Dans ce mémoire de thèse, nous proposons une contribution à la modélisation des assemblages avec une prise en compte des défauts de forme. Ce travail par la proposition d'une modélisation et d'une expérimentation essayera de répondre aux deux questions suivantes : comment obtenir une modélisation réaliste de la pièce ou du produit? Comment valider un modèle dans le cadre de la prise en compte des états de surface dans un assemblage de plusieurs pièces ? / PhD in Mechanics of solids

L’étude du comportement à l’oxydation haute température de revêtements protecteurs déposés par cémentation activée sur les alliages composites in situ bases molybdène et niobium est présentée. Ces alliages sont en cours de développement avec pour objectif de remplacer les alliages base nickel dans l’industrie aéronautique. Leur protection contre les atmosphères oxydantes à hautes températures est assurée par des revêtements de siliciures. Ceux-ci présentent une excellente résistance à l’oxydation isotherme et cyclique à haute température (1100°C) quand ils sont constitués de composés complexes de fer, chrome et titane. Cependant, leur tenue sous atmosphère oxydante à 815°C est très insuffisante quel que soit le substrat, base Mo ou Nb. Pour améliorer ce comportement, le bore est introduit dans la composition des revêtements et il conduit effectivement à une nette amélioration de leur résistance en conditions cycliques à 815°C. De plus, dans le cadre du développement de nouveaux revêtements à base de siliciures et d’aluminiures de ruthénium pour alliages base niobium, l’étude des équilibres entre phases dans les systèmes Nb-Cr-Si et Nb-Ru-Al a été entreprise. / The study of the high temperature oxidation behaviour of protective coatings deposited by pack cementation on Molybdenum- and Niobium-base in situ composite alloys is presented. These alloys are still under development in order to replace Nickel-base superalloys in aeronautic industry. Their protection in oxidising atmospheres is ensured by silicide coatings. They show an excellent high temperature (1100°C) oxidation resistance in isothermal and cyclic conditions, when constituted by iron, chromium and titanium complex silicide compounds. However, their performances at intermediate temperature (815°C) are not satisfactory either for Niobium- or Molybdenum-base substrates. To improve this behaviour, boron is added to the composition of the coatings and leads to a significant enhance of their resistance in cyclic conditions at 815°C. In addition, in order to develop new silicide and Ruthenium-based aluminide coatings for Niobium alloys, the study of phase equilibria in the Nb-Cr-Si and Nb-Ru-Al systems has been performed.

La consommation énergétique augmente dans les technologies informatiques, notamment à cause de l'augmentation de l'utilisation des services web et distribuée, l'informatique dans les nuages, ou les appareils mobiles. Par conséquent, des approches de gestion de l'énergie ont été développées, de l'optimisation du code des logiciels, à des stratégies d'adaptation basées sur l'utilisation des ressources matérielles. Afin de répondre à ces lacunes, nous présentons dans cette thèse, des modèles énergétiques, approches et outils pour estimer fidèlement la consommation énergétique des logiciels, au niveau de l'application, et au niveau du code, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes basé sur leurs paramètres d'entrées. Nous proposons aussi Jalen et Jalen Unit, des frameworks énergétiques pour estimer la consommation énergétique de chaque portion de code de l'application, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes en se basant sur des études et expériences empiriques. En utilisant des modèles énergétiques et d’outils d'estimations logicielles, nous pouvons proposer des informations énergétiques précises sans avoir besoin de wattmètres ou d'investissement de matériels de mesures énergétiques. Les informations énergétiques que nous proposons, offrent aussi aux approches de gestion énergétique des mesures directes et précises pour leurs approches d'adaptations et d'optimisations énergétiques. Ces informations énergétiques établissent aussi un modèle d'évolution énergétique des logiciels en se basant sur leurs paramètres d'entrées. Cela offre aux développeurs une connaissance plus profonde sur l'efficacité énergétique dans les logiciels. / With the rise of the usage of computers and mobile devices, and the higher price of electricity, energy management of software has become a necessity for sustainable software, devices and IT services. Energy consumption in IT is rising through the rise of web and distributed services, cloud computing, or mobile devices. However, these approaches do not use proper energy information for their adaptations rendering themselves limited and not energy-aware. They do not provide an energy feedback of software, and limited information is available on how and where energy is spend in software code. To address these shortcomings, we present, in this thesis, energy models, approaches and tools in order to accurately estimate the energy consumption of software at the application level, at the code level, and for inferring energy evolution models based on the method's own input parameters. We also propose Jalen and Jalen Unit, energy frameworks for estimating how much energy each portion of code consumes, and for inferring energy evolution models based on empirical benchmarking of software methods. By using software estimations and energy models, we are able to provide accurate energy information without the need of power meters or hardware energy investment. The energy information we provide also gives energy management approaches direct and accurate energy measurements for their adaptations and optimizations. Provided energy information also draws a model of energy consumption evolution of software based on the values of their input parameters. This gives developers knowledge on energy efficiency in software leading to choose some code over others based on their energy performance.

Cette thèse est une étude structurale sur l’interaction entre 2 protéines modèles et des acides nucléiques : la protéine L1 (navette ribosome/ARN messagers) et le sous domaine CSD de YB-1, protéine régulatrice de la transcription et traduction. Deux méthodes sont utilisées : i) diffraction des RX par des cristaux de complexes L1:ARN ribosomal ou messager et ii) modélisation et dynamique moléculaire pour l’interaction CSD avec des homo-ribo- ou homo-deoxyribo-nucléotides simple brin. Les méthodes sont décrites avec leurs forces et limites. Les résultats sur L1-rARN/ARN éclairent les mécanismes de régulation de la traduction en montrant des différences d’affinité pour l’ARN des sous domaines I et II de L1. L’analyse de mutants de L1 dans le site de liaison à l’ARN du sous domaine I éclairent la nature des liaisons non covalentes sous tendant l’affinité de ce sous domaine pour l’ARN et souligne l’importance de la structure de L1, de sa « complémentarité » avec l’ARN et de liaisons hydrogènes non accessibles au solvant. Les travaux de modélisation et de dynamique moléculaire sur l’interaction CSD:acides nucléiques montrent que la séquence nucléotidique module l’affinité de ce complexe, l’oligonucléotide de type oligoG donnant le complexe le plus stable suivi des séquences de type oligoU et oligoA puis des oligoT et oligoC. L’orientation du brin d’ARN par rapport au CSD impacte aussi la stabilité du complexe. Une analyse des surfaces d’interaction et de la nature des liaisons intermoléculaires, montre que des principes similaires guident l’interaction L1:ARN et CSD:acides nucléiques : géométrie complémentaire des partenaires et liaisons hydrogène protégées du solvant. / This thesis is a structural study on the interaction between two model proteins and nucleic acids: the L1 protein (shuttle ribosome/mRNA) and the CSD subdomain of YB-1, a protein that regulates transcription and translation. Two methods are used: i) X-ray diffraction by crystals of L1:ribosomal or messenger RNA complexes and ii) molecular modeling and dynamics for the CSD interaction with homo-ribo or homo-deoxyribo- single-stranded nucleotide. The methods are described with their strengths and limitations. Results on L1-rARN/ARN enlighten the mechanisms regulating translation by showing differences in affinity for RNA of the subdomains I and II of L1. Analyses of L1 mutants in the RNA binding site from the subdomain I illuminate the nature of non-covalent bonds subtending the affinity of this subdomain for RNA and stress the importance of the structure of L1, its "complementarity" with RNA and of hydrogen bonds not accessible to the solvent. Molecular modeling and dynamics of the CSD:nucleic acids interaction shows that the nucleotide sequence modulates the affinity of the complex, oligoG giving the most stable complex followed by oligoU and then oligoA or oligoT and oligoC. The orientation of the RNA strand relative to the CSD also impacts the stability of the complex. An analysis of the interaction surfaces and of the nature of intermolecular bonds, shows that similar principles guide the L1: RNA and CSD: nucleic acids interactions, i.e. a complementary geometry between partners and presence of hydrogen bonds protected from the solvent.

Bien que les applications utilisant les modèles 3D soient de plus en plus nombreuses, la création des modèles 3D en elle-même reste une tâche fastidieuse. La modélisation à partir d’exemples rend cette étape plus efficace en permettant à l'utilisateur d’exploiter des modèles existants pour les assembler afin d’obtenir un nouveau modèle. Les méthodes les plus récentes de l’état de l’art se concentrent sur des mécanismes d’assemblages de segments : les modèles de la base sont préalablement segmentés et labellisés. Cette considération permet d’éviter à l’utilisateur plusieurs segmentations manuelles, mais elle limite le processus de création à une suite d’ajout ou d’échange de parties prédéterminées. Dans cette thèse, la modélisation se fait par échange de parties depuis un modèle de base, mais ces parties ne sont pas directement segmentées. Nous présentons un descripteur sémantique continue calculé sur l’ensemble du maillage 3D, qui nous permet de retrouver parmi les modèles de la base les parties de modèles correspondant à une sélection de l’utilisateur sur le modèle de référence : si l’utilisateur sélectionne le coude d’un modèle humanoïde, il se verra proposé tous les coudes des modèles de la base même si ce label n'est pas explicitement utilisé pour labellisé la base. Cette description sémantique continue et ce mécanisme de correspondance de patchs nous permettent d’obtenir l’ensemble de parties nécessaire à la création du nouveau modèle. Ces différentes parties sont alors assemblées par une méthode de recalage semi-rigide et un remaillage. / Even though there are more and more applications using 3D models, creating 3D models themselves is a time-consuming process. Example-based modeling makes this process more efficient by enabling the user to use existing model and assemble them, in order to obtain a new model. To use these models, it is necessary to find them easily in a collection using partial mesh retrieval techniques. The geometry of each part must then be adapted, before assembly. State-of-the-art methods focus on segments assembly mechanisms: database models are previously segmented and labeled. This hypothesis prevents several manual segmentations, but it also limits the creative process as a series of additions and replacements of pre-determined parts. In this thesis, modeling is done as replacement of parts from a original model, but these parts are not already segmented. We present a new continuous semantic descriptor computed on the whole 3D mesh, to find among the database models the parts corresponding to a user’s selection on the reference model : if the user selects the elbow of a humanoid character, all the elbows of the database will be returned, even though the label is not explicitly used for labeling the database. Thanks to this continuous semantic description and this patch correspondance mechanism, we can get all the necessary parts to create a new model. These different parts are then assembled using a soft registration technique and remeshing.

Au cours des dernières années, des modalités d'imagerie comme la tomographie d'émission par positrons (TEP) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) ont été utilisées pour caractériser le microenvironnement tumoral et prédire la réponse au traitement durant la thérapie. La TEP est reconnue pour sa fonctionnalité et elle est utilisée avec une multitude de radiotraceurs. Par contre, sa résolution spatiale est limitée. L'IRM apporte une localisation anatomique précise et une information sur la perfusion des tissus. La modélisation pharmacocinétique augmente le potentiel de ces deux modalités en permettant des études quantitatives. Cependant, ces analyses quantitatives nécessitent l'acquisition de plusieurs images successives afin de suivre la distribution d'un agent de contraste (AC) en IRM et d'un radiotraceur en TEP. Plusieurs types d'analyse pharmacocinétique en IRM et en TEP requièrent la concentration de l'agent en fonction du temps dans le sang, nommée fonction d'entrée artérielle (AIF). Toutefois, cette dernière est difficile à mesurer. En IRM, pour la modélisation, il existe un compromis à faire entre la résolution spatiale et la résolution temporelle. Dans ce mémoire, une approche pour convertir l'AIF d'une modalité à l'autre est proposée pour le petit animal. L'AC gadolinium-acide diéthylène-triamine penta-acétique (Gd-DTPA) en IRM et le radiotraceur [indice supérieur 18] F-fluorodésoxyglucose (FDG) en TEP ont été utilisés. Un modèle mathématique a été développé pour effectuer la conversion et comparer les AIFs. Afin d'évaluer l'efficacité de la méthode, les paramètres pharmacocinétiques ont été calculés pour l'AIF obtenue par prélèvements sanguins et par notre méthode de conversion. Aucune différence statistique n'a été trouvée entre les paramètres des deux méthodes. Ces résultats suggèrent donc qu'une seule AIF serait nécessaire pour faire la modélisation dans les deux modalités. Une méthode qui optimise le temps d'acquisition d'images de même que la résolution spatiale en IRM a été proposée afin d'obtenir une quantification tumorale plus juste. Le temps d'acquisition a été réduit d'un facteur 3,2 avec une perte négligeable (1,5%) de résolution spatiale. Il a également été démontré qu'il est possible d'utiliser la méthode de région de référence combinée avec notre méthode de conversion d'AIF afin de faire la modélisation dans les deux modalités. Il s'agit, à notre connaissance, du premier travail évaluant la synergie entre les acquisitions IRM et TEP combinées. Ce travail pourrait donc avoir un impact significatif sur l'exploitation des deux modalités d'imagerie.

Pas de résumé / No abstract

L’étude de la pyrolyse de composés lignocellulosiques s’avère importante pour une meilleure compréhension des procédés de conversion thermochimiques de la biomasse. L’étude expérimentale de la pyrolyse de cellulose révèle que le rendement en résidu solide carboné dépend aussi bien des paramètres opératoires utilisés que des caractéristiques géométriques de l’échantillon. Ces résultats expérimentaux sont élargis à des matériaux naturels, et notamment la lignine et l’hémicellulose. Cette étude est complétée en identifiant les phénomènes thermiques intervenant lors de ce processus par analyse thermique différentielle des constituants de la biomasse. L’ensemble de ces résultats permet d’effectuer une modélisation de ce processus prédisant le profil de température ainsi que la conversion de la réaction de pyrolyse d’un échantillon cylindrique de bois naturel (hêtre, chêne). Enfin, un exemple de valorisation du matériau pyrolysé, à savoir la production de charbons actifs est présentée. / A study of pyrolysis of lignocellulosic materials is of crucial interest in a better understanding of the thermochemical conversion process of biomass. Experimental study of the pyrolysis of cellulose reveals that the yield of the carbon solid residue depends as well as operating conditions than the geometric characteristics of the sample. These results have been widened to natural materials, such as lignin and hemicellulose. This study has been completed by identifying the different thermal phenomenas occurring during this process by differential thermal analysis of the main components of biomass. All these results allow us to carry out a mathematical model of the process predicting the temperature profile and the conversion of the pyrolysis of a cylindrical wood sample. Finally, a valorisation’s example of the pyrolysed material, in the form of the production of activated carbons is presented.

No description available.

Dans cette thèse, une planification énergétique pour les véhicules routiers sans conducteur (URV) suractionnés avec une configuration de direction redondante est proposée. En effet, des indicateurs sur la géométrie de la route, la redondance des actionnements, le profil de vitesse optimal et le mode de conduite sont identifiés pour chaque segment de la trajectoire de l'URV. Ainsi, un modèle d'estimation de la consommation d'énergie d'un véhicule à conduite autonome suractivé est développé. Deux méthodes de modélisation de la consommation d'énergie sont considérées. La première méthode est basée sur un modèle analytique de consommation d’énergie prenant en compte le degré de steerabilité, le degré de mobilité et le degré de redondance de l’actionnement. La deuxième méthode utilisée pour la modélisation de la consommation d’énergie repose sur la méthode qualitative d’apprentissage des données, à savoir: le système d’inférence neuro-floue adaptatif (ANFIS). Cette dernière a été prise en compte en cas de présence de paramètres dynamiques inconnus de l'URV et d'incertitudes sur son interaction avec l'environnement. La validation de l'estimation de la consommation d'énergie a été appliquée à un véhicule autonome réel appelé RobuCar. La stratégie de planification énergétique a été élaborée selon deux approches: discrète et continue. L’approche discrète repose sur la construction d’un digraphe d’énergie avec toutes les configurations possibles tenant compte des contraintes cinématiques et dynamiques basées sur une configuration de grille 3D, selon: la vitesse, la longueur de l’arc, le mode de conduite. Dans ce graphe orienté pondéré, les arêtes décrivent l’énergie consommée par l’UAV le long d’un segment de la trajectoire. Un algorithme d'optimisation est appliqué sur le digraphe pour obtenir une solution globale optimale combinant le mode de conduite, la consommation électrique et le profil de vitesse de l'URV. L'approche continue repose sur une stratégie d'optimisation multicritères utilisant des algorithmes génétiques (NSGA-II). Ensuite, un chemin réel est considéré et modélisé en utilisant deux combinaisons géométriques lisses: la première est {lignes, clothoïdes et arcs}, et la seconde est {lignes et courbes de Hodograph de Pythagore}. La stratégie de planification énergétique est ensuite appliquée aux chemins générés. En outre, un graphique dirigé est construit pour synthétiser le profil de vitesse optimal qui minimise la consommation d'énergie globale tout en prenant en compte tous les modes de conduite. Les résultats sont comparés à ceux donnés par la méthode de programmation dynamique pour une optimisation globale hors ligne. / In this thesis, an energy planning for over-actuated unmanned road vehicles (URVs) with redundant steering configuration is proposed. In fact, indicators on the road geometry, the redundancy of actuation, the optimal velocity profile and the driving mode are identified for each segment of the URV's trajectory. Thus, a power consumption estimation model of an over-actuated autonomous driving vehicle is developed. Two methods for power consumption modeling are considered. The first method is based on an analytic model of power consumption, taking into account the degree of steerability, degree of mobility and degree of actuation redundancy. The second method used for power consumption modeling based on data-learning qualitative method namely: Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS). The latter has been considered in case of the presence of unknown dynamic parameters of the URV and uncertainties about its interaction with the environment. Validation of the estimation of the power consumption has been applied of real autonomous vehicle called RobuCar. Energy planning strategy has been built using two approaches, discrete and continuous. The discrete approach depends on a construction of an energy digraph with all feasible configurations taking into account kinematic and dynamic constraints based on a 3D grid map setup, according to: velocity, arc-length, driving mode. In this weighted directed graph, the edges describe the consumed energy by the UAV along a segment of a trajectory. An optimization algorithm is applied on the digraph to get a global optimal solution combining driving mode, power consumption and velocity profile of the URV. The continuous approach is based on a multi-criteria optimization strategy using genetic algorithms (NSGA-II). Then a real road path is considered and modeled by using two smooth geometrical combinations: the first one is {lines, clothoids and arcs}, and the second one is {lines and Pythagorean Hodograph (PH) curves}. The energy planning strategy is then applied to the generated paths. Also, a directed graph is built to synthesis the optimal velocity profile that minimizes the overall energy consumption while accounting for all driving modes. Results are compared with those given by the dynamic programming method for global offline optimization.