Cette thèse a trait au problème de l'apparition des creux de tension dans les réseaux industriels ainsi qu'à l'élaboration d'un outil de simulation spécifique y inhérent. Une introduction est faite autour de la qualité de l'énergie et en particulier le problème des creux de tension, leurs causes et leurs effets les plus notables. Une méthode itérative de modélisation de réseau arborescent est ensuite proposée, elle permet un rapide calcul des répartitions de puissance. La machine à induction, charge principalement présente en réseau industriel est ensuite modélisée en statique en s'appuyant sur des données minimales susceptibles d'être présentes sur le terrain. Des modèles dynamiques de cette machine de divers ordres sont élaborés et compares afin d'allier simplicité et précision. La dernière partie concerne la validation du logiciel élaboré. Ce dernier s'appuie sur un calcul dynamique de répartition de puissance il est testé sûr un réseau type comprenant 14 machines et 3 transformateurs. Les résultats tant en précision qu'en rapidité sont très satisfaisants.

Cette thèse aborde le sujet de la modélisation du processus de dimensionnement en génie électrique par la simulation numérique. En premier lieu, le formalisme SADT est utilisé pour guider l'utilisateur dans sa simulation numérique. Puis, l'utilisation d'événementiels permet de recituer la simulation numérique dans le processus de dimensionnement en génie électrique. Enfin, une méthode nouvelle est proposée s'inspirant d'Open Inventor et de la méthodologie objet pour tenter de rassembler et de capitaliser I'ensemble des aspects du processus de dimensionnement en génie élechique. Cette méthode nouvelle est associée au langage VRML pour bénéficier de la syntaxe déjà définie

Les convertisseurs d'électronique de puissance sont de plus en plus compacts. Les pertes générées dans les différents composants restent sensiblement constantes, voire croissantes, pourune puissance donnée, car l'augmentation des fréquences de travail 'est pénalisante à ce niveau. Les puissances volumiques à évacuer sont donc en augmentation et nécessitent la conception de· refroidisseurs plus efficaces. Les meilleures performances sont actuellement obtenues par des refroidisseurs en cuivre à microcanaux parcourus par un fluide caloporteur. Afin.de limiter les problèmes de fatigue thermique, due à la présence de différents matériaux, et d'augmenter la compacité, nous présentons dans cette thèse une démarche visant à réaliser des refroidisseurs à microcanaux en technologie silicium. Après avoir rappelé une méthode de calcul des pertes et les lois de la thermique et de l'hydraulique, nous présenterons les avantages attendus par notre approche; puis nous décrirons les technologies disponibles et celles retenues pour la réalisation de prototypes. Les deux derniers chapitres sont consacrés aux simulations des dispositifs comparées aux résultats expérimentaux, ainsi qu'à une recherche de conception optimale.

L'augmentation des puissances commutées en électronique de puissance passe par l'association de composants élémentaires en série et en parallèle. Cette association se retrouve à différentes échelles: au sein des modules du commerce ou au niveau de l'association de modules dans un convertisseur statique. Les travaux dans ce domaine ne sont pas nouveaux, puisque de nombreux problèmes nuisant à l'association série ou parallèle ont été rencontrés dans le passé. Le but de cette thèse n'est pas de redécouvrir ces problèmes, ni leurs solutions, mais plutôt, par une étude systématique de la' commutation, de mieux comprendre les phénomènes intervenant dans une association de composants à grille isolée. L'originalité de cette étude est qu'elle s'intéresse aux semiconducteurs dans leur environnement. Des règles ont ainsi pu être dégagées permettant une meilleure répartition des contraintes électriques entre les composants. Pour la mise en parallèle, le rôle du câblage a été mis en évidence, et pour la mise en série, un circuit d'équilibrage actif a été proposé, se basant sur les acteurs principaux de la commutation

La modélisation électrotechnique des appareils de coupure se présente sous deux principaux axes d'investigations: . Le calcul des efforts électrodynamiques de répulsion dont une estimation correcte est nécessaire pour pouvoir maintenir le contact entre les électrodes en vis-à-vis. . La description de l'évolution de I'arc électrique dans la chambre de coupure afin de prévoir son comportement et réussir I'opération de la coupure du courant électrique. La modélisadon tridimensionnelle réalisée est basée sur la Méthode des Eléments Finis et utllise une formulation en termes de potentiel vecteur électrique en association avec un inducteur. L'application de la méthode sur des électrodes en contact en régime harmonique permet de calculer correctement la force de répulsion. Lors de la modélisation de l'évolution de l'arc électrique, le modèle simple du lanceur électrique est adopté et décrit à I'aide d'une description eulerienne permettant de mettre en évidence les effets des courants induits par la vitesse Enfin, la description lagrangienne à pas à pas dans le temps sans remaillage, est appliquée à l'étude en régime transitoire d'un arc électrique avec couplage cinétique.

Une nouvelle méthodologie d'analyse monocristalline par diffraction des rayons X (DRX) a été développée pour combler une lacune de l'analyse des contraintes d'ordre II (à l'échelle du grain) dans un matériau cristallin à structure non cubique. Cette méthode est basée sur la méthode d'Ortner I en introduisant le tenseur métrique qui lie le tenseur des déformations et les distances inter réticulaires mesurées par DRX. Avec cette nouvelle méthodologie, lorsque le repère cristallin direct n'est ni nécessairement orthogonal ni nécessairement normé, un repère orthonormé associé au repère cristallin direct est défini, où la majorité des calculs sont exécutés avec les règles de calcul usuelles. La méthode des moindres carrés nous permit de prise en compte de plus de 6 mesures minimum pour obtenir une meilleure estimation de G et déterminer les incertitudes statistiques. L'application expérimentale dans un bi cristaux cuivre nous a permit d'avoir validé cette nouvelle méthode. Par cette méthode, des contraintes résiduelles d'ordre II dans une couche galvanisé à gros grains sur l'acier sont déterminées après un traitement thermique de recuit. Les 4 grains orientés différemment sont été aussi quantitativement caractérisés in situ sous une sollicitation extérieure. Les résultats ont bien démontré le mécanisme de déformation élastique et plastique à l'échelle des grains et entre les grains. Par conséquent, cette méthode développée est donc adaptable et significative pour détermination des déformations et des contraintes à l'échelle des grains dans un monocristaux ou multicristaux à cristalline structure quelconque.

Nous proposons une nouvelle approche de modélisation micro/macro pour les problèmes multi échelles. Cette approche se destine aux matériaux ayant deux longueurs caractéristiques de variation des propriétés : l'une microscopique et l'autre macroscopique. Ce qui signifie qu'il n'est pas possible de définir une relation de comportement macroscopique unique pour l'ensemble du système étudié. Nous proposons une méthode de discrétisation pour laquelle la majeure partie du domaine étudié est modélisée exclusivement à l'échelle macroscopique, seules quelques zones relativement petites, appelées motifs microscopiques, sont modélisées à l'échelle microscopique. La mise en oeuvre de la méthode de modélisation repose sur : un principe d'extension du comportement de l'échelle microscopique afin d'en déduire une relation de comportement numérique à l'échelle macroscopique ; la méthode des éléments naturels contraints CNEM, afin de pouvoir insérer les motifs microscopiques dans une discrétisation macroscopique ; et une méthode de résolution introduisant décomposition de domaine et réduction de modèle pour accélérer le calcul et tirer profit des calculateurs à architecture parallèle. Nous avons prouvé l'efficacité de notre approche sur des exemples académiques avec une bonne estimation de la solution, et une distribution de l'erreur homogène sur tout le domaine aux échelles microscopique et macroscopique même sur les bords.

L'objectif de cette étude, réalisée en collaboration avec l'Agence d'Essais Ferroviaire (AEF) de la SNCF, est de proposer une méthode de calcul de durée de vie sous chargements complexes (chargements multiaxiaux d'amplitude variable) en fatigue à grande durée de vie. La première partie du document présente une analyse critique de différentes méthodes de la littérature dans ce domaine. La seconde partie du document présente la base de données expérimentales établie en vue de l'identification et de l'évaluation de la méthode proposée. Cette base de données est constituée d'essais sur éprouvettes lisses sous une large gamme de sollicitations à complexité croissante (les essais vont de la traction d'amplitude constante à des essais de flexion-torsion hors phase d'amplitude variable) mais également sur roue de TGV à échelle 1 (essais réalisés à l'AEF, sous chargements d'amplitude variable inspirés d'enregistrements en service). La suite du document présente une nouvelle méthode de calcul de durée de vie sous chargements multiaxiaux d'amplitude variable. En conservant une base énergétique et la notion de seuil de "non endommagement" définies au cours des précédents travaux menés au LAMEFIP, cette proposition prend en compte l'effet, sur la durée de vie, de la répartition spatiale des contraintes dans la pièce. Basée sur une définition incrémentale du travail de déformation fourni au matériau, cette proposition s'affranchit de toute méthode de comptage de cycle et est apte à prévoir la durée de vie d'une structure soumise à une sollicitation quelconque d'amplitude variable. Les prévisions de cette méthode sont confrontées à des résultats de différents essais de la littérature, notamment obtenus sur des éprouvettes entaillées, et aux résultats expérimentaux de l'étude. Enfin la méthode proposée est appliquée à un cas industriel : la prévision de la tenue en fatigue de la toile d'une roue de train à grande vitesse sous chargements d'amplitude constante ou par blocs. Les prévisions de la méthode, appliquée en post-processeur des résultats de calculs éléments finis sur la roue, sont en bon accord avec les résultats d'essais.

Dans la mesure où le tremblement transsonique limite le domaine de vol des aéronefs, sa prédiction à moindre coût et son contrôle sont d'intérêt crucial pour les avionneurs. Nous proposons donc dans ce travail d'une part d'améliorer le calcul des écoulements transsoniques instationnaires typiques du tremblement et d'autre part d'évaluer une démarche de contrôle de ce phénomène. Le présent travail inclut un état de l'art sur le tremblement transsonique, une présentation des méthodes employées ainsi que des travaux de validation réalisés. Compte tenu des limitations de la modélisation statistique de la turbulence classique, l'utilisation de modélisations dites hybrides (PANS et DES) est alors explorée pour le calcul du tremblement transsonique sur profils supercritiques ; ces techniques permettent de reproduire numériquement avec une précision satisfaisante les phénomènes observés expérimentalement. Enfin, une démarche originale d'optimisation de formes est proposée afin de diminuer l'intensité ou de repousser l'apparition du tremblement transsonique sur profils d'ailes. Les cas traités (profils classique ou supercritique) ainsi que la démarche multi-objectifs adoptée permettent d'élaborer une méthodologie efficace et systématique d'obtention de formes plus performantes vis-à-vis du tremblement.

La demande en termes de miniaturisation des objets manufacturés est sans cesse croissante. La fabrication en grande série des pièces submillimétriques est rendue difficile par un certain nombre de phénomènes liés à l'échelle. L'objectif de cette thèse est de développer une approche complète permettant de prédire la réponse mécanique d'une tôle d'épaisseur submillimétrique lors d'une opération de mise en forme. Dans un premier temps, des essais expérimentaux en traction uniaxiale sur des tôles minces de cuivre, d'aluminium et d'acier inoxydable sont réalisés. Ils permettent, entre autres, de mettre en évidence l'influence de la surface libre et de la distribution de taille de grains sur la réponse mécanique des tôles. Dans un deuxième temps, une loi de comportement élasto-viscoplastique monocristalline, formulée en grandes déformations et prenant en compte les mécanismes physiques de déformation plastique, est développée et implantée dans le code éléments fins ABAQUS®. Cette loi de comportement utilise les densités de dislocations comme variables internes. Pour être fonctionnelle, cette approche nécessite la description de la microstructure du matériau simulé. Un traitement statistique de mesures réelles est développé afin de générer un modèle éléments finis représentant de façon précise la morphologie des grains, leurs tailles et leurs orientations cristallographiques. Dans un troisième temps, la mise en oeuvre de l'approche complète développée permet de reproduire les phénomènes que nous observons expérimentalement, à savoir : · un adoucissement du comportement global du matériau, · l'apparition d'un état de surface appelé peau d'orange, · une forte localisation de la déformation dans l'épaisseur de l'éprouvette, orientée perpendiculairement à la direction de traction. De plus, grâce à ce nouvel outil numérique, nous vérifions l'influence de la surface libre et la prédominance des gros grains sur la réponse globale des structures calculées. Finalement, une machine d'essais in situ est conçue et réalisée dans le but de valider l'approche numérique, dans des conditions proches de celles observées en micro-formage.