Le micro-écaillage désigne le phénomène de ruine par fragmentation d'un matériau fondu en partie ou complètement suite au passage d'une onde de choc intense et brève. Les lasers sont utilisés comme générateurs de choc à des fins scientifiques et industrielles. Ils se trouvent à la base de la recherche sur la fusion nucléaire par confinement inertiel. Dans ce contexte, la production de fragments à hautes vitesses par micro-écaillage peut endommager les installations dans lesquelles les expériences de choc sont menées. Les travaux de thèse, réalisés à l'Institut P' en collaboration avec différentes équipes du CEA, visent la compréhension et la modélisation de tous les processus mis en jeu dans le phénomène de micro-écaillage, dans le but de prévoir les risques encourus par les installations. Des expériences visant à étudier le micro-écaillage de cibles d'étain et d'aluminium soumises à des chocs laser ont été réalisées au Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses. Divers diagnostics complémentaires (Vélocimétrie Hétérodyne, récupération des éjectas, microtomographie) ont permis de caractériser les propriétés balistiques (distributions de tailles et de vitesses) des fragments composant le nuage micro-écaillé. En parallèle, des modèles de changements de phase et de fragmentation ont été adaptés pour simuler le micro-écaillage. Ces modèles ont été implantés dans un code de calcul pour prédire les tailles et les vitesses des débris générés dans les cibles d'étain et d'aluminium. L'association des résultats numériques issus de ces simulations et des résultats expérimentaux a permis la caractérisation des différentes étapes du micro-écaillage.

Cette thèse a porté sur l'endommagement par cavitation des élastomères soumis à une décompression de gaz. Des études ont montré qu'à partir d'un niveau de chargement hydrostatique, des cavités se forment dans un élastomère. Des cavités peuvent aussi apparaître dans un élastomère saturé en gaz lorsque la pression est brusquement supprimée. Les critères développés dans un cadre purement mécanique ont été utilisés pour essayer de prédire le phénomène observé sous chargement de gaz. La première étape du travail a consisté à caractériser expérimentalement les conditions spatiales et temporelles d'apparition de l'endommagement. Une pression macroscopique de gaz ou une contrainte hydrostatique critique ne peuvent pas pleinement prédire tous les cas observés. La diffusion de gaz ajoute un aspect temporel non négligeable. Ces résultats justifient l'étude numérique diffuso-mécanique couplée à l'échelle de la cavité qui a été conduite en considérant une cavité au centre d'un échantillon hyperélastique incompressible soumis à un chargement mécanique et à une diffusion de gaz. Ce modèle de sphère creuse a permis d'observer la croissance stable de la cavité pendant un cycle complet de chargement en gaz, avec un gonflement pendant la décompression. Ce gonflement a été couplé à un critère en allongement critique de la cavité pour reproduire les courbes donnant l'instant de cavitation pour les différents essais expérimentaux réalisés. Le modèle construit au aussi permis de reproduire qualitativement et quantitativement l'effet des paramètres du cycle en gaz sur le temps d'apparition des cavités, ainsi que l'effet de l'épaisseur des échantillons, ce qui n'avait pas été fait auparavant.

Cette étude expérimentale porte sur la mesure et l'analyse du comportement d'un rideau d'air plan, vertical descendant, lorsqu'il se développe dans un flux uniforme en co-courant. Le rapport r entre la vitesse du cocourant et la vitesse du jet évolue dans la gamme [0; 0, 3] qui comprend le cas du jet plan classique sans co-courant (r = 0). La motivation de l'étude est, pour le laboratoire d'accueil de la thèse (Irstea de Rennes, équipe Aéraulique et Contrôle des Atmosphères Turbulentes), l'apport de connaissances précises sur les rideaux d'air séparateurs d'ambiance, en propreté et en température, pour la maîtrise des ambiances locales dans l'industrie agroalimentaire et plus largement dans le domaine de la sécurité sanitaire des aliments. Cette étude porte principalement sur le cas isotherme, sans différence de température entre le jet et le co-courant, les cas anisothermes étant seulement abordés en investigation réduite dans le dernier chapitre (chap. IV). L'analyse de la turbulence est au centre de cette étude. Elle est menée à partir des différentes grandeurs caractéristiques, dont les profils de tensions de Reynolds et les échelles turbulentes caractéristiques. Elle sous-tend également l'analyse des évolutions des grandeurs moyennes, en particulier l'expansion du profil de vitesse moyenne. Le principal moyen d'investigation expérimentale est l'anémométrie par fils chauds croisés à température constante (CTA). La Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) est utilisée dans le chapitre IV comme moyen insensible à la température, pour les études de cas anisothermes. Le rideau plan en co-courant a été mis en oeuvre dans une soufflerie verticale spécifique dont la veine d'essai a une hauteur utile de deux mètres (chap. II). L'étude s'appuie sur une analyse bibliographique (chap. I) centrée sur les équations de la turbulence appliquées aux jets plans. L'analyse du comportement dans le cas isotherme (chap. III) s'intéresse principalement à l'influence du rapport de vitesse r et du nombre de Reynolds. Un raisonnement mené sur le choix des variables d'adimensionnement pour décrire le comportement du jet amène à proposer un adimensionnement global, à la fois pour l'évolution de la vitesse moyenne sur l'axe, pour l'expansion de l'épaisseur du jet et pour l'évolution des fluctuations rms de vitesse. On obtient ainsi un modèle de comportement généralisable aux différentes valeurs de r pour les jets en co-courant, avec au passage une méthode intéressante pour évaluer par ce biais des caractéristiques du cas limite du jet plan sans co-courant. Les données complètes et précises obtenues par fils croisés permettent, en fin de chapitre III, de mener une description et analyse des échelles caractéristiques de la turbulence. Il apparaît que les échelles intégrales sont cohérentes avec le modèle proposé pour l'expansion du jet et que les échelles de Kolmogorov s'en déduisent ensuite par un recours à un rapport universel, fonction du nombre de Reynolds local.

Depuis son émergence au début des années 1990, la notion d'ontologie s'est rapidement diffusée dans un grand nombre de domaines de recherche. Compte tenu du caractère prometteur de cette notion, de nombreux travaux portent sur l'utilisation des ontologies dans des domaines aussi divers que la recherche d'information, le commerce électronique, le web sémantique, l'intégration de données, etc. L'efficacité de tous ces travaux présuppose l'existence d'une ontologie de domaine susceptible d'être utilisée. Or, la conception d'une telle ontologie s'avère particulièrement difficile si l'on souhaite qu'elle fasse l'objet de consensus. S'il existe des outils utilisés pour éditer une ontologie supposée déjà conçue, et s'il existe également plusieurs plate-formes de traitement automatique de la langue permettant d'analyser automatiquement les corpus et de les annoter tant du point de vue syntaxique que statistique, il est difficile de trouver une procédure globalement acceptée, ni a fortiori un ensemble d'outils supports permettant de concevoir une ontologie de domaine de façon progressive, explicite et traçable à partir d'un ensemble de ressources informationnelles relevant de ce domaine. L'objectif du projet ANR DaFOE4App (Differential and Formal Ontologies Editor for Application), dans lequel s'inscrit notre travail, était de favoriser l'émergence d'un tel ensemble d'outils. Contrairement à d'autres outils de construction d'ontologies, la plate-forme DaFOE, présentée dans cette thèse, ne propose pas un processus de construction figé ni en nombre d'étapes, ni sur la représentation des étapes. En effet, dans cette thèse nous généralisons le processus de construction d'ontologies pour un nombre quelconque d'étapes. L'intérêt d'une telle généralisation étant, par exemple, d'offrir la possibilité de raffiner le processus de construction en insérant ou modifiant des étapes. On peut également souhaiter supprimer certaines étapes à fin de simplifier le processus de construction. L'objectif de cette généralisation est de minimiser l'impact de l'ajout, suppression ou modification d'une étape dans le processus global de construction d'ontologies, tout en préservant la cohérence globale du processus de construction. Pour y parvenir, notre approche consiste à utiliser l'Ingénierie Dirigée par les Modèles pour caractériser chaque étape au sein d'un modèle et ensuite ramener le problème du passage d'une étape à l'autre à un problème de mapping de modèles. Les mappings établis entre les modèles sont ensuite utilisés pour semi-automatiser le processus de construction d'ontologies. Ce processus de construction se faisant dans un contexte persistant de base de données, nous proposons dans cette thèse, d'une part, pour les bases de données dites à base de modèles (BDBM) du fait qu'elles permettent de stocker à la fois les données et les modèles décrivant ces données, une extension pour la prise en compte des mappings, et, d'autre part, nous proposons le langage de requête MQL (Mapping Query Language) qui, en masquant la complexité de l'architecture de la BDBM facilite son exploitation. L'originalité du langage MQL se trouve dans sa capacité, au travers de requêtes syntaxiquement compactes, à explorer transitivement tout ou partie du graphe de mappings lors d'une recherche d'informations.

Dans les dernières années, les incendies majeurs dans les tunnels ont causé des dommages importants. Dans ces conditions extrêmes (la température dépasse rapidement 1200 °C), l'augmentation de pression dans les pores, la dilatation thermique empêchée, l'incompatibilité de dilatation thermique entre la pâte du ciment et des granulats, la déshydratation ... sont des principaux mécanismes de dégradation qui peuvent être à l'origine de l'écaillage. L'écaillage progressif pendant l'incendie se manifeste par le détachement de la surface du béton par petits morceaux réduisant ainsi la section résistante et pouvant conduire à une rupture prématurée de la structure. Dans cette thèse, un modèle éléments finis THM est enrichi par un modèle d'écaillage progressif en proposant un critère d'écaillage de type détachement-flambement. La partie thermo-hydrique du modèle THM est basée sur l'approche à trois fluides en milieux partiellement saturés. Le comportement mécanique est développé dans le cadre d'une approche thermo-poro-mécanique couplée à l'endommagement et à la plasticité adoucissante. Cette modélisation de l'écaillage conduit à un problème avec frontière et conditions aux limites évolutives. Une stratégie de résolution numérique sans remaillage a été développée pour transférer les conditions aux limites THM simultanément avec l'occurrence de l'écaillage. L'implémentation du modèle dans le code aux éléments finis CESAR-LCPC a permis de procéder à différentes études paramétriques et à des confrontations avec des essais pour évaluer les capacités opérationnelles du modèle à décrire l'occurrence de l'écaillage et identifier les paramètres majeurs qui la contrôlent

Les géomembranes (GMB) en polyéthylène haute densité (PEHD) sont utilisées comme barrière d'étanchéité dans les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND). Malgré les bonnes propriétés initiales du PEHD, face aux agressions chimiques et biologiques d'un lixiviat de déchets et aux contraintes thermiques et mécaniques générées par le massif de déchets, sa durabilité reste une question ouverte. L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement d'un modèle cinétique non empirique de prédiction de la durée de vie des GMB en PEHD, qui prend simultanément en compte les effets du vieillissement chimique et biologique. Pour cela, nous cherchons à déterminer d'une part les paramètres d'extraction des antioxydants constitutifs des GMB, première étape du vieillissement des GMB, et d'autre part les paramètres cinétiques de vieillissement oxydatif des PE, deuxième étape de vieillissement. Ceci nécessite de connaître et de comprendre les mécanismes physico-chimiques impliqués dans le vieillissement des PE dans les conditions particulières des ISDND. A partir d'une approche multi-échelle (macro- micro) et à l'aide de différentes techniques (IRTF, GPC HT, AED, essais de traction,...), nous évaluons l'impact du vieillissement accéléré sur la composition chimique, les structures macromoléculaire et cristalline ainsi que les propriétés d'usage des GMB et des films en PEHD. Cette étude a permis de déterminer un critère de fin de vie pertinent pour évaluer la durée de vie de la GMB : la fragilisation qui correspond à une masse molaire critique M'C d'environ 100 kg.mol-1. Un couplage de la modélisation chimique de la dégradation oxydante du polymère et biologique de la cinétique de croissance du biofilm est proposé. Enfin, dans une dernière partie, la même approche multi-échelle a été utilisée pour caractériser la dégradation de GMB vieillies 18 ans en bassin de stockage d'eau pour ainsi déterminer les mécanismes impliqués dans le vieillissement sur site

Depuis plusieurs années, la société MATIERE développe un nouveau type de renforcement des structures en béton reposant sur l'utilisation d'aciers plats crantés en substitution des aciers ronds à haute adhérence habituellement utilisés. Ce travail entre dans le cadre du programme de Recherche - Développement des techniques couvertes par les brevets de M. Marcel MATIERE. L'intérêt de ces nouveaux aciers plats crantés réside principalement dans leur géométrie qui permet d'envisager de nouvelles dispositions constructives associées à un gain sur l'épaisseur de béton, notamment au niveau de l'enrobage. Ces aciers sont principalement destinés aux éléments de type dalle ou aux voiles minces où ils permettront de réaliser les économies de béton les plus significatives. Cependant, aucune norme ou règlement ne prend en compte, à ce jour, ces nouveaux aciers. Une étude scientifique validée, principalement basée sur la modélisation numérique, s'est avérée nécessaire pour d'une part modéliser et comprendre l'interaction entre l'acier plat et le béton et, d'autre part, pour justifier que les méthodes de calcul traditionnelles restent applicables à ce genre de renforcement. Dans le cadre de la problématique de la fissuration, une stratégie de modélisation reposant sur une approche probabiliste multi-échelles a été développée. Cette approche multi-échelles ne consiste pas à développer une modélisation qui inclut, dans son formalisme, toutes les échelles, depuis l'échelle très locale jusqu'à l'échelle globale (une structure complète), mais à développer une panoplie de modélisations qui apportent des informations pertinences à l'échelle d'analyse choisie. Quelle que soit l'échelle considérée, la modélisation est succeptible de donner des informations sur l'ouverture et l'espacement de fissures. L'aspect probabiliste est essentiellement lié à l'hétérogénéité du matériau béton. Les modèles développés permettent aussi de tenir compte des effets d'échelle, propres aux matériaux hétérogènes, qui jouent un rôle prépondérant dans le comportement des structures en béton. Le travail de recherche a donc consisté à développer des outils de modélisation du comportement d'interface en parfaite cohérence avec l'échelle de modélisation des phénomènes envisagés, notamment au regard des processus de fissuration des structures renforcées par aciers plats. La démarche scientifique s'est appuyée sur une identification des paramètres de la modélisation par analyse inverse effectuée sur la base de résultats d'essais expérimentaux réalisés sur de grands tirants en béton armé par aciers plats. Les outils de modélisation ont ensuite été validés sur des modélisations du comportement en flexion de poutres-dalles de grandes dimensions comparées à des résultats d'essais expérimentaux. L'ensemble des essais expérimentaux, nécessaires à cette étude, ont été réalisés par Polytech' Clermont à la demande de l'entreprise MATIERE

Au cours des dernières années, l'essor spectaculaire des microsystèmes (ou MEMS), qui touche tous les domaines industriels, est à l'origine de nombreux et nouveaux progrès technologiques. Néanmoins, dans ce contexte prometteur de large envergure, la fiabilité des MEMS s'avère être la problématique à améliorer pour franchir la phase d'industrialisation à grande échelle. C'est dans le cadre de cette thématique de fiabilité des microsystèmes, que s'inscrit ce travail.La température étant un paramètre majeur entrant dans de nombreux mécanismes d'endommagement des MEMS, notre étude présente la conception et la réalisation d'un banc de thermographie infrarouge de haute résolution (2 µm), associé à la mise en œuvre d'une méthodologie d'analyse et de traitement des mesures infrarouges.Ce dispositif innovant permet un diagnostic in-situ, sans contact et rapide des défaillances des MEMS par mesures locales et quantitatives des pertes thermiques associées. Cet outil constitue une avancée importante pour détecter, mesurer et comprendre les mécanismes d'endommagement des MEMS. Il nous permet de reconstituer des images thermiques de tout type de microsystème en cours de fonctionnement ou soumis à des tests de vieillissement accéléré, et ceci afin de réaliser une analyse fine et rapide de leur fiabilité.Ce travail apporte de nouveaux résultats en ce qui concerne la détection des mécanismes de défaillance de différents types de MEMS-RF et tout particulièrement des MEMS-RF avec contact électrique.

Ce travail de thèse porte sur le développement d'une méthodologie efficace pour la conception analogique, des algorithmes et des outils correspondants qui peuvent être utilisés dans la conception dynamique de fonctions linéaires à temps continu. L'objectif principal est d'assurer que les performances pour un système complet peuvent être rapidement investiguées, mais avec une précision comparable aux évaluations au niveau transistor.Une première direction de recherche a impliqué le développement de la méthodologie de conception basée sur le processus d'optimisation automatique de cellules au niveau transistor et la synthèse de macro-modèles analogiques de haut niveau dans certains environnements comme Mathworks - Simulink, VHDL-AMS ou Verilog-A. Le processus d'extraction des macro-modèles se base sur un ensemble complet d'analyses (DC, AC, transitoire, paramétrique, Balance Harmonique) qui sont effectuées sur les schémas analogiques conçues à partir d'une technologie spécifique. Ensuite, l'extraction et le calcul d'une multitude de facteurs de mérite assure que les modèles comprennent les caractéristiques de bas niveau et peuvent être directement régénéré au cours de l'optimisation.L'algorithme d'optimisation utilise une méthode bayésienne, où l'espace d'évaluation est créé à partir d'un modèle de substitution (krigeage dans ce cas), et la sélection est effectuée en utilisant le critère d'amélioration (Expected Improvement - EI) sujet à des contraintes. Un outil de conception a été développé (SIMECT), qui a été intégré comme une boîte à outils Matlab, employant les algorithmes d'extraction des macro-modèles et d'optimisation automatique.

La loi française du 28 juin 2006, sur la gestion des déchets radioactifs, demande une évaluation pour définir la future stratégie industrielle. L'étude présentée ici, concerne plus spécifiquement l'axe de recherche sur la transmutation des actinides mineurs. Dans ce but, un concept d'ADS (Accelerator DrivenSystem) de haute puissance a été développé à SUBATECH. Dans ce réacteur sous-critique, un faisceau de protons de 1 GeV alimente trois cibles de spallation de plomb-bismuth. L'ADS MUST (MUltipleSpallation Target) peut ainsi atteindre une puissance thermique de plus de 1 GW avec une densité de puissance élevée. Une méthode de dimensionnement de ces réacteurs a été développée et appliquée pour différents scénarios double strate. Dans ces scénarios, des réacteurs électrogènes de type SFR (Sodium Fast Reactors) ou REP (Réacteurs à Eau Pressurisée) produisent des actinides mineurs destinés à être transmutés en ADS. Dans chaque cœur, un multi-recyclage du plutonium est réalisé et dans les réacteurs sous-critiques les éléments à transmuter le sont également. Pour limiter la réactivité du cœur et améliorer la conductivité thermique, le combustible contenant les actinides mineurs est mélangé à une matrice inerte de MgO. Des filières, avec des ADS à caloporteurs plomb et sodium, ont été étudiées pour différentes durées d'irradiation, et deux stratégies de transmutation : soit l'ensemble des actinides mineurs, soit seulement l'américium est incinéré. Le dimensionnement des ADS MUST de chaque filière et de leur combustible à l'équilibre est présenté dans cette thèse. Puis l'évolution du combustible et du coefficient de multiplication, sur un cycle, est réalisée et analysée. La radiotoxicité et la puissance thermique des déchets produits sont ensuite comparées. Enfin, l'étude de scénarios double strate est effectué afin d'analyser les inventaires d'actinides mineurs et de plutonium en cycle, ainsi que les déchets produits en fonction de la stratégie de transmutation adoptées et de l'évolution de la première strate.