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10
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  • 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.

  • 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

  • Publication . Other literature type . Doctoral thesis . 2015
    Open Access French
    Authors: 
    Baouche, Fouad;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Le contexte écologique et économique actuel incite les autorités et le public à la réduction des émissions de CO2 et les dépendances vis-à-vis des hydrocarbures. Le transport représente 23 % des émissions de polluants dans le monde, et ce chiffre passe à 39 % pour la France. L’adoption de nouvelles solutions de transport est primordiale pour la réduction de ces émissions. L’électromobilité représente une alternative viable aux véhicules thermiques conventionnels. Si les véhicules électriques permettent une mobilité avec zéro émission, certaines de leurs caractéristiques empêchent leur développement. Les principaux freins à l’adoption de ce type de véhicules sont l’autonomie limitée, le faible déploiement des stations de recharge en milieu urbain (et extra urbain) ainsi que les temps de recharge importants. Aussi, afin de promouvoir l’usage de ce type de mobilité, il incombe de développer des outils visant à optimiser la consommation électrique tenant compte des caractéristiques liées à ce type de mobilité. C’est l’objectif de ce travail de thèse qui se focalise sur le développement d’outils permettant d’optimiser l’usage de véhicules électriques. Pour ce faire, trois grands axes sont définis : la modélisation des véhicules électriques, l’affectation des stations de recharge et le choix d’éco-itinéraires. La première partie de cette thèse s’intéresse à l’estimation de la consommation des véhicules électriques ainsi qu’à la présentation de la librairie de modèles dynamiques VEHLIB d’estimation de la consommation de ce type de véhicules. La seconde partie est consacrée à l’affectation optimale des stations de recharge. Une méthodologie de déploiement d’infrastructures de recharge est proposée pour la ville de Lyon avec prise en compte de la demande de mobilité issue des enquêtes ménages déplacements. La troisième partie de la thèse s’intéresse à la thématique du choix d’éco-itinéraire (green routing). Celle-ci aboutit à la proposition d’une méthodologie multi-objectif de recherche de stations de recharge afin de déterminer des itinéraires optimaux avec déviation vers ces stations lorsque l’état de charge de la batterie du véhicule ne permet pas de terminer le trajet. Pour finir, une expérimentation a été réalisée à l’aide d’un véhicule électrique équipé de capteurs de position et de consommation pour d’une part valider les méthodologies proposées et d’autre part analyser les facteurs exogènes qui influent sur la consommation des véhicules électriques. The current ecological and economic context encourages the authorities and the public to reduce CO2 emissions and oil dependence. The transportation is responsible for 23% of pollutants emissions in the world, and this proportion increases up to 37% in France/ The adoption of new transport solutions is primordial to reduce these emissions. Electro mobility is a viable alternative to conventional vehicles. While electric vehicles offer mobility with zero emissions, some of their characteristicds impede their development. The main obtacle to the adoption of these vehicles is the limited autonomy, a sparse distribution of charging stations in urban areas as well as a significant charging time. Also, to promote the use of this type of mobility, it is primordial to develop tools that optimize the energy consumption and take in to account the characteristics associated with this type of mobility. To achieve this, three areas are difined: modeling of electric vehicles, optimized charging station deployment and eco routing. The first part of this theis focuses on the consumption estimation of the electric vehicles and the presentation of the dynamic model library VEHLIB. The second part is dedicated to optimal allocation of charging stations; A methodology for the deployment of electric vehicle charging infrastructures is proposed for the urban area o fthe city of Lyon, taking into account the mobility demand derived from the household travel surveys.The third part of the thesis deals with the eco-routing (green routing). A multi-objective methodology for eco routing with recharge en-route is proposed. The solutions take into account battery state does not permit to finish the trip.Finally, an experiment was carried out using an electric vehicle equipped with position and consumption sensors in order to validate the proposed methodologies and analyze exogenous factor that impact the electric vehicle consumption.

  • Open Access French
    Authors: 
    MARAIS, Juliette;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Les applications des systèmes de positionnement par satellites (ou GNSS - Global Navigation Satellite System) ont progressivement envahi les systèmes de transport et les applications mobiles. Les applications déployées sont peu exigeantes en termes de performance : elles tolèrent une certaine imprécision et ne requièrent pas nécessairement une grande confiance dans l'information délivrée. Avec l'arrivée des véhicules autonomes ou les évolutions des systèmes de signalisation ferroviaire, de nouveaux besoins sont exprimés : une plus grande précision assortie d'un indicateur de confiance dans l'information fournie, en particulier pour des applications qui mettent en jeu la sécurité des biens et des personnes. Un récepteur GNSS utilise la mesure simultanée de 4 (au moins) temps de propagation des signaux issus de 4 satellites différents pour estimer sa position. Dans les environnements traversés par les systèmes de transports, la réception de ces signaux est fréquemment sujette à des conditions de réception difficiles liées à la présence d'obstacles proches de l'antenne de réception (blocage, réflexion, diffraction) qui engendrent indisponibilité, retards de propagation et donc, erreurs sur le calcul de la position. Pour comprendre les causes et les conséquences des erreurs introduites par le canal de propagation radio sur les performances de localisation, les travaux présentés dans ce mémoire de HDR rassemblent les travaux menés selon 3 axes principaux. Dans ces travaux, nous avons ainsi analysé les effets du canal de propagation radio sur le signal reçu par l'antenne du récepteur GNSS, caractérisé et quantifié la qualité du signal reçu en sortie du récepteur, proposé des méthodes originales permettant de modéliser et pallier les erreurs de localisation et enfin nous avons contribué au développement d'une méthodologie d'analyse de la sûreté de fonctionnement du système de localisation dans le domaine ferroviaire. L'erreur que nous cherchons à réduire en particulier est l'erreur engendrée par les phénomènes de propagation locaux et en particulier par l'utilisation des signaux reçus après réflexions et en l'absence de signal direct, encore appelés NLOS (Non-Line-Of-Sight). Parmi les résultats, nous avons mis en oeuvre des techniques de traitement d'images pour une détection déterministe associée à des techniques d'exclusion et de pondération des signaux reçus. Avec des techniques de traitement du signal, nous avons proposé des méthodes d'estimation dynamique des retards de propagation qui ont montré leur efficacité dans la réduction des imprécisions sur les calculs de la position en milieux urbains. Enfin, nous abordons le concept d'intégrité de la position. Les processus de surveillance de l'intégrité sont aujourd'hui issus de l'aéronautique et s'adaptent mal aux conditions de réception en milieu urbain. Notre connaissance des conditions de propagation des signaux nous a conduits à étudier et à proposer de nouveaux processus pour borner les erreurs de position introduites par l'environnement urbain. Enfin, nous présentons les axes de recherche mis en oeuvre afin de contribuer à l'introduction des solutions GNSS pour des applications de signalisation ferroviaire : nos travaux portent sur l'adaptation des méthodologies classiques ferroviaires au système GNSS et à ses sources de dégradation.

  • Open Access French
    Authors: 
    Lavergne, Francis;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

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

  • Open Access French
    Authors: 
    MAUBEC, Nicolas;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    In order to re-use materials present in the vicinity of earthwork projects, lime treatment is a technique commonly used since it improves mechanical properties and workability of soils. However, this technique is ineffective with clay soils where expected improvements are not reached. In order to develop lime-treatment to clay soils, a physico-chemical study about interactions between lime and clay minerals and a link with the macroscopic aspect is essential to understand how does lime interact with soil minerals and modify macroscopic behaviour. Consequently, the study of lime-treatment on two clays (kaolinite and calcium bentonite) has been performed. Results show an increase of mechanical properties of these clays, for different hydrous conditions. These improvements are faster with calcium bentonite. The coupling between macroscopic and physico-chemical aspects show that these improvements are linked to the development of secondary compounds such as calcium silicate hydrated, calcium aluminate hydrated and calcium carboaluminate hydrated phases. These phases increase cohesion into the materials. The mechanical improvements are as important as there are secondary phases formed. The physico-chemical characterisations show also that all minerals present in the different materials (kaolinite, muscovite, montmorillonite, feldspars, quartz and cristobalite) are modified during the lime-treatment.; Afin de valoriser les matériaux présents sur les sites de projets d'infrastructures, le traitement à la chaux est une technique souvent utilisée, puisqu'elle permet d'améliorer les performances mécaniques et la maniabilité des sols. Toutefois, cette technique trouve ses limites avec les sols argileux où les améliorations escomptées ne sont pas obtenues. Afin d'optimiser cette technique et de valoriser les sols argileux, une étude physico-chimique des interactions entre la chaux et les minéraux argileux et un lien avec l'aspect mécanique est donc essentiel pour comprendre comment la chaux interagit avec les minéraux du sol et modifie le comportement macroscopique. Les effets de l'addition de chaux sur le comportement macroscopique de deux argiles (kaolinite et bentonite calcique) ont donc été étudiés. Les résultats montrent que l'ajout de chaux améliore les performances mécaniques des argiles, quelles que soient les conditions hydriques. Ces améliorations sont plus rapides dans le cas de la bentonite. Le couplage entre l'aspect macroscopique et physicochimique montre que les améliorations sont en lien avec la formation de composés secondaires de type silicates, aluminates et carboaluminates de calcium hydratés qui augmentent la cohésion au sein des matériaux. Les améliorations des comportements mécaniques sont d'autant plus importantes qu'il y a de composés secondaires formés. Les caractérisations physico-chimiques montrent également que tous les minéraux rencontrés dans cette étude (kaolinite, muscovite, montmorillonite, feldspaths, quartz,cristobalite) sont modifiés lors du traitement à la chaux.

  • Open Access French
    Authors: 
    Nguyen, Thi Thuy Linh;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

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

  • Publication . Doctoral thesis . 2013
    Open Access French
    Authors: 
    Planes, Thomas;
    Country: France

    In highly heterogeneous media, waves don't propagate ballistically. They can interact several times with the heterogeneities of the medium and enter the multiple scattering regime. In this regime, classical imaging techniques, based on direct or singly scattered waves fail. Multiply scattered waveforms (coda) are too complex for being exactly modeled but are perfectly reproducible and very sensitive to small variations of the medium. Recent works demonstrated the possibility of measuring small velocity variations with diffuse waves, either at the geophysical scale (seismic coda) or at the material scale (ultrasonic coda). These works are mainly focused in monitoring global or regional changes of the medium. The present thesis deals with the possibility of using coda waves to study local changes of the medium. Two complementary studies are developed: The forward problem addresses the modeling of the coda variations generated by a local change. We distinguish the case of a structural change (strong impedance contrast) from the case of a velocity change (small impedance contrast). The inverse problem consists in using the coda variations measurements to locate and characterize the changes that occurred. Potential applications may concern, among others, monitoring of geological structures and non-destructive testing of heterogeneous materials. This in mind, we illustrate the different studies with numerical simulations of acoustic and seismic waves and with ultrasound experiments in concrete blocks.; Dans les milieux fortement hétérogènes, les ondes ne se propagent pas de façon balistique. Elles peuvent interagir de nombreuses fois avec les hétérogénéités du milieu et entrer ainsi dans le régime de diffusion multiple. Dans ce régime, les méthodes classiques d'imagerie basées sur les trajets des ondes directes ou simplement diffusées sont inefficaces. Les formes d'ondes multiplement diffusées (coda) sont trop complexes pour être modélisées exactement mais elles sont parfaitement reproductibles et très sensibles aux variations du milieu de propagation. Des travaux récents ont démontré la possibilité de mesurer de faibles changements de vitesse d'un milieu grâce aux ondes diffuses, à l'échelle de la croûte terrestre (coda sismique) comme à l'échelle des matériaux (coda ultrasonore). Ces travaux s'intéressent majoritairement à des changements globaux ou régionaux des différents milieux. La problématique de cette thèse concerne la possibilité d'utiliser la coda pour étudier des changements locaux du milieu. Deux études complémentaires sont développées : Le problème direct consiste à modéliser les variations de la coda engendrées par un changement local. Nous distinguons le cas d'un changement local de structure (fort contraste d'impédance) du cas d'un changement local de vitesse (faible contraste d'impédance). Le problème inverse consiste à utiliser les mesures de variations de la coda pour tenter de localiser et de caractériser les changements survenus. Les applications potentielles de ces travaux concernent entre autres le suivi temporel de structures géologiques ainsi que le contrôle non destructif de matériaux hétérogènes. Avec cet objectif, les différentes méthodes développées sont illustrées par des simulations numériques d'ondes acoustiques et sismiques ainsi que par des expériences en ultrasons dans des éléments en béton.

  • Publication . Part of book or chapter of book . Other literature type . 2019
    Open Access French
    Authors: 
    SOBRINO HEREDIA, José Manuel;
    Publisher: HAL CCSD

    Les activités de pêche en milieu marin où elles doivent cohabiter avec l’exploitation de ressources pétrolières et minérales sous-marines sont aujourd’hui une réalité. Tout comme les conflits qui émergent à cet égard. Les diamants en Namibie, l’étain en Indonésie, les phosphates en Nouvelle-Guinée ou les hydrocarbures en Irlande Terre-Neuve ou Malouines sont quelques exemples d’interférence entre la pêche et l’extraction de ces ressources non vivantes des fonds marins. Ces conflits augmenteront à mesure que des progrès technologiques seront réalisés permettant le développement de ces opérations industrielles, ce qui sera favorisé par une demande accrue des consommateurs et par la raréfaction de certains minéraux, ainsi que par une diminution de la réserve d’hydrocarbures sur terre. Dans notre communication, nous essayons de présenter, premièrement, cette nouvelle réalité qui résulte de la convergence de différentes activités humaines dans certains espaces maritimes. Et, ensuite nous examinons les tensions générées par cette concomitance d’activités et son écho en droit international et en droit de l’UE. Fishing activities in the marine environment where they must cohabit with the exploitation of oil and mineral underwater resources are now a reality. Just like the conflicts that emerge in this regard. Diamonds in Namibia, tin in Indonesia, phosphates in New Guinea or hydrocarbons in Ireland or Falkland Islands are some examples of interference between fishing and the extraction of these non-living resources from the seabed. These conflicts will increase as technological progress is made to develop these industrial operations, which will be facilitated by increased consumer demand and the scarcity of certain minerals, as well as a reduction in the oil and gas reserve on land. In our paper, we try to present, first, this new reality that results from the convergence of different human activities in certain maritime areas. And then we examine the tensions generated by this concomitance of activities and its echo in international law and in EU law.

  • Open Access French
    Authors: 
    Devaux, Julian;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Our thesis intends to examine the existing dynamic links at the adolescence between daily mobility and socialization, trough the cases of adolescents living in rural areas in the Paris region. For this, we chose to develop a fine and extensive view of mobility, as a spatial and social interaction, and to conduct an ethnography localized in a rural village located in the southeast of Seine et Marne, for nearly two and a half years, combining different methods of data collection (ethnographic interviews, direct and participant observations…). On the one hand, the synchronic analysis of these links can highlight the differentiation between teenagers from differents central elements of their socialization, namely in their mobility, the spatial dimension of their social resources or in their way of living (their uses of different territories, reports to the public and domestics spaces…). In the second hand, the diachronic analysis of links between mobility and socialization can account for all the procedural dimension of differentiation that occurs between them with age, and the socializing effects of mobility, that is to say the ways in which practices transform the dispositions acquired during the primary socialization, in the mobility, their ways of being and acting, and generally how they participate to build their social and cultural identity; Notre travail de thèse entend interroger les liens dynamiques existants entre mobilité quotidienne et socialisation à l'adolescence, au travers du cas d'adolescents résidant au sein de territoires ruraux franciliens. Pour cela, on a fait le choix d'une part de développer une conception particulièrement fine et extensive de la mobilité, qu'on a défini comme étant une interaction spatiale et sociale, ainsi que de procéder à une ethnographie localisée d'un village rural situé dans le sud-est de la Seine-et-Marne, durant près de deux ans et demi, et combinant différentes méthodes de recueil des données (entretiens ethnographiques, observations directe et participante…). D'un côté, l'analyse synchronique de ces liens permet de mettre en évidence une différenciation entre adolescents selon différents éléments centraux de leur socialisation, en l'occurrence dans leur mobilité, la dimension spatiale de leurs ressources sociales ou encore leurs manières d'habiter (usages des différents territoires, rapports à l'espace public et à l'espace domestique…). De l'autre, l'analyse des liens diachroniques entre mobilité et socialisation permet de resituer toute la dimension processuelle de la différenciation qui s'opère entre eux avec l'âge ainsi que les effets socialisants que comportent la mobilité, c'est-à-dire les manières avec lesquelles les pratiques remanient progressivement les dispositions acquises au cours de la socialisation primaire, dans la mobilité, les manières d'être et d'agir et plus largement participent à construire leur identité sociale et culturelle

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  • 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.

  • 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

  • Publication . Other literature type . Doctoral thesis . 2015
    Open Access French
    Authors: 
    Baouche, Fouad;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Le contexte écologique et économique actuel incite les autorités et le public à la réduction des émissions de CO2 et les dépendances vis-à-vis des hydrocarbures. Le transport représente 23 % des émissions de polluants dans le monde, et ce chiffre passe à 39 % pour la France. L’adoption de nouvelles solutions de transport est primordiale pour la réduction de ces émissions. L’électromobilité représente une alternative viable aux véhicules thermiques conventionnels. Si les véhicules électriques permettent une mobilité avec zéro émission, certaines de leurs caractéristiques empêchent leur développement. Les principaux freins à l’adoption de ce type de véhicules sont l’autonomie limitée, le faible déploiement des stations de recharge en milieu urbain (et extra urbain) ainsi que les temps de recharge importants. Aussi, afin de promouvoir l’usage de ce type de mobilité, il incombe de développer des outils visant à optimiser la consommation électrique tenant compte des caractéristiques liées à ce type de mobilité. C’est l’objectif de ce travail de thèse qui se focalise sur le développement d’outils permettant d’optimiser l’usage de véhicules électriques. Pour ce faire, trois grands axes sont définis : la modélisation des véhicules électriques, l’affectation des stations de recharge et le choix d’éco-itinéraires. La première partie de cette thèse s’intéresse à l’estimation de la consommation des véhicules électriques ainsi qu’à la présentation de la librairie de modèles dynamiques VEHLIB d’estimation de la consommation de ce type de véhicules. La seconde partie est consacrée à l’affectation optimale des stations de recharge. Une méthodologie de déploiement d’infrastructures de recharge est proposée pour la ville de Lyon avec prise en compte de la demande de mobilité issue des enquêtes ménages déplacements. La troisième partie de la thèse s’intéresse à la thématique du choix d’éco-itinéraire (green routing). Celle-ci aboutit à la proposition d’une méthodologie multi-objectif de recherche de stations de recharge afin de déterminer des itinéraires optimaux avec déviation vers ces stations lorsque l’état de charge de la batterie du véhicule ne permet pas de terminer le trajet. Pour finir, une expérimentation a été réalisée à l’aide d’un véhicule électrique équipé de capteurs de position et de consommation pour d’une part valider les méthodologies proposées et d’autre part analyser les facteurs exogènes qui influent sur la consommation des véhicules électriques. The current ecological and economic context encourages the authorities and the public to reduce CO2 emissions and oil dependence. The transportation is responsible for 23% of pollutants emissions in the world, and this proportion increases up to 37% in France/ The adoption of new transport solutions is primordial to reduce these emissions. Electro mobility is a viable alternative to conventional vehicles. While electric vehicles offer mobility with zero emissions, some of their characteristicds impede their development. The main obtacle to the adoption of these vehicles is the limited autonomy, a sparse distribution of charging stations in urban areas as well as a significant charging time. Also, to promote the use of this type of mobility, it is primordial to develop tools that optimize the energy consumption and take in to account the characteristics associated with this type of mobility. To achieve this, three areas are difined: modeling of electric vehicles, optimized charging station deployment and eco routing. The first part of this theis focuses on the consumption estimation of the electric vehicles and the presentation of the dynamic model library VEHLIB. The second part is dedicated to optimal allocation of charging stations; A methodology for the deployment of electric vehicle charging infrastructures is proposed for the urban area o fthe city of Lyon, taking into account the mobility demand derived from the household travel surveys.The third part of the thesis deals with the eco-routing (green routing). A multi-objective methodology for eco routing with recharge en-route is proposed. The solutions take into account battery state does not permit to finish the trip.Finally, an experiment was carried out using an electric vehicle equipped with position and consumption sensors in order to validate the proposed methodologies and analyze exogenous factor that impact the electric vehicle consumption.

  • Open Access French
    Authors: 
    MARAIS, Juliette;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Les applications des systèmes de positionnement par satellites (ou GNSS - Global Navigation Satellite System) ont progressivement envahi les systèmes de transport et les applications mobiles. Les applications déployées sont peu exigeantes en termes de performance : elles tolèrent une certaine imprécision et ne requièrent pas nécessairement une grande confiance dans l'information délivrée. Avec l'arrivée des véhicules autonomes ou les évolutions des systèmes de signalisation ferroviaire, de nouveaux besoins sont exprimés : une plus grande précision assortie d'un indicateur de confiance dans l'information fournie, en particulier pour des applications qui mettent en jeu la sécurité des biens et des personnes. Un récepteur GNSS utilise la mesure simultanée de 4 (au moins) temps de propagation des signaux issus de 4 satellites différents pour estimer sa position. Dans les environnements traversés par les systèmes de transports, la réception de ces signaux est fréquemment sujette à des conditions de réception difficiles liées à la présence d'obstacles proches de l'antenne de réception (blocage, réflexion, diffraction) qui engendrent indisponibilité, retards de propagation et donc, erreurs sur le calcul de la position. Pour comprendre les causes et les conséquences des erreurs introduites par le canal de propagation radio sur les performances de localisation, les travaux présentés dans ce mémoire de HDR rassemblent les travaux menés selon 3 axes principaux. Dans ces travaux, nous avons ainsi analysé les effets du canal de propagation radio sur le signal reçu par l'antenne du récepteur GNSS, caractérisé et quantifié la qualité du signal reçu en sortie du récepteur, proposé des méthodes originales permettant de modéliser et pallier les erreurs de localisation et enfin nous avons contribué au développement d'une méthodologie d'analyse de la sûreté de fonctionnement du système de localisation dans le domaine ferroviaire. L'erreur que nous cherchons à réduire en particulier est l'erreur engendrée par les phénomènes de propagation locaux et en particulier par l'utilisation des signaux reçus après réflexions et en l'absence de signal direct, encore appelés NLOS (Non-Line-Of-Sight). Parmi les résultats, nous avons mis en oeuvre des techniques de traitement d'images pour une détection déterministe associée à des techniques d'exclusion et de pondération des signaux reçus. Avec des techniques de traitement du signal, nous avons proposé des méthodes d'estimation dynamique des retards de propagation qui ont montré leur efficacité dans la réduction des imprécisions sur les calculs de la position en milieux urbains. Enfin, nous abordons le concept d'intégrité de la position. Les processus de surveillance de l'intégrité sont aujourd'hui issus de l'aéronautique et s'adaptent mal aux conditions de réception en milieu urbain. Notre connaissance des conditions de propagation des signaux nous a conduits à étudier et à proposer de nouveaux processus pour borner les erreurs de position introduites par l'environnement urbain. Enfin, nous présentons les axes de recherche mis en oeuvre afin de contribuer à l'introduction des solutions GNSS pour des applications de signalisation ferroviaire : nos travaux portent sur l'adaptation des méthodologies classiques ferroviaires au système GNSS et à ses sources de dégradation.

  • Open Access French
    Authors: 
    Lavergne, Francis;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

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

  • Open Access French
    Authors: 
    MAUBEC, Nicolas;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    In order to re-use materials present in the vicinity of earthwork projects, lime treatment is a technique commonly used since it improves mechanical properties and workability of soils. However, this technique is ineffective with clay soils where expected improvements are not reached. In order to develop lime-treatment to clay soils, a physico-chemical study about interactions between lime and clay minerals and a link with the macroscopic aspect is essential to understand how does lime interact with soil minerals and modify macroscopic behaviour. Consequently, the study of lime-treatment on two clays (kaolinite and calcium bentonite) has been performed. Results show an increase of mechanical properties of these clays, for different hydrous conditions. These improvements are faster with calcium bentonite. The coupling between macroscopic and physico-chemical aspects show that these improvements are linked to the development of secondary compounds such as calcium silicate hydrated, calcium aluminate hydrated and calcium carboaluminate hydrated phases. These phases increase cohesion into the materials. The mechanical improvements are as important as there are secondary phases formed. The physico-chemical characterisations show also that all minerals present in the different materials (kaolinite, muscovite, montmorillonite, feldspars, quartz and cristobalite) are modified during the lime-treatment.; Afin de valoriser les matériaux présents sur les sites de projets d'infrastructures, le traitement à la chaux est une technique souvent utilisée, puisqu'elle permet d'améliorer les performances mécaniques et la maniabilité des sols. Toutefois, cette technique trouve ses limites avec les sols argileux où les améliorations escomptées ne sont pas obtenues. Afin d'optimiser cette technique et de valoriser les sols argileux, une étude physico-chimique des interactions entre la chaux et les minéraux argileux et un lien avec l'aspect mécanique est donc essentiel pour comprendre comment la chaux interagit avec les minéraux du sol et modifie le comportement macroscopique. Les effets de l'addition de chaux sur le comportement macroscopique de deux argiles (kaolinite et bentonite calcique) ont donc été étudiés. Les résultats montrent que l'ajout de chaux améliore les performances mécaniques des argiles, quelles que soient les conditions hydriques. Ces améliorations sont plus rapides dans le cas de la bentonite. Le couplage entre l'aspect macroscopique et physicochimique montre que les améliorations sont en lien avec la formation de composés secondaires de type silicates, aluminates et carboaluminates de calcium hydratés qui augmentent la cohésion au sein des matériaux. Les améliorations des comportements mécaniques sont d'autant plus importantes qu'il y a de composés secondaires formés. Les caractérisations physico-chimiques montrent également que tous les minéraux rencontrés dans cette étude (kaolinite, muscovite, montmorillonite, feldspaths, quartz,cristobalite) sont modifiés lors du traitement à la chaux.

  • Open Access French
    Authors: 
    Nguyen, Thi Thuy Linh;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

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

  • Publication . Doctoral thesis . 2013
    Open Access French
    Authors: 
    Planes, Thomas;
    Country: France

    In highly heterogeneous media, waves don't propagate ballistically. They can interact several times with the heterogeneities of the medium and enter the multiple scattering regime. In this regime, classical imaging techniques, based on direct or singly scattered waves fail. Multiply scattered waveforms (coda) are too complex for being exactly modeled but are perfectly reproducible and very sensitive to small variations of the medium. Recent works demonstrated the possibility of measuring small velocity variations with diffuse waves, either at the geophysical scale (seismic coda) or at the material scale (ultrasonic coda). These works are mainly focused in monitoring global or regional changes of the medium. The present thesis deals with the possibility of using coda waves to study local changes of the medium. Two complementary studies are developed: The forward problem addresses the modeling of the coda variations generated by a local change. We distinguish the case of a structural change (strong impedance contrast) from the case of a velocity change (small impedance contrast). The inverse problem consists in using the coda variations measurements to locate and characterize the changes that occurred. Potential applications may concern, among others, monitoring of geological structures and non-destructive testing of heterogeneous materials. This in mind, we illustrate the different studies with numerical simulations of acoustic and seismic waves and with ultrasound experiments in concrete blocks.; Dans les milieux fortement hétérogènes, les ondes ne se propagent pas de façon balistique. Elles peuvent interagir de nombreuses fois avec les hétérogénéités du milieu et entrer ainsi dans le régime de diffusion multiple. Dans ce régime, les méthodes classiques d'imagerie basées sur les trajets des ondes directes ou simplement diffusées sont inefficaces. Les formes d'ondes multiplement diffusées (coda) sont trop complexes pour être modélisées exactement mais elles sont parfaitement reproductibles et très sensibles aux variations du milieu de propagation. Des travaux récents ont démontré la possibilité de mesurer de faibles changements de vitesse d'un milieu grâce aux ondes diffuses, à l'échelle de la croûte terrestre (coda sismique) comme à l'échelle des matériaux (coda ultrasonore). Ces travaux s'intéressent majoritairement à des changements globaux ou régionaux des différents milieux. La problématique de cette thèse concerne la possibilité d'utiliser la coda pour étudier des changements locaux du milieu. Deux études complémentaires sont développées : Le problème direct consiste à modéliser les variations de la coda engendrées par un changement local. Nous distinguons le cas d'un changement local de structure (fort contraste d'impédance) du cas d'un changement local de vitesse (faible contraste d'impédance). Le problème inverse consiste à utiliser les mesures de variations de la coda pour tenter de localiser et de caractériser les changements survenus. Les applications potentielles de ces travaux concernent entre autres le suivi temporel de structures géologiques ainsi que le contrôle non destructif de matériaux hétérogènes. Avec cet objectif, les différentes méthodes développées sont illustrées par des simulations numériques d'ondes acoustiques et sismiques ainsi que par des expériences en ultrasons dans des éléments en béton.

  • Publication . Part of book or chapter of book . Other literature type . 2019
    Open Access French
    Authors: 
    SOBRINO HEREDIA, José Manuel;
    Publisher: HAL CCSD

    Les activités de pêche en milieu marin où elles doivent cohabiter avec l’exploitation de ressources pétrolières et minérales sous-marines sont aujourd’hui une réalité. Tout comme les conflits qui émergent à cet égard. Les diamants en Namibie, l’étain en Indonésie, les phosphates en Nouvelle-Guinée ou les hydrocarbures en Irlande Terre-Neuve ou Malouines sont quelques exemples d’interférence entre la pêche et l’extraction de ces ressources non vivantes des fonds marins. Ces conflits augmenteront à mesure que des progrès technologiques seront réalisés permettant le développement de ces opérations industrielles, ce qui sera favorisé par une demande accrue des consommateurs et par la raréfaction de certains minéraux, ainsi que par une diminution de la réserve d’hydrocarbures sur terre. Dans notre communication, nous essayons de présenter, premièrement, cette nouvelle réalité qui résulte de la convergence de différentes activités humaines dans certains espaces maritimes. Et, ensuite nous examinons les tensions générées par cette concomitance d’activités et son écho en droit international et en droit de l’UE. Fishing activities in the marine environment where they must cohabit with the exploitation of oil and mineral underwater resources are now a reality. Just like the conflicts that emerge in this regard. Diamonds in Namibia, tin in Indonesia, phosphates in New Guinea or hydrocarbons in Ireland or Falkland Islands are some examples of interference between fishing and the extraction of these non-living resources from the seabed. These conflicts will increase as technological progress is made to develop these industrial operations, which will be facilitated by increased consumer demand and the scarcity of certain minerals, as well as a reduction in the oil and gas reserve on land. In our paper, we try to present, first, this new reality that results from the convergence of different human activities in certain maritime areas. And then we examine the tensions generated by this concomitance of activities and its echo in international law and in EU law.

  • Open Access French
    Authors: 
    Devaux, Julian;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    Our thesis intends to examine the existing dynamic links at the adolescence between daily mobility and socialization, trough the cases of adolescents living in rural areas in the Paris region. For this, we chose to develop a fine and extensive view of mobility, as a spatial and social interaction, and to conduct an ethnography localized in a rural village located in the southeast of Seine et Marne, for nearly two and a half years, combining different methods of data collection (ethnographic interviews, direct and participant observations…). On the one hand, the synchronic analysis of these links can highlight the differentiation between teenagers from differents central elements of their socialization, namely in their mobility, the spatial dimension of their social resources or in their way of living (their uses of different territories, reports to the public and domestics spaces…). In the second hand, the diachronic analysis of links between mobility and socialization can account for all the procedural dimension of differentiation that occurs between them with age, and the socializing effects of mobility, that is to say the ways in which practices transform the dispositions acquired during the primary socialization, in the mobility, their ways of being and acting, and generally how they participate to build their social and cultural identity; Notre travail de thèse entend interroger les liens dynamiques existants entre mobilité quotidienne et socialisation à l'adolescence, au travers du cas d'adolescents résidant au sein de territoires ruraux franciliens. Pour cela, on a fait le choix d'une part de développer une conception particulièrement fine et extensive de la mobilité, qu'on a défini comme étant une interaction spatiale et sociale, ainsi que de procéder à une ethnographie localisée d'un village rural situé dans le sud-est de la Seine-et-Marne, durant près de deux ans et demi, et combinant différentes méthodes de recueil des données (entretiens ethnographiques, observations directe et participante…). D'un côté, l'analyse synchronique de ces liens permet de mettre en évidence une différenciation entre adolescents selon différents éléments centraux de leur socialisation, en l'occurrence dans leur mobilité, la dimension spatiale de leurs ressources sociales ou encore leurs manières d'habiter (usages des différents territoires, rapports à l'espace public et à l'espace domestique…). De l'autre, l'analyse des liens diachroniques entre mobilité et socialisation permet de resituer toute la dimension processuelle de la différenciation qui s'opère entre eux avec l'âge ainsi que les effets socialisants que comportent la mobilité, c'est-à-dire les manières avec lesquelles les pratiques remanient progressivement les dispositions acquises au cours de la socialisation primaire, dans la mobilité, les manières d'être et d'agir et plus largement participent à construire leur identité sociale et culturelle

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