L'industrie automobile cherche à réduire son utilisation des liquides de coupe en usinage pour des raisons économiques, environnementales et sanitaires. Les fabricants développent ainsi la démarche Minimum Quantity Lubrication qui vise à réduire au strict minimum l'utilisation des liquides de coupes en usinage. En l'absence de liquide de coupe, la stabilisation thermique de la pièce n'est plus assurée et des échauffements locaux apparaissent. Ces échauffements créent des déformations qui doivent être quantifiés et pris en compte afin d'assurer la conformité de la géométrie produite.Une démarche de modélisation de l'échauffement d'une pièce pendant l'usinage est présentée. Le modèle obtenu permet à la fois de quantifier la quantité de chaleur introduit dans la pièce pour des usinages simples et de simuler les déformations d'une pièce complexe lors de l'enchainement d'opération d'usinage. Cette quantification repose sur une méthode inverse. Elle est appliquée à des opérations de fraisage, perçage et taraudage d'un alliage d'aluminium AS9U3. Dans un second temps, une étude de l'influence de l'ordonnancement des opérations d'usinage d'un carter de boite de vitesses automobile sur la qualité de la géométrie produite est conduite. Cette étude illustre l'intérêt du modèle de simulation et des outils développés pendant la thèse. Enfin, les enjeux économiques et environnementaux de la technologie MQL seront abordés.

Cette étude est consacrée au développement d'une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) de type monochambre. Contrairement à une pile SOFC conventionnelle, le système monochambre fonctionne dans un mélange de gaz hydrocarbure/air ce qui permet de s'affranchir des contraintes d'étanchéités. Le principe de fonctionnement est basé sur la différence d'activité catalytique entre l'anode et la cathode : l'anode doit être sélective à l'oxydation des hydrocarbures et la cathode à la réduction de l'oxygène. La configuration monochambre implique cependant de nouvelles contraintes concernant notamment la stabilité des matériaux sous mélange hydrocarbure/air à haute température.L'objectif de cette thèse est d'optimiser les performances d'une pile monochambre fonctionnant sous mélange méthane/oxygène et d'améliorer la compréhension de ce système.Les différents éléments d'une pile (électrolyte, cathode, anode) ont été caractérisés sous mélange méthane/oxygène. Quatre matériaux de cathodes (LSM, BSCF, SSC, LSCF) ont été comparés au niveau de leur activité catalytique, stabilité, conductivité électrique et résistance de polarisation. Une étude catalytique de l'anode a été réalisée afin d'identifier les réactions chimiques qui se produisent. Une étude de pile complète en géométrie électrolyte support a permis de sélectionner le matériau de cathode LSCF. Cette étude a également mis en évidence la nécessité de diminuer l'épaisseur de l'électrolyte, la géométrie anode support a donc été étudiée. La première pile anode support a présentée une anode inhomogène et un électrolyte poreux. Des travaux ont été menés afin d'homogénéiser l'anode et de diminuer la porosité de l'électrolyte. En optimisant les conditions de fonctionnement (température et rapport CH4/O2), une densité de puissance maximale de 160 mW.cm-2 a été obtenue.

Ce travail est né de l'idée d'associer l'ingénierie des matériaux sous forme de couches minces, domaine qui motive depuis de nombreuses années les chercheurs du LMGP, à des substrats piézoélectriques à fort coefficients de déformation. Les matériaux piézoélectriques peuvent convertir une énergie électrique en une énergie mécanique (de déformation) et vice-versa. Il est alors aisé d'imaginer qu'une couche mince synthétisée à la surface d'un substrat piézoélectrique profitera de la déformation de ce dernier quand il est soumit à un champ électrique. Le substrat mis en jeu est le PMN-PT, composé qui présente de forts coefficients de déformation. Dans cette étude le film synthétisé et mis en œuvre est le LaNiO3. Il cristallise dans une structure pérovskite ABO3. Cette structure présente l'avantage de permettre une grande variété de distorsions structurales et peut accueillir un grand nombre d'éléments chimiques.

Le projet HARVEST a pour objectif de développer un nouveau type de turbomachine, dite hydrolienne, composée de turbines à flux transverse. Les travaux menés lors de cette thèse concernent l'instrumentation de la veine d'essai d'un tunnel hydrodynamique : il s'agit de caractériser expérimentalement les performances hydrodynamiques de maquettes de telles turbines et de mesurer en particulier l'évolution angulaire des efforts hydrodynamiques sur les pales. Ces efforts sont mesurés par un dispositif à capteurs piézoélectriques associé à un dispositif de régulation et de transformation d'énergie par génératrice de courant synchrone. Le processus de conception ainsi que les étapes de mise au point et de caractérisation de ces sous-ensembles sont ensuite exposés. Enfin, une campagne d'essais permet d'apporter des conclusions d'ordre méthodologique et technologique sur les travaux présentés.

Dans la réalisation de circuits intégrés hybrides électroniques - photoniques pour les réseaux télécom, les modulateurs intégrés plasmoniques pourront jouer un role essentiel de codage de l'information en signaux optiques. Cette thése montre la réalisation d'une approche modulateur plasmonique a effet de champ, intégrée en silicium en utilisant les technologies CMOS standards. Ce modulateur MOS plasmonique présente diverses propriétés intéressantes, a savoir un confinement optique fort, permettant une augmentation de l'interaction lumiére matiére. Ces modulateurs plasmoniques permettent aussi de réduire l'inadéquation entre la taille des dispositifs en photonique Si et celle de l' électronique, ce qui permet d'envisager une convergence de leur fabrication en technologie VLSI sur une meme puce. Le modulateur étudié dans ce mémoire repose sur l'accumulation de porteurs dans un condensateur MOS a grille cuivre integer dans un guide d'onde en silicium, nécessitant aux technologies front end et back end Cu d etre combinés de quelques nanométres l'une de l'autre. Nous présentons aussi de nouveaux designs pour injecter de la lumiére a partir de guide d'onde SOI dans un guide a nanostructure plasmonique et les mesures d'une modulation électro-optique dans les structures MOS plasmoniques

Ce travail de thèse concerne l'étude de l'influence des ultrasons sur les transferts de chaleur. Il a été réalisé à partir de la conception d'un échangeur de chaleur dont la structure peut être mise en vibration à sa fréquence de résonance dans la gamme des ondes ultrasonores : 35 kHz. L'influence des ultrasons sur l'augmentation des transferts thermiques a ainsi pu être mise en évidence directement au sein du système. L'étude bibliographique a mis en avant l'originalité de ce travail, qui correspond à une première approche relative à un échangeur fluide-fluide. La conception de l'échangeur, du banc d'essais et du système d'acquisition dédiés a fait l'objet de la première partie de ce travail. Ensuite, la mise au point de méthodes pour l'analyse des performances énergétiques et leur implémentation ont constitué une deuxième partie. Enfin, des configurations opératoires variées (régimes d'écoulement, configurations hydrauliques, matériaux constitutifs, ...) ont pu être étudiées. De plus, le potentiel des ultrasons quant à la réduction de l'encrassement au sein de l'échangeur a aussi été mis en évidence.

La consommation énergétique, et en particulier électrique, des bâtiments est grandement influencée par le comportement de ses usagers. L'analyse de l'usage électrique au travers d'un retour d'expérience réalisé sur une plateforme bâtiment-test nous a permis d'identifier qu'il pouvait exister différentes formes de satisfactions des usagers remettant en question la notion même d'efficacité énergétique d'un bâtiment. Afin de pouvoir intégrer l'acteur humain dans la conception de systèmes complexes bâtiment, nous proposons de définir la notion d'efficacité énergétique d'usage (EUE). Cette notion repose en particulier sur la satisfaction des usagers vis à vis d'un service que l'on a pu décomposer et quantifier au travers de fonctions de satisfaction rationnelles et sensibles. Le but de cette proposition est la construction d'un diagramme de compromis Coût / Satisfaction qui se positionne à la fois comme un outil effectif d'aide à la décision pour la conception de systèmes énergétiques du bâtiment intégrant l'usager et comme outil d'aide à la sobriété énergétique.

Le contexte scientifique de cette thèse s'inscrit dans le domaine de la bioélectronique et l'objectif vise la mise au point de dispositifs diamant pour des applications en chimie analytique, diagnostic clinique ou encore dans le domaine médical. Un des axes de travail est basé sur la mise au point d'une nouvelle technique de fonctionnalisation du diamant hydrogéné. Cette méthode est rapide, simple, mono-étape et ne nécessite pas d'apport extérieur d'énergie. La caractérisation du greffage par FTIR a permis de proposer un mécanisme réactionnel qui a été corroboré par l'étude de la cinétique réactionnelle. Nous avons mis en évidence que ce procédé permet l'obtention d'une liaison covalente stable carbone-carbone. Elle se révèle particulièrement adaptée à l'immobilisation directe d'espèces biologiques. En utilisant cette technique de greffage, il a été possible de concevoir des biopuces à ADN et protéines, ainsi qu'un biocapteur au peroxyde d'hydrogène de troisième génération. Enfin, le procédé étant basé sur la simple mise en contact de la solution de greffage avec le substrat, il est possible de structurer les dépôts à l'échelle nanométrique en faisant appel au Dip-Pen Nanolithography. En parallèle, un nouveau matériau composite diamant/nanotubes de carbone a été mis au point pour augmenter la surface développée des électrodes de diamant dopé au bore et en accroitre ainsi les performances. Dans ce cadre, une technique de gravure catalytique assistée par filament chaud a été utilisée pour enterrer des nanoparticules dans la couche diamant. Ces dernières assurent par la suite la croissance des nanotubes de carbone par dépôt chimique en phase vapeur. Cette méthodologie assure ainsi une meilleure adhérence des nanotubes sur leur substrat et permet de pallier aux problèmes de toxicité des nanotubes vis-à-vis des milieux biologiques.

The energy performance in buildings is influenced by many factors, such as ambient weather conditions, building structure and characteristics, occupancy and their behaviors, the operation of sub-level components like Heating, Ventilation and Air-Conditioning (HVAC) system. This complex property makes the prediction, analysis, or fault detection/diagnosis of building energy consumption very difficult to accurately and quickly perform. This thesis mainly focuses on up-to-date artificial intelligence models with the applications to solve these problems. First, we review recently developed models for solving these problems, including detailed and simplified engineering methods, statistical methods and artificial intelligence methods. Then we simulate energy consumption profiles for single and multiple buildings, and based on these datasets, support vector machine models are trained and tested to do the prediction. The results from extensive experiments demonstrate high prediction accuracy and robustness of these models. Second, Recursive Deterministic Perceptron (RDP) neural network model is used to detect and diagnose faulty building energy consumption. The abnormal consumption is simulated by manually introducing performance degradation to electric devices. In the experiment, RDP model shows very high detection ability. A new approach is proposed to diagnose faults. It is based on the evaluation of RDP models, each of which is able to detect an equipment fault.Third, we investigate how the selection of subsets of features influences the model performance. The optimal features are selected based on the feasibility of obtaining them and on the scores they provide under the evaluation of two filter methods. Experimental results confirm the validity of the selected subset and show that the proposed feature selection method can guarantee the model accuracy and reduces the computational time.One challenge of predicting building energy consumption is to accelerate model training when the dataset is very large. This thesis proposes an efficient parallel implementation of support vector machines based on decomposition method for solving such problems. The parallelization is performed on the most time-consuming work of training, i.e., to update the gradient vector f. The inner problems are dealt by sequential minimal optimization solver. The underlying parallelism is conducted by the shared memory version of Map-Reduce paradigm, making the system particularly suitable to be applied to multi-core and multiprocessor systems. Experimental results show that our implementation offers a high speed increase compared to Libsvm, and it is superior to the state-of-the-art MPI implementation Pisvm in both speed and storage requirement.

Nous nous intéressons aux approches formelles pour le développement de systèmes réactifs critiques. Le langage synchrone Lustre pour la spécification de tels systèmes a subit des évolutions majeurs au cours des dernières années en intégrant dans sa sémantique à base flots de données synchrones des constructions de plus haut-niveau appelées automates de modes (dans le langage Scade 6). Ceux-ci mettent en œuvre l'activation de modes de calculs en fonction des états et des transitions de l'automate, et reposent pour cela sur la sémantique des horloges du langage Lustre. En particulier, nous étudiions la prise en compte des horloges et des automates de modes dans l'outil de génération de tests GATeL dédié à l'origine au langage Lustre mono-horloge (flots de données purs). GATeL génère automatiquement des séquences de tests pour un modèle à partir d'un objectif de test décrit en Lustre à travers une exploration en arrière des dépendances entre flots et selon des teniques de résolution de contraintes. Nous présentons ces différents domaines et la mise en oeuvre des modifications apportées à l'outil pour prendre en compte les automates de modes. Enfin, nous définissons des critères de couverture structurelle pour les automates de modes et montrons alors comment, en les traduisant de manière automatique sous forme d'objectifs de tests, GATeL permet de générer des séquences couvrant ces critères.