The experimental results showed firstly the efficiency of the different studied reinforcement configurations in slowing down crack propagation. In conclusion of this work, the achieved results, particularly those in terms of Stress Intensity Factor, could be used for reinforcement of riveted structures by CFRP bonding, taking into account the presence of rivets as well as the presence of the others elements of the assembly.; La fatigue représente la deuxième cause d'endommagement des structures métalliques anciennes après la corrosion. Celle-ci se manifeste par l'apparition de fissures, dans les zones fortement sollicitées présentant des concentrations de contraintes importantes, et peut mener à terme à la ruine de l'ouvrage. Dans le cas des structures métalliques anciennes, les fissures de fatigue s'amorcent généralement au droit des trous de rivets rendant difficile leur détection par les techniques de contrôle non destructif conventionnelles. De même, les matériaux métalliques anciens de la construction, et notamment le fer puddlé, limitent l'utilisation de certaines techniques. Dans le cadre de ce travail de thèse, l'objectif principal est d'étudier l'efficacité d'un renforcement par composites collés dans le cas de fissures de fatigue émanant de trous de rivets. Pour cela, des éprouvettes de petites dimensions, présentant un perçage central et une unique fissure de fatigue en bord de perçage, ont été considérées. De même, deux matériaux métalliques, acier doux et fer puddlé, ainsi que deux procédés de renforcement PRFC (polymères renforcés de fibres de carbone), à Module Normal et à Ultra Haut Module, sont étudiés. Pour chaque procédé de renforcement, différentes configurations de renforcement ont été testées et notamment la mise en précontrainte du plat composite MN avant collage. Cela a permis de mettre en évidence l'efficacité de la technique de collage de plats PRFC pour un renforcement à la fatigue de matériaux métalliques anciens. Par ailleurs, les expressions analytiques simples proposées pour le facteur d'intensité de contraintes pourront par la suite être utilisés pour une application aux structures rivetées en tenant compte de la présence du rivet ainsi que celle des plaques assemblées.

  • French
    Authors: 
    Ralitera, Tahina Vololona Eulalie;
    Publisher: HAL CCSD

    The multiagent simulation is a promising approach for smart city design and planning. In this context, we focus on the example of recharging electric vehicles on public charging points. This example illustrates a problem of managing limited and shared resources in time and space. Rolland May defines three main dimensions that should be integrated by the system: the space, the organisation and the time. In multi-agent simulations, the spatial dimension and the social dimension are the subject of numerous proposals in the literature. In opposite, time remains subject to very few studies and consideration. In addition, if a lot of research deals with spatial and organisational consideration in the agent's reasoning, the time consideration, as a system dynamic, is often overlooked.This highlights two aspects to which we want to contribute:- the need for interaction support to exchange spatial, social and temporal information;- the need for reasoning that takes this exchanged spatial, temporal and organisational information into account.Thought this thesis, our first objective aim at making the multiagent simulation paradigm evolve in order to consider time as a new medium of interaction, in the same way as the spatial environment or the organisational environment. For that purpose, we draw on existing approaches that are commonly used for modelling the space and organisations. Our model is called Agent-Group-Environment-Time (AGRET). It is an extension of the generic organisational model AGR and its variant AGRE.The originality of our approach is that it integrates the temporal dimension as an environment, in the same way as the spatial environment and the social environment. This time environment is used to support the exchange and the storage of time information. It complements the simulation scheduler which manages the simulation activation cycle. The implementation of this new interaction environment brings new possibilities. One of these possibilities is the use of temporal, spatial and social information, perceived through the environments, to optimise the agent's reasoning. In this context, we choose to focus on anticipatory reasoning which is particularly interesting in the context of the smart city. This anticipatory reasoning increases the realism of the simulation by showing a cognitive capacity that is specific to humans. It also improves the agent's decision mechanism by choosing a more relevant behaviour that takes into account the agent's temporal, spatial and social activation context. This anticipatory reasoning is based on information about the past, the present and the future, which the agent perceives through the temporal environment. The inclusion of future information in the anticipative reasoning is an original feature of this approach. This functionality is made possible by the temporal environment, which allows storing and perceiving information on the temporal dimension.To summarise, our contributions are both about time. Our first contribution is about the representation of time as an environment. In the multi-agent level, we propose an interaction support for the exchange and storage of information on space, time and organisation. Our second contribution is about temporal reasoning. We propose an anticipative reasoning based on the perception of spatial, temporal and social environments. In particular, we exploit the visibility of the future dimension of time that is allowed by the temporal environment. In the example of electric vehicles recharge, the integration of our approaches allows, at the collective level, the optimisation of the recharge distribution in space and time. We show this through an implementation on a multi-agent simulation model called SkuadCityModel. More generally, at the level of the smart city, the implementation of our contributions allows the optimisation of resource management in space and time.; La simulation multi-agent est une approche prometteuse pour la construction et la planification des villes intelligentes. Dans ce contexte, nous nous basons sur l'exemple du rechargement de véhicules électriques avec des bornes de recharge publiques. Cet exemple illustre une problématique de gestion de ressources partagées et limitées dans le temps et dans l'espace. Rolland May définit trois principales dimensions que doit intégrer le système : l'espace, l'organisation et le temps. Dans la littérature des simulations multi-agent, la dimension spatiale et la dimension sociale font l'objet de nombreuses propositions. Contrairement à cela, la considération du temps comme une dynamique du système reste sujette à très peu d'étude. De plus, si beaucoup de travaux de recherche traitent de la considération spatiale et organisationnelle dans le raisonnement de l'agent, la considération de la dynamique temporelle est souvent négligée. Cela met en évidence deux aspects sur lesquels nous aimerions contribuer : - le besoin de support d'interaction pour échanger des informations spatiale, sociale et temporelle ; - le besoin de raisonnement anticipatif prenant en compte ces informations spatiale, temporelle et organisationnelle échangées. À travers cette thèse, notre premier objectif consiste à faire évoluer le paradigme de simulation multi-agent de manière à considérer le temps comme un nouveau milieu d'interaction que nous appelons l'environnement temporel. Pour mettre en place cet environnement temporel au sein du système, nous proposons un modèle appelé Agent-Groupe-Rôle-Environnement-Temps (AGRET). Il s'agit d'une extension du modèle générique d'organisation Agent-Groupe-Rôle (AGR) et de sa variante Agent-Groupe-Rôle-Environnement (AGRE). L'originalité de notre approche consiste en la considération de la dimension temporelle comme un environnement, au même titre que l'environnement spatial et l'environnement social. L'environnement temporel est utilisé comme support pour l'échange et le stockage d'informations temporelles. Il vient en complément à l'ordonnanceur de la simulation qui gère le cycle d'activation de la simulation. L'implémentation de ce nouveau milieu d'interaction apporte de nouvelles possibilités. Une d'entre elles est l'usage des informations temporelles perçues à travers l'environnement temporel pour optimiser le raisonnement anticipatif de l'agent. Ce raisonnement anticipatif est particulièrement intéressant dans le contexte de la ville intelligente, car il augmente le réalisme de la simulation en faisant transparaître une capacité cognitive qui est propre à l'humain. Il permet également d'améliorer le mécanisme de décision de l'agent en choisissant un comportement plus pertinent qui prend en compte le contexte d'activation temporel, spatial et social de l'agent. Il se base sur des informations sur le passé, sur le présent et sur le futur planifié, que l'agent perçoit au niveau de l'environnement temporel. La prise en compte des informations futures planifiées constitue une originalité de cette approche. Pour résumer, nos deux contributions relèvent du temps. La première concerne la représentation du temps comme un milieu d'interaction : l'environnement temporel. La deuxième concerne le raisonnement temporel : un raisonnement anticipatif basé sur la perception de l'environnement spatial, de l'environnement temporel et de l'environnement social. Plus particulièrement, nous exploitons la visibilité sur la dimension future du temps qui est permise par l'environnement temporel. Dans l'exemple du rechargement des véhicules électriques, l'intégration de notre approche permet l'optimisation de la répartition des recharges dans l'espace et dans le temps. Nous montrons cela à travers une implémentation sur un modèle de simulation appelé SkuadCityModel. Plus généralement, au niveau de la ville intelligente, l'implémentation de nos contributions permet l'optimisation de la gestion des ressources dans l'espace et dans le temps.

  • Publication . Doctoral thesis . 2015
    French
    Authors: 
    Mahamat Hemchi, Hassane;
    Publisher: HAL CCSD

    The relation of the individual to his urban environment, already complex, is more complex today because of the proliferation of new mobility practices. New urban spaces are created, supported by policies, cultures and resources.To be convinced of it, we need to remember that the ability to move is an essential right of any individual, a condition of survival of all societies which determines the degree of development of the territory. Our study attempts to show how each type of actor concerned designs and organizes the link between mobility and territory. We study how different strategies are part of the urban space and help us to better understand its strengths and limitations, and how to practice urban mobility. We offer reading grids of the latterbased on the case of the city of N'Djamena, the capital of Chad.This study deals with urban mobility from the analysis of the current transport system functioning, as well as urban management and adaptation strategies tomobilities by the population of N'Djamena. Different strategies are implemented both by the population and by transport operators who are often individuals working in collaboration with various unions. To consider the various socio-spatial aspects and issues of urban mobility practices through the city of N'Djamena, it has been relevant and heuristic to cross the different tools and disciplines of urban planning, sociology, geography and transportation engineering. Space is never given, it is always built. This work thus attempts to define at first the various concepts related to urban mobility – sometimes confused, often antagonistic –, their origins and their interpretations. We demonstrate that mobility is as a concept rising social, urban planning, economic and geographical issues, amongst others. Secondly, this work analyzes the modalities of adaptation of the population to transport offers, in a context of increasing deficiencyconditions in planning, management and conveyancethroughout the city of N'Djamena. Thus, this study addresses the shortcomings of Chadian capital transport system as well as the adaptation strategies of the population, particularly within the periphery that is the 1st, 8th and 9th districts.This study analyzes the origins and causes of the proliferation of bikecabs within the transport system. The latter, appeared in the seventies, is today a practice that evolves between citizen acceptance and political refusal.; Le rapport de l’individu à son environnement urbain, déjà complexe, se complexifie aujourd’hui davantage du fait de la prolifération de nouvelles pratiques de mobilité. De nouveaux espaces urbains sont créés, appuyés par des politiques, des cultures et des moyens. Pour s'en persuader, il suffit de rappeler que l'aptitude à se mouvoir est une faculté essentielle de tout individu, une condition de survie de toutes les sociétés qui détermine le degré de développement du territoire. Notre étude s'attache à montrer comment chaque type d'acteur concerné conçoit et organise les rapports entre mobilité et territoire. Nous étudions comment les différentes stratégies s'inscrivent dans l'espace urbain et nous aident à mieux appréhender ses atouts et ses limites et comment se pratiquent les mobilités urbaines. Nous proposons des grilles de lecture de ces dernières à partir du cas de la ville de N’Djamena, la capitale tchadienne. Cette étude traite de la mobilité urbaine à partir de l’analyse du fonctionnement actuel du système de transport ainsi que des stratégies de gestion urbaine et d’adaptation aux mobilités par la population de N’Djamena. Différentes stratégies sont mises en œuvre aussi bien par la population que par les opérateurs de transports qui sont souvent des particuliers travaillant en collaboration avec les différents syndicats. Pour prendre en considération les différents aspects et enjeux socio-spatiaux des pratiques des mobilités urbaines à travers la ville de N’Djamena, il s’est révélé pertinent et heuristique de croiser les différents outils et disciplines que constituent l’urbanisme, la sociologie, la géographie et l’ingénierie des transports. L'espace n'est jamais donné, il est toujours construit. Ce travail tente ainsi de définir dans un premier temps les différents concepts en lien avec les mobilités urbaines tantôt confondus, souvent antagonistes, leurs origines et leurs interprétations. Nous démontrons que la mobilité se présente comme un concept soulevant des enjeux d’ordre social, urbanistique, économique, géographique, etc. Dans un second temps, ce travail analyse les modalités d’adaptation de la population face aux offres de transports que propose le secteur dans des conditions d’insuffisance accrue à travers toute la ville de N’Djamena en termes de planification, de gestion et de moyen de transport. C’est ainsi que cette étude aborde les dysfonctionnements du système des transports de la capitale tchadienne ainsi que les stratégies d’adaptation de la population, en particulier celles de la périphérie que représentent le 1er, le 8e et le 9e arrondissement. Cette étude analyse ainsi les origines et les causes de la prolifération du système des transports que sont les mototaxis. Ces derniers, apparus dans les années soixante-dix, constituent aujourd’hui une pratique qui évolue entre acceptation citoyenne et refus politique.

  • French
    Authors: 
    Benloucif, Mohamed Amir;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    The recent technological breakthroughs in the actuation, perception and artificial intelligence domains herald a new dawn for driving assistance and highly automated driving. However, in a context where the automation remains imperfect and prone to error, it is crucial to ensure that the automated driving system maintains the driver’s situation awareness in order to be able to successfully and continuously supervise the system’s actions. At the same time, the system must be able to ensure the safety of the vehicle and prevent the driver’s actions that would compromise his safety and that of other road users. Therefore, it is essential that the issue of interaction and cooperation with the driver is addressed throughout the whole system design process. This entails the issues of task allocation, authority management and levels of automation. Conducted in the scope of the projet ANR-CoCoVeA (French acronym for: "Cooperation between Driver and Automated Vehicle"), this thesis takes a closer look at the question of cooperation between the driver and automated driving systems. Our main objective is to provide the driver with a suitable assistance level that accounts for his intentions while ensuring global safety. For this matter, we propose a general framework that incorporates the necessary features for a successful cooperation at the different levels of the driving task in the form of a system architecture. The questions of task allocation and authority management are addressed under their different nuances and the identified system functionalities are studied and adapted to match the cooperation requirements. Therefore, we have developed algorithms to perform maneuver decision making, trajectory planning, and control that include the necessary mechanisms to adapt to the driver’s actions and intentions in the case of potential conflicts. In addition to the technical aspects, this thesis studies the cooperation notions from the human factor perspective. User test studies conducted on the SHERPA-LAMIH dynamic simulator allowed for the validation of the different developments while shedding light on the benefits of different cooperation forms.; Les récentes percées technologiques dans les domaines de l’actionnement, de la perception et de l’intelligence artificielle annoncent une nouvelle ère pour l’assistance à la conduite et les véhicules hautement automatisés. Toutefois, dans un contexte où l’automatisation demeure imparfaite, il est primordial de s’assurer que le système d’automatisation de la conduite puisse maintenir la conscience de la situation du conducteur afin que ce dernier puisse accomplir avec succès son rôle de supervision des actions du système. En même temps, le système doit pouvoir assurer la sécurité du véhicule et prévenir les actions du conducteur qui risqueraient de compromettre sa sécurité et celle des usagers de la route. Il est donc nécessaire d’intégrer dès la conception du système automatisé de conduite, la problématique des interactions avec le conducteur en réglant les problèmes de partage de tâche et de degré de liberté, d’autorité et de niveau d’automatisation du système. S’inscrivant dans le cadre du projet ANR-CoCoVeA (Coopération Conducteur-Véhicule Automatisé), cette thèse se penche de plus près sur la question de la coopération entre l’automate de conduite et le conducteur. Notre objectif est de fournir au conducteur un niveau d’assistance conforme à ses attentes, capable de prendre en compte ses intentions tout en assurant un niveau de sécurité important. Pour cela nous proposons un cadre général qui intègre l’ensemble des fonctionnalités nécessaires sous la forme d’une architecture permettant une coopération à plusieurs niveaux de la tâche de conduite. Les notions d’attribution des tâches et de gestion d’autorité avec leurs différentes nuances sont abordées et l’ensemble des fonctions du système identifiées dans l’architecture ont été étudiées et adaptées pour ce besoin de coopération. Ainsi, nous avons développé des algorithmes de décision de la manœuvre à effectuer, de planification de trajectoire et de contrôle qui intègrent des mécanismes leur permettant de s’adapter aux actions et aux intentions du conducteur lors d’un éventuel conflit. En complément de l’aspect technique, cette thèse étudie les notions de coopération sous l’angle des facteurs humains en intégrant des tests utilisateur réalisés sur le simulateur de conduite dynamique SHERPA-LAMIH. Ces tests ont permis à la fois de valider les développements réalisés et d’approfondir l’étude grâce à l’éclairage qu’ils ont apporté sur l’intérêt de chaque forme de coopération.

  • Open Access French
    Authors: 
    Bruneaux, Marie-Anne;
    Publisher: ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES - ENPC
    Country: France

    This thesis aims at developing a predictive mechanical modelling taking into account the physico-chemical properties of the adhesives, in accordance with the questioning of the project managers concerning a spreading assembling method: structural bonding. Experiments on epoxydes used in Civil Engineering brought to the fore behavioural differences between bulk adhesives and adhesive joints. Physical and hygrothermal ageing effects were analysed to evidence evolution laws for the properties of adhesives. At the same time, a mechanical modelling based on the first gradient of damage theory was developed to describe both the interface state in adhesively bonded joints and the physico-chemical and viscoelastic behaviours of the adhesive. Further studies will rely on this modelling to find out the evolution laws for the theoretical parameters depending on the ageing phenomena evidenced in the adhesive joints.; La technique de collage est déjà largement utilisée en Génie Civil dans le cadre de la réparation d'ouvrages, et la voie semble ouverte pour le développement de nouvelles applications en collage structural (connexions de ponts mixte acier/béton, assemblages de structures en béton fibré, etc.). Il existe donc une demande croissante de la part des maîtres d'œuvre pour disposer d'un outil de modélisation permettant de prévoir la durabilité de ce type d'assemblages collés. L'objectif de ce travail de thèse est justement de développer un modèle mécanique prédictif capable d'intégrer les propriétés physico-chimiques de l'adhésif et leurs évolutions dans le temps. La première partie de ce mémoire rassemble les données bibliographiques concernant les mécanismes de vieillissement des adhésifs époxydes utilisés en génie civil ainsi que les modèles phénoménologiques qui décrivent ces phénomènes en terme de cinétique. Il est également ressorti de cette étude, que les modèles mécaniques de zone cohésive sont particulièrement adaptés pour simuler le processus complexe de fissuration des interfaces dans les assemblages collés. Certains de ces modèles font intervenir des paramètres autres que mécaniques dans les équations d'évolution de l'endommagement surfacique et permettent prendre en compte de manière élégante les lois d'évolutions physico-chimiques des adhésifs. La seconde partie est consacrée à l'étude expérimentale des phénomènes de vieillissement des adhésifs massiques et des joints adhésifs dans les assemblages collés. Les effets du vieillissement physique et du vieillissement en milieu humide ont été analysés, mettant en évidence des différences de comportement entre les adhésifs massiques et les joints de colle, qui peuvent être attribuées à des effets d'interface et à des répartitions de contraintes spécifiques dans le polymère confiné au sein des joints. Les modèles phénoménologiques issus de la littérature ont ensuite permis de dégager des lois de comportement visant à prédire l'évolution des propriétés de ces adhésifs au cours du temps. La dernière partie du travail a permis de développer un outil de modélisation mécanique basé sur la théorie du premier gradient de l'endommagement, qui permet de décrire l'état de l'interface dans les assemblages collés à travers une variable d'endommagement. L'originalité de ce modèle réside dans le fait que les équations d'évolution de l'interface font intervenir des coefficients caractéristiques du comportement physico-chimique de l'adhésif. Dans un premier temps, le modèle a été confronté à l'expérience dans une configuration simplifiée de traction homogène. Les expérimentations ont mis en évidence des phénomènes de raidissement du joint en début d'essai puis de fluage aux temps longs, qui n'étaient pas prévus par le modèle initial. Les équations d'évolution ont donc été modifiées pour tenir compte de la nature viscoélastique du polymère, ce qui a permis de valider le modèle dans les conditions de chargement et de déchargement des assemblages collés. Nous avons ainsi pu identifier quatre des cinq coefficients du modèle relatifs au comportement de l'adhésif. Dans un second temps, une configuration expérimentale non homogène a été proposée afin de valider le modèle pour un problème avec gradient d'endommagement, et identifier le dernier coefficient théorique. Des études ultérieures pourront se baser sur ce modèle optimisé pour dégager les lois d'évolution des coefficients théoriques en fonction des phénomènes de vieillissement mis en évidence sur les joints adhésifs.

  • Open Access French
    Authors: 
    Vogt-Schilb, Adrien; Guivarch, Céline; Hourcade, Jean Charles;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    La capacité des véhicules électrifiés (VE) à diminuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) est sujette à débat. De nombreuses études fondent le calcul des émissions kilométriques des VE sur le contenu carbone de l'électricité contemporaine. Nous proposons une évaluation qui mobilise une vision cohérente de l'évolution du système énergétique dans lequel les VE doivent s'insérer. Nous utilisons un modèle de simulation prospective pour produire des scénarios contrastés de l'évolution du contenu carbone de l'électricité européenne. Cet exercice suggère que si l'Europe choisit de mettre en place des politiques climatiques destinées à réduire drastiquement ses émissions de GES, le contenu carbone de l'électricité va diminuer rapidement, prolongeant sur le long terme l'avantage actuel des VE sur les véhicules classiques en termes d'émissions par kilomètre. A long terme, l'électrification des véhicules est pertinente dans toutes les régions du monde. The effect of electrified vehicles (EVs) on greenhouse gas (GHG) emissions is subject to debate. Many studies assess EV's per-mile emissions based on the current carbon content of electricity. We use a simulation model to generate contrasting scenarios of the carbon content of European electricity. We find that if Europe chooses to implement climate policies in order to significantly reduce its GHG emissions, the carbon content of electricity will decrease rapidly. EV's per-mile emissions would then remain lower than those from conventional vehicles. On the long run, the same result seems to apply in every region of the world.

  • Publication . Doctoral thesis . 2010
    Open Access French
    Authors: 
    VU, Thai Son;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    In this work, we aimed to predict the rheological properties of suspensions of particles in non-Newtonian fluids. We first studied experimentally the rheological behaviour of bidisperse suspensions of non colloidal particles and non-Brownian immersed in a yield stress fluid in situations where interactions between particles are hydrodynamic (mechanical). We showed that the influence of the polydispersity on the elastic modulus and yield stress of the suspension could be described using a packing model developed for dry granular materials.Two simple closed form estimates for both the elastic modulus and the yield stress of non-Newtonian polydisperse suspension as a function of the characteristics of the constituents were proposed and validated. This study was then extended in a micromechanical analytical framework to predict the macroscopic characteristics of suspensions containing highly concentration of particles with different size. Our ne w model, called a "Morphologically Representative Pattern - Based Approach" (MRP-based approach), successfully predicts the behaviour of such materials by taking into account some geometrical parameters such as the particle size distribution or the distance between the nearest-neighbour particles. This model has been validated by a comparison with the experimental data in the literature. We then showed that the MRP-based approach also allowed describing the evolution of complex modules of a thixotropic material undergoing a liquid-solid transition due to the growth and the percolation of an attractive particle network. In the last part of this work, we studied experimentally the influence of the flow history on the structure of a thixotropic colloidal suspension; Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à prédire les caractéristiques rhéologiques de suspensions de particules dans des situations non newtoniennes. Nous avons tout d'abord étudié expérimentalement le comportement rhéologique de suspensions bidisperses de particules non colloïdales et non browniennes immergées dans un fluide à seuil dans les situations où les interactions entre particules sont hydrodynamiques (mécaniques). Nous avons montré que l'influence de la polydispersité des particules sur le module élastique et le seuil de contrainte de la suspension pouvait être décrit en utilisant un modèle d'empilement développé pour les matériaux granulaires secs. Deux relations analytiques simples permettant d'estimer le module élastique et la contrainte seuil d'une suspension non newtonienne polydisperse en fonction des caractéristiques des constituants ont alors été proposées et validées. Nous nous sommes ensuite intéressés à la prédiction des caractéristiques globales de suspensions contenant une forte concentration de particules de taille différente dans le cadre d'une approche par changement d'échelle. Pour cela, nous avons mis en uvre une approche par motifs morphologiques permettant la prise en compte de paramètres géométriques tels que la distribution de tailles des inclusions ou les distances entre particules voisines. Les résultats de ce modèle ont été validés par comparaison avec des données expérimentales de la littérature. Nous avons ensuite montré que les modèles morphologiques permettaient également de décrire l'évolution des modules complexes d'un matériau thixotrope subissant une transition de phase liquide-solide due à la croissance et la percolation d'un réseau de particules attractives. Dans la dernière partie de cette étude, nous avons étudié expérimentalement l'influence de l'histoire de cisaillement sur la structuration et la déstructuration d'une suspension colloïdale thixotrope

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