La première partie du travail de thèse a consisté en l'établissement d'un état de l'art sur les méthodes de dimensionnement en fatigue sous environnement vibratoire. Nous avons ainsi étudié la représentation mathématique des vibrations aléatoires, les méthodes classiques de dimensionnement en fatigue pour des chargements uni-axiaux et multiaxiaux ainsi que les méthodes de dimensionnement en fatigue formulées dans le domaine spectral. Ces dernières ont été définies pour la problématique des vibrations aléatoires, dans le cadre d'un certain nombre d'hypothèses de travail, et montrent des temps de calculs nettement plus faibles que des méthodes de dimensionnement classiques. La deuxième partie de travail de la thèse a consisté à développer une méthode de dimensionnement en fatigue formulée dans le domaine spectral valide sur tout le domaine de fatigue, aussi bien en oligo-cyclique qu'en endurance. Les travaux ont portés sur l'intégration du comportement élasto-plastique confiné des matériaux dans les méthodes spectrales. L'approche proposée a fait l'objet d'une étude numérique comparative avec les méthodes existantes. Le dernier volet de la thèse est la comparaison de la méthode proposée avec des essais. Pour cela, le développement d'une éprouvette spécifique à la problématique a été réalisé. Les résultats obtenus montrent une bonne corrélation entre les approches numériques et expérimentales.

Dans cette thèse, nous avons proposé et étudié une implémentation pratique du protocole DDF pour des relais auto-configurables au niveaux lien et système. Cette implémentation pratique, basée sur du codage correcteur d'erreur et une segmentation de la trame émise (comme pour les mécanismes d'HARQ), est combinée avec différents schémas de relayage tels que le Monostream, l'Alamouti Distribué ou encore les Rotations Distribuées.Nous avons montré que ces trois schémas atteignent les mêmes ordres de macro et micro diversité. L'ordre de micro diversité se réfère au gain qui peut être acquis via les coefficients d'évanouissement court-terme. Nous avons défini l'ordre de macro diversité comme le nombre de sources desquelles toute l'information peut être entièrement décodée sans l'aide des autres sources. De plus, nous avons prouvé que les trois schémas de relayage permettent d'atteindre de meilleures performances que le cas sans relais, leurs performances ne diffèrent qu'en terme de gain de codage: le DA DDF a de meilleure performance que le DR DDF, qui lui-même à de meilleures performances que le Monostream DDF. Cependant, les évaluations système ont montré que ce gain de codage n'est pas significatif au niveau système. Cela montre que la métrique pertinente à optimiser pour améliorer les performances est l'ordre de macro diversité atteignable par le protocole; c'est à dire que le gain le plus important apporté par le relayage est un gain de rapport signal à bruit long-terme. Nous avons donc proposé la technique de Patching pour augmenter l'ordre de macro diversité atteignable par une transmission. Cette technique vise à augmenter le nombre de bits transmis par le relais jusqu'au nombre de bits d'information contenus dans le message. Quand cette technique de Patching est combinée aux codes spatio-temporels, elle permet d'améliorer à la fois l'ordre de macro diversité et l'ordre de micro diversité. Cette technique de Patching a aussi été utilisée sur le canal à interférence et relais pour lequel nous avons introduit l'usage d'un protocole DDF précodé par un relais partagé par plusieurs paires source/destination. Dans ce cas, le Patching a pour but d'améliorer les performances par rapport au cas avec précodeur uniquement, et ce en maximisant le nombre de symboles précodés par relais. Les gains résultants de ces nombreuses variations de notre implémentation pratique du protocole DDF sont finalement décrits au niveau système pour un déploiement macro-cellulaire en zone urbaine, et pour un déploiement indoor, en considérant deux applications : une transmission unicast, par exemple du téléchargement sur internet, ou encore de la diffusion, de la télévision par exemple. Les résultats montrent que le Monostream DDF permet d'atteindre de bonnes performances tout en garantissant que la source et la destination n'ont pas conscience de la présence du relais dans le système. Par conséquent, ce protocole est un candidat intéressant pour le déploiement massif de relais auto-configurables dans les réseaux sans fil.

L'infrastructure routière joue un rôle très important dans l'occurrence des pertes de contrôle des véhicules légers en virage. Dans le but d'évaluer le niveau de risque associé à une infrastructure, les gestionnaires routiers utilisent actuellement des méthodes reposant sur des études statistiques ou empiriques, sachant que leur validité peut évoluer au cours du temps. Le but de ces travaux est donc de compléter ces méthodes par une évaluation physique des tracés routiers fondée sur la dynamique des véhicules. Tout d'abord, le problème a été abordé de manière théorique par une écriture de critères issus des modèles de la dynamique des véhicules (modèles point et bicyclette) visant à identifier et quantifier l'impact des paramètres routiers sur l'occurrence des pertes de contrôle. Ensuite, pour représenter avec plus de précision le comportement du conducteur, une modélisation numérique complète de contrôle du système véhicule-infrastructure-conducteur, fondée sur un algorithme génétique, a été mise en oeuvre. Enfin, ces deux approches ont été validées expérimentalement pour différentes adhérences, rayons de courbure et véhicules sur la piste de référence du LCPC de Nantes et sur routes interurbaines et urbaines. Ces travaux de thèse ont permis d'approfondir la connaissance du rôle de l'infrastructure et de développer deux méthodes (analytique et numérique) d'évaluation des tracés routiers. En perspective à cette étude, un logiciel destiné aux gestionnaires sera développé.

The objective of the thesis is to formulate a strategy that gives a robust identification of constitutive law from full-field measurements taking into account 3D effects. Model validation from global response of samples or structures has shortcomings that can be overcome by the use of full-field measurement techniques. Full-field measurement techniques offer the opportunity to acquire large amount of experimental data that might be useful in the context of identification of constitutive law parameters. Among the full field measurement techniques the most popular is digital and stereo image correlation. The existing strategies to make use of full-field data like the Virtual Field Method, the Equilibrium Gap Method, the Constitutive Equation Gap Method and the Reciprocity Method were limited to 2D applications. However, for a specimen with finite thickness 3D effects must be included. Most importantly, for the case of plasticity, stress triaxiality plays an important role. Its effect must therefore be accounted for in the modelling of the constitutive behaviour of the material. Thus in this thesis we propose a method to identify the parameters of an elasto-plastic constitutive law in which the mechanical model can have 3D kinematics. The strategy has been shown to be noise robust, almost independent of initial parameter guess and mesh refinement and allows differentiating between constitutive models with same global response on the basis of mean correlation error. The identification is shown to be good for both single and multiple cameras. The strategy validation is done for stainless steel. The global identified load displacement response of the strategy for mono and stereo mechanical image correlation is very close to the experiments. Lastly, the material parameters have been identified with very different initial guess but all converge to the same final values which show the robustness of the proposed strategy.

This thesis deals with the tribological and dynamic aspects of tactile perception given by the scanning of the finger on a surface. The attention is focused on a direct analysis of the vibration spectrum characteristics, induced by the surface features that is a relatively new research field. In fact, it is accepted that vibrations activate the tactile afferents and their essential role for the perception of fine textures (duplex theory of tactile texture perception) but it is still unknown the link with the surface texture characteristics and the features of the induced vibration spectra. The work is aimed to contribute to a better understanding of the mechanisms of the tactile sense, that is basilar for manifold different applications: textile quality quantification, ergonomics of everyday objects (which largely affects their commercial competitiveness), identification of surface imperfections, the design of tactile communication devices, the development of artificial tactile sensors for intelligent prostheses or robotic assistants, the development of human-machine interfaces for interaction with virtual realities or teleoperation systems, such as for telediagnosis or microsurgery, reproducing real perception (virtual reality), increasing the human perception (augmented reality), development of tests for evaluation of tactile sensitivity during diagnosis or monitoring process in rehabilitation. The study of a finger that moves on a surface involves different difficulties that are related to the material characteristics and to the measurements themselves. For these reasons, a new experimental set-up, named TriboTouch, has been developed to reproduce the finger/surface scanning phenomena under real values of the contact feature (scanning velocity and amplitude, surface roughness, etc..), avoiding undesired vibrations. The test bench has been designed to guarantee the measurements reproducibility and to perform measurements without introducing external noise. The set-up permits to carry out both measurements of the global dynamics and local ones (at the contact zone) employing a silicone fake finger. In the presented analysis, the behavior of the right hand index finger scanning on the surface sample with periodical and isotropic roughness and on textiles has been investigated for different scanning speed, highlighting the role of fingerprints A simple numerical model have been developed for reproducing the behavior of the induced vibrations when sliding two periodical surfaces and the numerical results have been compared with the experimental ones. The presented work has shown the possibility to obtain objective indexes for the tactile perception characterization, by means of the friction induced vibration spectrum analysis, in agreement with the neurophysiological studies present in literature.

The life time of mechanical components can be increased by the presence of compressive residual stresses. Inherent to most production processes, residual stresses play a critical role on the mechanical parts behaviour. The knowledge and mastering of residual stresses and linked processes are thus fundamental. The development of efficient numerical methods to predict these residual stresses will allow to save costly experiments and to study the influence of the main parameters. This PhD presents the development and application of semi analytical methods (SAM) to the modelling of mechanical processes of compressive residual stress generation. The SAMs, initially developed for the simulation of elasto-plastic contacts, have the advantage of significantly low computation time compared to classical numerical methods. This method is first used to simulate the low plasticity burnishing process, with a rolling loading. Then, it is used for the simulation of impacts, first unique and then repeated. The frictionless rolling contact between two elasto-plastic bodies is first studied. The influence of plasticity, of the hardening model (isotropic or kinematic), of the geometry of the bodies in contact (spheres or ellipsoids) and of the loading type (indentation or rolling) on the contact pressure and plastic strains are analysed. Impacts simulation is then addressed. The developed method is first validated numerically then confronted to experimentations. Three materials have been particularly studied: 316L, AA 7010 and Inconel 600. The impacts dimensions and the generated strains, measured by digital image correlation, are used to validate experimentally the method. The ultrasonic shotpeening process has been specifically studied. The description of the kinematics of the shots put in movement by a sonotrode in a closed peening chamber has first been studied. The use of analytical formulae for the estimation of the coefficients of restitution, during the numerous impacts between shots and with the chamber's walls, allowed refining the calculation of the average impact velocity as a function of the process parameters. The SAM is the used to determine the plastic strain field induced by the impacts. At last a projection method is proposed to finally determine the residual stress field in thick or thin structures.

L'objectif de cette thèse est le développement de matériaux polymères injectables innovants issus de ressources renouvelables et répondant aux exigences techniques automobiles. Pour cela nous nous sommes intéressés à des mélanges de polymères modèles : le polyamide 12 et l'amidon plastifié. Nos travaux ont donc porté sur l'optimisation des propriétés de ces mélanges, via le contrôle de la morphologie. Ainsi deux stratégies ont été envisagées : la compatibilisation du mélange grâce à deux agents réactifs et la modification des paramètres de mise en œuvre. Ces deux stratégies se sont révélées être efficace pour l'amélioration des propriétés des mélanges. Enfin à partir de cette étude sur les polymères modèles, des matériaux issus de ressources renouvelables ont été formulés. De même une étape de compatibilisation à partir d'une résine époxy a été envisagée permettant au final d'obtenir des matériaux ayant des propriétés optimisées.

Grinding is a commonly used finishing process to produce components of desired shape, size and dimensional accuracy. The ultimate goal is to have the maximum workpiece quality, minimum machining time and high economic efficiency by making a selective adaptation of the possible process strategy and chosen parameter selection. The focus of this study arose from a limitation that challenges the grinding industry. The production rate of the ground parts is generally constrained by surface topography and subsurface damage appearing as residual tensile stress, localized burns, and phase transformation induced micro and macro-cracking. This motivates the need for a reliable numerical modelling to simulate the grinding process. The numerical model sought should be able to predict not only the required grinding residual stresses but also the deformation history. The objective of this thesis is to build up a reliable finite element model for grinding-induced residual stress analysis and thus to explore thoroughly the mechanisms in terms of grinding conditions. The variations of the residual stresses and strains at integration points have been examined, and the effects of the friction coefficient (µ), Peclet number (Pe), non dimensional heat transfer coefficient (H) and different magnitudes of input heat flux (Q) on both the microstructure and the residual stress state are analyzed. Finally, based on the new findings in this research, a more comprehensive methodology is suggested for further study.

Le Global Sourcing est aujourd'hui en pleine expansion car il offre aux entreprises une source potentielle de compétitivité dans un environnement de plus en plus concurrentiel. Néanmoins, il génère aussi une complexification des flux et une fragilisation de la Supply Chain Globale. La problématique du Global Sourcing est vaste et touche les différents niveaux de décision de l'entreprise. Pour cela nous nous sommes focalisés dans ce travail sur les aspects tactiques et opérationnels de ce domaine. Nous avons abordé ainsi diverses questions : Quels leviers d'action pour un pilotage efficace des flux en approvisionnement lointain? Comment sécuriser les approvisionnements lointains dans le contexte industriel actuel ? Les politiques classiques de pilotage de flux sont-elles suffisantes pour les approvisionnements lointains ? En collaboration avec les partenaires industriels de la Chaire Supply Chain de l'Ecole Centrale Paris, nous avons abordé différentes facettes de cette problématique. Nous nous sommes intéressés tout d'abord à la prévision comme élément nécessaire au pilotage des flux lointains et nous avons proposé une méthodologie de sélection et de mise à jour de méthodes de prévision. Les délais longs en approvisionnement lointain font que les erreurs de prévision s'amplifient, ce qui nous a amenés à étudier l'erreur prévisionnelle. Nous avons proposé dans ce sens une modélisation fine de cette erreur et de son évolution en fonction de l'horizon temporelle de la prévision. Dans la dernière étape de ce travail, nous avons utilisé cette modélisation de l'incertitude pour piloter efficacement les flux lointains. Nous avons montré sur des cas réels issus de l'entreprise PSA l'efficacité de la méthode proposée en termes de respect du niveau de service avec un niveau de stock largement inférieur aux méthodes classiques.

La nécessité de simuler des systèmes complexes et multi-physiques est de plus en plus courante dans l'industrie, en particulier avec l'avènement de la conception mécatronique. Ce phénomène couplé à la pression économique poussant les industriels dans la voie de l'optimisation de leurs produits conduit à une augmentation forte des temps de simulation que les progrès techniques ne parviennent pas à compenser. Les travaux menés lors de cette thèse ont permis de proposer une approche hybride analytique/éléments finis pour la simulation temporelle de la dynamique des transmissions par engrenages en présence de non-linéarités de contact. Couplée à une réduction des modèles éléments finis, cette approche permet la résolution rapide de la dynamique d'un réducteur et offre ainsi la possibilité d'intégrer le réducteur comme composant d'un système complexe tel qu'un système mécatronique. La résolution de la dynamique du réducteur peut être menée en parallèle des autres physiques en prenant en compte des couplages forts. L'optimisation d'un tel système est abordée sur un exemple pour clore cette étude.