Le géotextile Armater a été mis au point il y a environ dix ans. Il s'agit d'une nappe alvéolaire obtenue en cousant ou collant des bandes de géotextile non tissé aiguilleté entre elles. Les alvéoles sont de forme hexagonale. L'idée est de constituer un massif de sol renforcé par un empilement de lits d'alvéoles où la connexion verticale des lits est réalisée au moyen de bandes de textiles agrafées aux pointes des alvéoles.<br /><br />Le travail de recherche sur ce nouveau concept de mur a consisté à étudier le comportement local et global, afin d'en développer une méthode de dimensionnement.. Nous avons dans un premier temps par un programme expérimental exhaustif mis en évidence le comportement mécanique du géosynthétique alvéolaire et tenté de le comprendre. Dans un deuxième temps nous avons développé des modèles théoriques permettant de proposer une méthode rationnelle de dimensionnement que nous avons validé sur des ouvrages réels. Nous avons utilisé deux approches différentes : approche par un calcul à la rupture utilisant la méthode des deux blocs et approche en déformations en différences finies. <br /><br />Le mémoire a été structuré en quatre parties exposées ci-dessous :<br /> - en premier lieu, une étude bibliographique rappelle les hypothèses et les méthodes habituelles de caractérisation des géotextiles, du sol ainsi que l'interaction sol-géotextile.<br /> - la deuxième partie s'attache à mettre en évidence le fonctionnement mécanique du complexe au niveau d'une alvéole. Plusieurs séries d'essais locaux ont été réalisées afin de comprendre le fonctionnement de ce produit dans différentes configurations. <br /> - la troisième partie présente les différentes méthodes de calcul analytiques (intégrant les modèles mis au point dans la deuxième et la troisième partie) ou numériques mis au point durant ce travail, ainsi qu'une étude de l'influence des paramètres géométriques (longueur, hauteur) ou mécanique (comportement des matériaux). Ces modèles n'utilisent pour ce travail que des chemins de chargement monotones croissant.<br />- la quatrième partie confronte les résultats d'expérimentations sur un ouvrage réel instrumenté et des modèles de taille réduite avec ceux des calculs de modélisation.<br /><br />Les apports du travail présenté ci-dessus qui nous semblent les plus intéressants sont les suivants. En premier lieu, une meilleure connaissance du fonctionnement du phénomène de confinement. A l'égard de ce mode de fonctionnement, le rapport côté sur hauteur joue un rôle important. Après avoir montré la capacité des logiciels à représenter le complexe sur divers chemin de sollicitation au niveau local nous avons développé deux méthodes de dimensionnement du massif en sol renforcé. Ces méthodes permettent de modéliser l'hétérogénéité du comportement des matériaux et la géométrie complexe des ouvrages.

Analyse limite : formulations analytique et numérique avec application aux structures en géotechnique, pour les milieux isotropes et orthotropes de révolution.

Les avalanches de neige sont un des risques naturels majeurs des régions montagneuses. Les grandeurs physiques de l'avalanche telles que la vitesse, l'épaisseur et la densité sont difficiles à évaluer au sein même de l'écoulement, alors qu'elles sont à la base des modèles d'avalanche. C'est pour ces raisons que la détermination des sollicitations exercées par l'avalanche de neige sur les ouvrages de type galerie paravalanche s'avère problématique. Le niveau de protection de ce type d'ouvrage est donc difficilement quantifiable. Dans une première partie de ce travail, nous avons fait un inventaire des ouvrages de protection et des modèles d'avalanches couramment utilisés. La deuxième partie de notre travail porte sur la connaissance et la détermination des sollicitations avalancheuses et, leurs variations spatio-temporelles sur les structures de type galerie paravalanche. Pour ceci, une expérimentation a été réalisée sur une plaque instrumentée de capteur de force placée dans un couloir d'avalanche sur le site naturel du Col du Lautaret. Pour compléter ces résultats, une expérimentation d'écoulement granulaire dans un canal incliné a été mise en place. Les résultats expérimentaux montrent que les sollicitations d'impact ont des valeurs très élevées proche de la rupture de pente et qu'elles décroissent rapidement avec l'augmentation de la distance par rapport à cette rupture. La dernière partie de notre travail consiste à étudier avec le logiciel EF Fedeaslab les réponses dynamiques de la structure des galeries paravalanches sous les chargements avalancheux obtenus expérimentalement. L'effet dynamique sur la structure a été quantifié en comparant les réponses de la structure sous chargement dynamique puis statique.

La qualité de l'air intérieur constitue aujourd'hui une composante majeure de la qualité des ambiances intérieures. Elle constitue toutefois une discipline scientifique à la fois jeune et complexe où le champ de connaissances à explorer reste important. Le mémoire synthétise les travaux développés depuis 15 années au LEPTIAB sur cette thématique. Ils ont pour fil conducteur une approche physique des phénomènes qui déterminent les concentrations en polluants dans les environnements intérieurs : transport par les flux d'air, émissions internes, interactions avec les matériaux, réactivité chimique et systèmes d'épuration. Après une description détaillée des méthodes et modèles utilisés, le document présente les différentes applications traitées à l'occasion de projets de recherche nationaux et internationaux ou de collaborations industrielles : influence des matériaux et de la ventilation sur l'exposition des occupants, modélisation des émissions en COV par les matériaux du bâtiment, caractérisation/modélisation dynamique des systèmes d'épuration, étude des transferts à travers l'enveloppe des bâtiments ...

This thesis presents an accurate study about the fluid-dynamics of dense gases and their potential application as working fluids in Organic Rankine Cycles (ORCs). The ORCs are similar to a steam Rankine Cycle where an organic fluid is used instead of steam, which ensures better efficiency for low-temperature sources. Specific interest is developed into a particular class of dense gases, the Bethe-Zel'dovich-Thompson (BZT) fluids, which exhibit negative values of the Fundamental Derivative of Gasdynamics G in the vapor phase , for a range of temperatures and pressures of the order of magnitude of those of the liquid/vapor critical point, just above the upper coexistence curve. Transonic and supersonic flows in a region of negative G are characterized by nonclassical gasdynamic behaviors, such as the disintegration of compression shocks. Owing to this effect, the use of BZT gases as working fluids in ORCs is particularly attractive, since it may reduce losses due to wave drag and shock/boundary layer interactions. This advantage can be further improved by a proper design of the turbine blade. The present work is devoted to improve the understanding of the peculiar fluid-dynamic behavior of dense gases with respect perfect ones and to the research of suitable aerodynamic shapes. To this purpose, a dense-gas Navier-Stokes (NS) numerical solver is coupled with a multi-objective genetic algorithm. The Navier-Stokes solver employs equations of state of high accuracy within the thermodynamic region of interest and suitable thermophysical models for the fluid viscosity and thermal conductivity. Different computations are performed for transonic flows over isolated airfoils and through turbine cascades to evaluate the influence of the upstream kinematic and thermodynamic conditions on the flow patterns and the system efficiency, and possible advantages deriving from the use of a non-conventional working fluid are pointed out. Then, high performance airfoils and turbine blade shapes for transonic flows of BZT fluids are constructed using the CFD solver coupled with a multi-objective genetic algorithm. Shape optimization allows to strongly increase flow critical Mach Number, delaying the appearance of shock waves, while ensuring high lift (for an airfoil) and efficiency. A careful analysis of the convergence behavior of Genetic Algorithms has also been undertaken by means of statistical tools. Genetic Algorithm exhibit a marked sensitivity to the shape of the response surface and to its numerical representation. Some strategies are proposed to systematically evaluate GAs convergence capabilities for a given problem and to enhance their convergence properties for dense gas optimization problems.

Cette étude s'articule autour d'une méthodologie d'évaluation du confort aérothermique des spectateurs dans les stades modernes. Elle propose une extension de l'approche aérothermique sur le confort visuel et aborde les aspects de confort acoustique. <br />Dans en premier temps, la démarche consiste à appréhender la notion du confort dans les espaces semi-extérieurs : une zone de confort aérothermique qui intègre uniquement l'effet de la température et du vent sur le confort est définie. La zone est délimitée par des critères thermiques et mécaniques qui sont basés d'une part, sur les indices et les cartes de confort thermique et d'autre part, sur un seuil lié à la gêne mécanique due au vent. Cette zone permet d'évaluer le confort aérothermique des spectateurs pour des valeurs de vitesse et de température associées. Les facteurs climatiques à l'intérieur du stade, en particulier l'écoulement d'air et le rayonnement solaire sont affectés par l'architecture du stade. <br />Dans un second temps, l'impact de la morphologie architecturale du stade sur les caractéristiques de l'écoulement d'air à l'intérieur du stade, notamment au niveau des tribunes est étudié. Pour cela une série d'essais paramétriques a été effectuée sur vingt configurations architecturales du stade pour trois incidences du vent dans une des souffleries à couche limite du CSTB Nantes. La vitesse du vent et son écart-type ont été mesurés par la technique de l'anémométrie à fil chaud en de nombreux points situés au niveau des tribunes. Au cours des essais les paramètres suivants ont été modifiés : l'inclinaison de la toiture, la porosité de la façade, le débord de la toiture et le plan du stade. Les résultats des essais paramétriques ont mis en évidence qu'il existe des relations entre la morphologie architecturale du stade et les caractéristiques de l'écoulement. Ainsi, le confort aérothermique des spectateurs est lié à la morphologie du stade; par ailleurs la géométrie de la toiture influe sur le confort visuel. Le confort visuel des spectateurs en lumière du jour est analysé pour trois localisations géographiques et pour dix configurations du stade comportant des toitures opaques de différentes positions ou dimensions, à partir de l'uniformité d'éclairement de l'aire de jeu : il faut notamment éviter qu'un contraste accentué dû à l'ombre de la toiture apparaisse sur l'aire de jeu. Les conditions lumineuses sont également affectées par des caractéristiques photométriques de la toiture. Une conception de méthode a été mise en œuvre qui permet de définir la morphologie photométrique de la toiture dans le cas où il n'est pas favorable du point de vue du confort thermique que l'intégralité de la toiture soit couverte par un matériau transparent qui permet d'augmenter la longueur de la période de l'éclairement uniforme de l'aire de jeu. La localisation de la partie opaque et transparente d'une toiture est déterminée par un outil expérimental appelé horizontoscope, en fonction de la localisation géographique. Cette analyse complète l'évaluation du confort aérothermique. <br />Une évaluation réelle du confort aérothermique basée sur la transposition des résultats des essais menés en soufflerie a été développée. Cette transposition intègre les données climatiques du site de construction du stade et permet d'évaluer le confort aérothermique des spectateurs pour une période choisie à partir de la zone de confort définie auparavant. Elle permet de hiérarchiser les configurations présélectionnées pour un site choisi et est ainsi destinée à être un outil d'intégration du stade dans son climat. Elle doit idéalement être employée dans la démarche de conception.

Nous présentons une étude numérique de la localisation des déformations en bande de cisaillement dans les géomatériaux.<br />Nous utilisons les modèles de second gradient locaux: sur un problème de cisaillement dans un milieu unidimensionnel, et de simulation de creusement de puits bidimensionnels.<br /><br /> Dans un premier temps, nous avons réalisé une analyse de problème de cisaillement unidimensionnel avec la mécanique des milieux continus classique et pour un comportement quasi-fragile élasto-plastique. Afin de jouer des calculs non restreintes, nous avons employé la méthode de longeur d'arc dans un code aux éléments finis unidimensionnel pour un milieu de second gradient. Nous avons choisi de réaliser notre expérience numérique en utilisant une loi de comportement plus réaliste.<br /><br />Le modèle de second gradient bidimensionnel a été utilisé pour réaliser des simulations numérique d'excavation avec une loi de comportement quasi-fragile. Nous avons réalisé la simulation sur un puits complet en utilisant le code aux éléments finis en grandes déformation Lagamine.<br /><br />Les résultats obtenus sont significatifs. Ils ont illustré la non unicité des solutions, dont différents modes localisés ont été obtenus, qualitativement semblable à la rupture de puits observés dans les laboratoires.

L'étude théorique du fonctionnement d'un dispositif SHT nécessite la résolution d'équations couplées magnétothermiques. Etant donné le couplage fort qui existe pour ces matériaux, l'utilisation d'outils numériques est quasiment indispensable. Un code de calcul basé sur la Méthode des Différences Finies, permettant de résoudre des problèmes 1D et 2D, a été développé dans ce sens. Il est alors possible de simuler numériquement le comportement des SHT.<br />L'étude des pertes dans une amenée de courant en Bi-2223, parcourue par du courant alternatif 50 Hz, soumise un champ magnétique continu et plongée dans un bain azote liquide, est ensuite réalisée de manière théorique et expérimentale. Des instabilités thermiques ont été observées expérimentalement. Ce phénomène a été étudié à partir de la recherche des solutions d'équilibre stable et instable. On a pu ainsi définir, pour un courant et un champ magnétique donné, une température maximale au-dessus de laquelle la récupération n'est plus possible.<br />Les pastilles YBCO peuvent piéger de forts champs magnétiques et ainsi réaliser des cryoaimants très performants. La réponse dynamique de ses pastilles, soumises à des variations de champ magnétique, est abordée de manière détaillée (distributions de la densité de courant, du champ magnétique et de la température). Les résultats de simulations montrent des différences significatives lorsque les influences du champ magnétique et de la température sont prises en compte dans la loi de comportement E(J). Un optimum du champ magnétique maximal à appliquer a pu être déterminé. Cette information est intéressante car elle permet un dimensionnement efficace du dispositif d'aimantation pulsé.

Cette thèse porte sur la surveillance (détection et diagnostic) des procédés multivariés par réseaux bayésiens. Ceci permet l'unification dans le même outil, un réseau bayésien, de plusieurs méthodes dédiées à la surveillance des procédés, telles que les cartes de contrôles multivariées, l'analyse discriminante ou bien la méthode MYT. Le premier chapitre expose les différents points clés de la surveillance des procédés, en étudiant les diverses approches permettant de réaliser celle-ci. Des méthodes de surveillance supervisées et non-supervisées sont présentées et une étude de différents classifieurs pour la surveillance est effectuée. Le choix d'un classifieur se porte alors sur les réseaux bayésiens. Le second chapitre est l'objet d'une présentation plus approfondie des réseaux bayésiens et des extensions possibles et intéressantes de ce genre d'outil dans le contexte de la surveillance des procédés. Puis, un état de l'art des méthodes de surveillance ou de diagnostic basées sur les réseaux bayésiens est étudié. Le troisième chapitre expose les contributions apportées au domaine de la surveillance des procédés par réseaux bayésiens. Les contributions apportées se répartissent en trois parties : détection, diagnostic supervisé et diagnostic nonsupervisé. En s'appuyant sur ces contributions, la structure complète d'un réseau bayésien dédié à la surveillance des procédés est proposée. Le dernier chapitre présente une application de la méthode proposée sur un exemple classique : le procédé Tennessee Eastman. Les performances du réseau en terme de détection et de diagnostic sont évaluées. Finalement, les conclusions et perspectives de l'approche proposée sont émises.

Les travaux de thèse exposés dans ce mémoire ont pour thèmes la modélisation physique et la commande multivariable d'un système thermo-pneumatique complexe dans un contexte automobile. Ils ont été menés dans le cadre d'une collaboration industrielle entre le Département d'Automatique de Supélec et la Direction de la Recherche de Renault, et ont pour application principale le système d'alimentation en air d'un véhicule à pile à combustible avec reformeur de carburant embarqué. Il faut préciser que la conception et la commande d'un tel système déterminent de manière significative les caractéristiques et les performances d'un véhicule électrique intégrant une pile à combustible, la complexité augmentant lorsque la production d'hydrogène à bord du véhicule par reformage remplace le stockage d'hydrogène comprimé à haute pression.<br /><br />Les différentes étapes de la thèse ont d'abord abouti au développement de modèles dynamiques représentatifs des non-linéarités et des couplages inhérents aux phénomènes acoustiques dans les fluides compressibles, et à l'identification des modèles des différents actionneurs et capteurs retenus pour cette application. Un modèle réduit et conditionné du système à commander a alors été dérivé du modèle non-linéaire global du système d'air, puis utilisé comme support de l'analyse et de la synthèse de stratégies de commande multivariables. L'approche multivariable se justifie clairement par l'action de découplage des effets produits par les divers actionneurs, et par la capacité à respecter les spécifications dynamiques du cahier des charges.<br /><br />Enfin, une part importante du travail a été consacrée à la réalisation d'un banc d'essai expérimental reconstituant le système d'alimentation en air, et prenant en compte les exigences futures d'intégration à bord d'un véhicule. L'exploitation de ce moyen d'essai a permis de tester les divers composants devant intégrer à terme le système "pile à combustible" du projet RESPIRE (Réduction des Émissions avec Système PIle à combustible et Reformeur Essence), mais aussi de valider les modèles et lois de commande du système d'air développés au cours de la thèse.