Le détecteur interférométrique d'ondes gravitationnelles Virgo est en phase de mise au point, il devrait atteindre une sensibilité lui permettant de prendre des données scientifiques dès la deuxième moitié de l'année 2006. La préparation à l'analyse de ces données est en cours et le mémoire traite de plusieurs aspects :<br />- Un environnement d'analyse, VEGA, a été mis au point. Il permet à un utilisateur physicien d'accéder et de gérer les données provenant de Virgo, de développer un code d'analyse spécifique, de disposer d'outils de traitement du signal et de manipuler et visualiser des données dépendantes du temps. L'ensemble est intégré et basé sur ROOT.<br />- Un ensemble de pages web a été développé permettant l'affichage de données de contrôle en quasi temps-réel. Il tire parti de VEGA pour la création des graphiques.<br />- Un algorithme de tessellation d'un espace de paramètres a été développé dans le cadre des recherches de signaux provenant de la coalescence de binaires d'objets compacts (étoiles à neutrons ou trous noirs). Ces recherches utilisent communément des méthodes d'extraction de signal par filtrage optimal qui rendent nécessaire l'utilisation d'un grand nombre de calques (formes d'onde théoriques) dans un espace de paramètres. La tessellation de cet espace détermine les calques qui seront utilisés. Le mémoire traite également des performances de l'algorithme observées lors de son utilisation dans la collaboration Virgo, ainsi que ses possibles extensions.

VIRGO est un détecteur d'ondes gravitationnelles basé sur un interférom etre de Michelson<br />ayant des bras de 3 km de long. Cette thèse porte sur l'étude du système qui, en<br />mesurant la puissance du faisceau transmis par l'interféromètre, détecte le passage d'une<br />onde gravitationnelle.<br /><br /><br />Grâce à une simulation du détecteur, on montre que le filtrage du faisceau avec une<br />cavité optique permet d'améliorer la sensibilité de l'interféromètre. Les performances du<br />filtrage optique de cette cavité sont ensuite mesurées grâce à un interféromètre de test.<br />Un système de contrôle automatique de la longueur de la cavité est enfin présenté. Il est<br />basé sur l'analyse, grâce à une caméra CCD, de la forme du faisceau.<br /><br /><br />Le système de lecture du faisceau est ensuite étudié pour gérer la dynamique du signal<br />sans dégrader la sensibilité du détecteur. On définit en particulier la mise en forme du<br />signal venant de chaque photodiode avant sa numérisation. Une procédure de calibration<br />permettant de mesurer et de corriger en ligne les dispersions entre les canaux de lectures<br />est présentée.<br /><br /><br />La mesure du bruit du système de lecture permet d'estimer sa contribution à la sensibilité<br />du détecteur. Un algorithme de recherche de signaux produit par une coalescence<br />d'étoiles binaires est mis en place. Il est ensuite utilisé pour étudier l'influence du bruit<br />du système de détection dans ce type de recherche.

Dans ce travail, nous nous intéressons à des problèmes issus de la Mécanique des Fluides et plus particulièrement au cas des aérosols (ou sprays, c'est-à-dire un ensemble de particules en suspension dans un fluide environnant). Les phénomènes physiques mis en jeu sont modélisés par des équations aux dérivées partielles (EDP). La phase continue (fluide environnant) est décrite par des équations issues de la mécanique des milieux continus de type Navier-Stokes ou Euler. La phase dispersée est décrite par une équation cinétique de type Boltzmann.<br /><br />Le premier résultat que nous présentons est consacré à l'étude mathématique d'un couplage entre une équation cinétique de type Vlasov et les équations d'Euler isentropiques. Ces équations modélisent un spray fin. Nous démontrons l'existence en temps petit d'une solution régulière pour le couplage Vlasov-Euler isentropique.<br /><br />Ensuite, nous présentons les équations précises relatives à la modélisation des collisions, coalescences et fragmentations dans un spray.<br /><br />Nous décrivons par la suite la simulation numérique du couplage fluide-cinétique dans un code industriel (Commissariat à l'Énergie Atomique), en particulier l'ajout des phénomènes de collisions.<br /><br />Un deuxième modèle de fragmentation est également présenté. Ce modèle est plus pertinent dans les cas où les particules de la phase dispersée ont un grand nombre de Weber.<br /><br />Enfin, nous présentons un résultat concernant une estimation explicite de trou spectral pour l'opérateur de Boltzmann avec potentiels durs linéarisé, et pour l'opérateur de Landau avec potentiels durs linéarisé.

Depuis quelques années, les physiciens essayent de comprendre comment un fluide tel que l'eau ou l'air transporte des grains de sable et comment une structure comme une dune de sable peut être formée par la rétroaction entre l'écoulement du fluide et la déformation de l'interface fluide-granulaire. Dans ce manuscrit de thèse, nous présentons des expèriences en laboratoire qui consistent à reproduire des structures familières telles que les rides de plage. Ces motifs sont formés par les vagues sur le bord de plage. Nous examinons la sélection de la longueur d'onde initiale ainsi que la coalescence des rides dites à grains roulants avant leur transition vers les rides dites à tourbillon qui correspondent à l'état saturé de l'interface. Grâce à la construction d'un nouveau dispositif expérimental, nous montrons pour la première fois avec des mesures de PIV la structure de l'écoulement associée aux rides à grains roulants en l'occurrence un tourbillon transitoire qui apparaît au renversement de l'écoulement principal. En outre, nous démontrons l'existence d'une ségrégation en volume pour les rides à tourbillon qui est la conséquence de la distribution de contrainte de cisaillement sur la surface de la ride.

Un certain nombre de travaux théoriques récents a été consacré à l' étude de la déformation du front d'une fissure 3D au cours de sa propagation coplanaire, notamment dans un milieu hétérogène. Ces travaux ont généralement fait apparaître une croissance au cours du temps du désordre géométrique du front. Ces études ne considèrent que le cas d'une fissure unique. L'objectif de cette thèse est de les étendre à la coalescence de fissures coplanaires. Le présent travail comporte deux volets, faisant chacun un usage fondamental de la théorie des fonctions de poids de Bueckner-Rice. Cette théorie permet, dans certains cas, de déterminer la distribution des facteurs d'intensité des contraintes le long du front de fissures planes, et ce sans avoir à résoudre le probème d'élasticité 3D impliqué. Elle peut être utilisée de manière analytique ou numérique, suivant la complexité du problème. Le premier volet de cette thèse consiste en une étude analytique du cas-modèle d'un système de deux fissures parallèles coplanaires en forme de fentes infinies. Il s'agit de quantifier l'influence du rapprochement progressif des fronts sur la rapidité du développement de leur désordre géométrique. Le résultat majeur de cette étude est que, contrairement au cas d'une fissure isolée, le désordre s'amplifie continuellement lors de la propagation quand la distance entre les fronts diminue. Le second volet est lui aussi consacré au problème de la coalescence mais, cette fois, par le biais numérique. Il s'agit d'étendre le programme de Lazarus (2003), écrit pour une fissure isolée en mode I, au cas de deux fissures circulaires coplanaires. Les simulations montrent que l'attraction mutuelle des deux fronts au cours du rapprochement (i) se fait sentir de façon significative uniquement lorsque les fronts sont très proches et (ii) a un faible impact sur le chargement.

Ce travail porte sur l'étude par simulation en champ de phase du vieillissement isotherme de trois alliages intermétalliques. Nous avons montré que les alliages Ni-Al "inverses", dans lesquels les précipités sont désordonnés et coexistent avec la matrice ordonnée, reproduisent le chemin cinétique des alliages Ni-Al "directs". Une étude statistique de l'alliage Al-Sc a montré que la théorie LSW ne reproduit pas la fonction de distribution de taille de particules sur les stades de coalescence avancés. Nos simulations montrent que la compétition entre les forces motrices chimique, élastique et l'énergie d'interface est à l'origine de la croissance en forme de "papillon" des précipités Al3Sc isolés. Enfin, nous avons adapté le modèle de champ de phase pour l'alliage ternaire Al-Zr-Sc afin de caractériser l'évolution de la composition des précipités Al3(Zr,Sc) durant la coalescence. Nos simulations reproduisent la structure coeur-coquille de ces précipités observée expérimentalement.

Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l'aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L'objectif de cette étude est d'accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l'utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus, les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d'adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L'établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d'en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d'usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l'élaboration de capsules à libération thermostimulée.

Cette thèse a pour objet l'étude théorique de la distribution de la variation génétique dans les populations subdivisées. L'exemple de l'étude d'une fougère aquatique rare <EM>Marsilea strigosa</EM> Willd. (Marsileaceae, Pteridophyta) illustre l'importance des notions <EM>identité génétique</EM> et de <EM>taille efficace</EM> pour comprendre quelles sont les forces évolutives qui façonnent la variation génétique observée. Plus particulièrement, je me suis intéressé, au travers de modèles théoriques, à l'effet de la structure spatiale ou temporelle des populations sur la distribution de la variation génétique. A partir de ces modèles, trois méthodes d'analyse de la variation génétique dans les populations naturelles ont été développées. La première permet d'estimer la <EM>taille efficace</EM>, une quantité qui mesure l'intensité de la <EM>dérive</EM> génétique. La seconde méthode concerne l'estimation des taux de dispersion spécifiques aux individus de sexes différents. Enfin, une méthode de détection de marqueurs moléculaires potentiellement soumis à l'action de la sélection a été développée.

Ce travail de thèse analyse l'organisation des films de cristaux liquides nématiques sur substrats liquides (eau et glycérol). Dans ce cas, l'ancrage planaire au niveau du substrat liquide est plus fort que l'ancrage homéotrope à l'interface libre. En dessous d'une épaisseur critique de l'ordre de 0.5-0.6 µm, des stries qui correspondent à une modulation de l'orientation du directeur, apparaissent. La longueur d'onde de ces stries est largement supérieure à l'épaisseur du film. Nous avons analysé la situation spécifique des films très minces et montré qu'une phase striée existait pour des films plats jusqu'à des épaisseurs de l'ordre de 20-40 nm. La pertinence de l'introduction des termes élastiques dits de surface (K24 et K13) dans l'analyse théorique des stries a été discutée. Sur l'eau, les films nématiques coexistent avec une tricouche de molécules dont l'organisation est régie par des interactions à très courte portée avec le substrat. Les gradients d'épaisseur présents en bord de film empêchent la formation de stries. Des mesures statiques et dynamiques de l'énergie d'un bord de film ont été effectuées. Il semble alors que le film nématique puisse accommoder un état distordu grâce à la formation de stries bien en dessous de l'épaisseur critique de transition de confinement. Enfin, une étude du processus de coalescence contrôlée par la tension de ligne a permis de mettre en évidence deux régimes de dissipation : aux temps courts la dissipation s'effectue en surface alors qu'aux temps longs, la dissipation se fait principalement dans la sous-phase. Une analyse en loi d'échelle permet de rendre compte de la dynamique observée expérimentalement.

The industrial application of high strength steels in structural components has increased the demand on understanding the ductile failure behavior of this type of materials. In practical situations the loading experienced on components made out of these materials can be very complex, which may affect the failure behavior. The objective of this work is to study the effect of stress state on ductile failure and the mechanisms leading to rupture in high strength steels. The stress state is characterized by the stress triaxiality T and the Lode parameter L, which is a deviatoric stress state parameter that discriminates between axisymmetric or shear dominated stress states. For this purpose experiments on two different specimen configurations are performed; a double notched tube (DNT) specimen tested in combined tension and shear and a round notched bar (RNB) specimen tested in uniaxial tension. The two specimens give rise to different stress states at failure in terms of T and L. The failure loci for the DNT specimen show an abrupt change in ductility, indicating a transition between the rupture mechanisms necking of intervoid ligaments and shearing of intervoid ligaments. A clear difference in ductility between the two specimen configurations is also observed, which is closely associated with the difference in stress state at failure. A micromechanical model is developed, which assumes that ductile material failure occurs when the deformation becomes highly non-linear and localizes into a band. The model, which is applied to analyze the experiments, consists of a band with a square array of equally sized cells, with a spherical void located in the center of each cell. The model, extended with a shear criterion, captures the experimental trend rather well. The model also shows that the effect of the deviatoric stress state (L) on void growth, void shape evolution and coalescence is significant, especially at low levels of T and shear dominated stress state. / QC 20100621