Les structures autobloquantes sont des assemblages de blocs disposés périodiquement. La géométrie des blocs etles frottements entre blocs ainsi que la compression appliquée aux bords de l'assemblage jouent un rôle centraldans la cohésion de l'ensemble de l'assemblage. Des expériences d'indentation ont été menées pour étudier la réponse mécanique de matériaux autobloquants constitués de cubes en alumine et de blocs ostéomorphes enpolymère. Ces résultats ont été reproduits en utilisant deux méthodes numériques : la méthode des éléments finiset la méthode des éléments discrets utilisant un code dédié. Différentes variables de conception ont pu être étudiées par simulations numériques et les expériences nous ont permis de connaître la réponse d'un assemblage endommagé. De nouveaux assemblages à structure hierarchique ont été proposés et testés ouvrant de nouvellesperspectives.

L'électro- et la magnéto-encéphalographie sont deux techniques très utiles pour observer l'activité électrique du cerveau de par leur résolution temporelle et leur caractère non invasif. Les mesures sont faites sur la surface extérieure de la tête (électrodes pour l'EEG et magnétomètres pour la MEG); afin de retrouver les sources responsables du signal mesuré, un problème inverse de localisation doit être résolu. Celui-ci requiert une bonne résolution du problème direct, ce qui demande une bonne modélisation des tissus de la tête, ainsi qu'une représentation fidèle de ce modèle électro-physiologique par une méthode numérique comme la FEM ou la BEM. Dans cette thèse, nous nous intéressons au choix critique d'un modèle et de sa représentation par une méthode numérique notamment pour prendre en compte l'inhomogénéité de la conductivité du crâne et celle de la matière blanche qui est proche des sources. Après avoir mis en évidence les avantages et inconvénients des méthodes courantes, nous exposons une méthode duale de résolution du problème direct: c'est la méthode adjointe applicable quel que soit la méthode numérique choisie. Puis en utilisant une approche de décomposition de domaine nous formulons plusieurs méthodes de couplage de méthodes numériques visant à tirer parti de leurs avantages dans des sous domaines. Cela permet de coupler la BEM avec la FEM, et implique de nombreux aspects intéressants notamment pour une bonne prise en compte du crâne. Finalement, nous proposons une nouvelle méthode permettant de traiter des conductivités localement anisotropes ou inhomogènes avec la BEM.

Les structures autobloquantes sont des assemblages de blocs disposés périodiquement. La géométrie des blocs etles frottements entre blocs ainsi que la compression appliquée aux bords de l'assemblage jouent un rôle centraldans la cohésion de l'ensemble de l'assemblage. Des expériences d'indentation ont été menées pour étudier la réponse mécanique de matériaux autobloquants constitués de cubes en alumine et de blocs ostéomorphes enpolymère. Ces résultats ont été reproduits en utilisant deux méthodes numériques : la méthode des éléments finiset la méthode des éléments discrets utilisant un code dédié. Différentes variables de conception ont pu être étudiées par simulations numériques et les expériences nous ont permis de connaître la réponse d'un assemblage endommagé. De nouveaux assemblages à structure hierarchique ont été proposés et testés ouvrant de nouvellesperspectives. / Interlocked materials are periodic paving of elementary blocks. The cohesion is insured by the boundary conditions applied on the edge of the assembly as well as the topology of the blocks and the friction between the blocks.Experiments were performed to study the mechanical response of interlocked assemblies built with cubes in alumina and osteomophic blocs in polymer. Those results have been reproduced using two numerical methods: the finite element method and the discret element method with the help of a dedicated code. Differents design parameters have been studied with numerical methods and experiments allowed us to know the response of a dammage assembly. New assemblies having a hierachical structure were proposed and tested opening new perspectives.

Les éléments traces métalliques (ETM) constituent le deuxième contaminant en importance juste derrière les hydrocarbures et représentent respectivement 34 % des sites contaminés au Canada et 46 % au Québec. L'objectif de cette étude est de déterminer l'effet de la contamination du sol par le Cu, le Zn et le Pb sur les cultures d'alpiste roseau (Phalaris arundinacea L.) et de panic érigé (Panicum virgatum L.). À partir de 56 points d'échantillonnage suivis annuellement, des zones contaminées ZC (n=21) et non contaminées ZNC (n=35) ont été attribuées. De 2016 à 2018, l'échantillonnage de la biomasse aérienne des plantes et du sol a permis d'évaluer l'effet de la présence d'ETM sur le rendement des cultures et d'évaluer la relation entre les concentrations des trois ETM dans le sol et dans la biomasse aérienne. Les rendements varient entre 1,9 et 2,7 T ha⁻¹ pour l'alpiste et 3,2 et 6,8 T ha⁻¹ pour le panic. Aucune différence significative de rendement n'a été observée entre les deux zones, excepté pour le panic en 2016 où celui-ci est plus élevé de 1,5 T ha⁻¹ dans la ZC. Pour les deux cultures, les concentrations de Cu sont similaires entre les zones. Pour le Zn et le Pb, les concentrations sont plus élevées dans la ZC que dans la ZNC. En général, les corrélations entre les concentrations d'ETM dans la plante et dans le sol sont très faibles. Les concentrations totales d'ETM dans le sol, les concentrations extraites au Mehlich-3 et au DTPA-TEA-CaCl₂ (pH 7,3) sont fortement corrélées entre elles. La culture des deux espèces sur un sol contaminé étant possible, les résultats de cette étude sont prometteurs. De plus, puisque le prélèvement diffère selon l'ETM, il serait intéressant d'avoir davantage de données pour des sols contaminés et pour ces espèces végétales à titre de comparaison. / Trace metal elements (TME) are the second most important contaminant just after hydrocarbons. They represent 34% of contaminated sites in Canada and 46% in Quebec, respectively. The objective of this study was to determine the effect of soil contamination by Cu, Zn and Pb on switchgrass and reed canarygrass crops. From 56 sampling points, contaminated (CZ, n = 21) and uncontaminated zones (UCZ, n = 35) were assigned. From 2016 to 2018, multiple sampling of above-ground biomass plant and soil properties was performed to assess the effect of the presence of TME on crops yield and to determine whether the uptake differs according to plant species. Yields varied between 3.2 and 6.8 T ha⁻¹ for switchgrass and 1.9 and 2.7 T ha⁻¹ for reed canarygrass. No significant differences in yield were observed between the two zones, except for switchgrass in 2016 where it was 1.5 T ha⁻¹ higher in the CZ. For both crops, Cu concentrations were similar between the two zones. For Zn and Pb, they were higher in the CZ than in the UCZ. Total soil metal concentrations generally decreased from 2016. Correlations between TME concentrations in plant and total concentrations in soil are weak. Total TME soil concentrations, Mehlich-3 and DTPA-TEA-CaCl₂ (pH 7,3) extracted concentrations are strongly correlated with each other. We conclude that the cultivation of those two crops on metal-contaminated soils is possible without significant crop yield loss compared to uncontaminated soils. Since the uptake differed among the TME, additional studies are needed to conclude that contaminated sites with TME can be use to cultivate switchgrass and reed canarygrass as plant biomass for energy purposes.

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La croissance de matériaux cristallins semi-conducteurs, par la méthode de l'épitaxie, exige le contrôle précis et uniforme du chauffage de l'échantillon. Les technologies actuelles de chauffage maitrisent mal l'uniformité de la température sur la surface de l'échantillon et comportent de fortes pertes d'énergie. Une répartition de température non uniforme au sein de l'échantillon engendre de nombreuses contraintes mécaniques non désirées, entraîne une mauvaise uniformité dans le dépôt de couche et empêche la réalisation de nombreux procédés chimiques et physiques sur le substrat. Beaucoup de ces problèmes ont pu être constatés dans le passé. Il faut dire que le défi de chauffer un substrat de semiconducteur, qui est partiellement transparent, n'est pas trivial. L'étude entreprise, à travers cette maîtrise, a permis de concevoir un modèle numérique permettant de prédire le comportement thermique d'un substrat de semiconducteur dans les conditions de croissance. Le modèle a donné que la température en surface du substrat était fortement non uniforme, de l'ordre de 25 [degrés Celsius] à température de croissance. Les profils de température théoriques ont pu être validés expérimentalement. En effet, des cartographies de température ont été déterminées en associant une caméra infrarouge avec une analyse spectrométrique. Ceci a permis de démontrer une très bonne concordance entre la température à l'extrémité et celle au centre. Toutefois, la variation du profil de température expérimentale n'était pas exactement la même que celle obtenue par le modèle, ce qui a donné une différence maximale inférieure à 5 [degrés Celsius] entre le modèle et la réalité à température de croissance. Néanmoins, la concordance entre la température au centre et celle à l'extrémité permet d'affirmer qu'améliorer l'uniformité de chauffage aura un impact positif sur la réalité. En rendant le porte-échantillon isolant, il a été de possible d'améliorer énormément l'uniformité de température, passant d'une différence de 25 [degrés Celsius] entre le centre et l'extrémité à 14 [degrés Celsius]. À plus long terme, une nouvelle conception a été proposée en combinant une source ponctuelle à un porte-échantillon chauffant, ce qui donne, en optimisant les paramètres, une uniformité de chauffage quasi-parfaite tout en diminuant les pertes énergétiques.

Les bris de conducteurs causent des efforts dynamiques importants pouvant causer de lourds dommages sur les pylônes de ligne de transport.Les efforts peuvent être tels qu'ils peuvent causer la ruine en cascade de plusieurs pylônes. Cette recherche porte sur l'étude de l'effet de l'ajout d'un mécanisme ductile à la console d'un pylône soumis à un bris de conducteur. L'étude est composée de deux phases complémentaires, l'une expérimentale comportant l'utilisation d'un banc d'essais à échelle réduite, et l'autre numérique utilisant le logiciel Code-Aster pour la modélisation d'essais dynamiques comportant un mécanisme ductile à la console. Les essais à échelle réduite comportaient huit essais élastiques et onze essais comportant un fusible ductile à la console. Lors des essais, le fusible ductile a démontré sa capacité à réduire les efforts dynamiques au canton. La réponse du mécanisme en fonction de sa capacité ductile a démontré qu'une capacité trop faible n'apportait aucun gain sur la réduction des efforts et que l'étude de la capacité requise se doit d'être étudiée pour un cas donné. Les modélisations par éléments finis effectuées à l'aide du logiciel Code-Aster ont su représenter la réponse dynamique obtenue lors des essais.Les modélisations élastiques ont permis une représentation des déformations plastiques ainsi que des déplacements. Une modélisation a de plus été effectuée sur une géométrie réelle de pylône pour évaluer les gains possibles suite à l'ajout d'un mécanisme ductile à la console.Les résultats obtenus valident les résultats du banc d'essais en présentant une réduction des efforts de bris au canton de l'ordre de 35%.

<p align='justify'>De manière à mieux comprendre l'impact des émissions anthropiques sur la troposphère reculée, les concentrations d'un nombre important de composés atmosphériques ont été mesurés dans la troposphère libre au-dessus d'Hawaii durant la campagne Mauna Loa Observatory Photochemistry Experiment (MLOPEX) accomplie au cours des années 1991 et 1992. Le constituant chimique fondamental pour évaluer cet impact est le radical hydroxyle OH qui fut mesuré au printemps et en été de l'année 1992. La variation diurne de la direction du vent génère pendant la journée un mélange des masses d'air de la couche limite planétaire avec la troposphère libre. Actuellement les modèles régional et global de chimie troposphérique ne peuvent tenir compte à la fois du transport à grande échelle et du mélange local. Nous avons développé un modèle tridimensionnel qui nous permet d'analyser la chimie et la dynamique troposphérique à ces deux échelles. Pour ce faire, nous avons utilisé une grille non-structurée qui offre un moyen efficace de caractériser la région d'Hawaii à l'aide d'une haute résolution et le restant de l'hémisphère Nord avec une résolution qui décroît au fur et à mesure que l'on s'éloigne d'Hawaii. La distribution de 46 composés gazeux avec 138 réactions, incluant une chimie détaillée des hydrocarbures non-méthaniques (isoprène, éthane, éthène, propène et alpha-pinène) est calculée avec un pas de temps de 20 minutes. A l'aide de notre modèle nous avons simulé une période de huit jours pour chacune des saisons. Les résultats des simulations ont été comparés aux observations et interprétés à l'aide d'études de rétro-trajectoires, de traceurs passifs et de bilans chimiques local et régional de l'ozone et de ses précurseurs.</p>

Les invasions biologiques sont une cause majeure de perte de biodiversité à l’échelle mondiale. L’impact direct des espèces exotiques envahissantes (EEE) sur la structure et la composition des communautés a été bien documenté. Par contre, leur impact sur le fonctionnement des écosystèmes a été comparativement moins étudié. Dans le présent travail, j’ai mesuré sur le terrain et en conditions expérimentales l’impact de 7 espèces de plantes exotiques particulièrement envahissantes en Europe sur les propriétés chimiques du sol, sur la productivité et sur le stock d’éléments minéraux dans la biomasse. Malgré la diversité des groupes fonctionnels considérés dans notre échantillon (des espèces annuelles aux arbres), des impacts récurrents ont pu être mis en évidence. Les EEE ont toujours une biomasse et une productivité supérieures à celles de la végétation qu’elles envahissent. Il en va de même pour le stock d’éléments minéraux dans la biomasse aérienne. En ce qui concerne le sol, les traits fonctionnels des espèces ne permettent pas de prédire la direction et l’amplitude des impacts. Par contre, ces impacts sur le sol se sont révélés partiellement prévisibles en fonction des conditions écologiques initiales (contexte pédologique). La disponibilité des cations et du P et la concentration en C et N organiques augmentent suite à l’invasion dans les sites initialement pauvres alors que ces mêmes paramètres baissent dans les sites plus eutrophes au départ. Les EEE entraînent, dans une certaine mesure, une homogénéisation des conditions écologiques dans les écosystèmes envahis. Dans un deuxième temps, je me suis attaché à identifier les mécanismes de l’impact de Fallopia japonica sur le cycle de l’azote. Cette espèce, perenne rhizomateuse, adopte une gestion très conservatrice de l’azote en retransloquant jusqu’à 80 % de l’azote des tiges et des feuilles vers le système racinaire en automne avant l’abscission des feuilles. La litière restituée est, de ce fait, pauvre en azote. Ce paramètre, combiné à une teneur élevée en lignine, explique sa faible vitesse de décomposition par rapport à celle de la végétation non envahie. Une grande partie de l’azote de l’écosystème tourne donc en cycle quasi fermé entre les organes de réserve et les parties aériennes de la plante, tandis que l’azote restant est en grande partie bloqué dans la nécromasse de la plante et est donc non disponible pour les espèces concurrentes indigènes. Ce mécanisme explique, sans doute, en partie le succès invasif de l’espèce. A l’avenir, les implications des impacts sur le sol en terme de restauration des communautés devront être étudiées. L’hypothèse d’une influence positive de ces impacts sur l’aptitude compétitive des espèces envahissantes devra être testée. Enfin, une étude plus fonctionnelle des impacts de ces espèces dans des sites contrastés devrait permettre d’identifier les mécanismes impliqués./Biological invasions are a major cause of biodiversity loss worldwide. The direct impact of alien invasive species (AIS) on community structure and composition has been well documented. On the other hand, their impact on ecosystem functioning has been comparatively less studied. In this work, I measured, on the field and in experimental conditions, the impact of 7 highly invasive alien plant species in Europe on soil chemical properties, biomass and aboveground nutrient stock. Despite the high diversity in considered functional groups (from annuals to trees), recurring impacts have been found. AIS had always higher biomass and aboveground nutrient stocks than invaded resident vegetation. Concerning soil, species functional traits did not allow us to predict impact direction and intensity. On the other hand, impacts on soil were partially predictable based on initial ecological conditions (pedologic context). Thus, cations and P availability and organic C and N concentrations increased in initially poor sites and decreased in eutrophic ones. AIS tend to homogenize soil properties across invaded landscapes. In a second part, i tried to identify the mechanisms of the impacts of Fallopia japonica on N cycling. This perrennial rhizomatous species manage N in a very conservative way. About 80 % of aboveground N is translocated to rhizomes before leaves abscission. The litter is therefore poor in N. This parameter combined with a high lignin concentration explains its slow decomposition rate compared to that of uninvaded vegetation. A big part of the ecosystem N is engaged in a nearly closed cycle between above and belowground organs while the remaining N is blocked in the necromass and is thus not available for the indigenous competitors. This mechanism probably explains the invasive success of this species. In the future, the implications of soil properties modifications in terms of community restoration should be studied. The hypothesis of a positive influence of these modifications on the competitive ability of AIS should be tested. At last, a functional study of these soil impacts in contrasted sites should allow us to identify the implied mechanisms.

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