Cette étude a pour objectif d’optimiser la durée de vie du corps broyant du broyeur Horomill® développé par la société Fives FCB. La pièce maîtresse qui assure le broyage par compression est la frette qui est constituée d’un rechargement dur déposé par soudage sur un acier type P355NH. La frette après rechargement est assemblée par frettage sur un arbre. Ces deux opérations introduisent des champs de contraintes résiduelles qui s’ajoutent aux contraintes cycliques de service. Ces sollicitations complexes peuvent induire des endommagements de type fatigue/usure/abrasion. Dans ce travail on aborde le problème de l’amélioration de la tenue en service par les trois volets complémentaires suivants :Le premier volet s’attache à la caractérisation métallurgique et mécanique des rechargements dans l’objectif de proposer un rechargement avec une microstructure performante contre l’usure par abrasion. Le deuxième volet traite de l’influence des contraintes résiduelles dues au procédé de rechargement. Des solutions de rechargement avec sous-couche ont été étudiées. Les contraintes résiduelles associées ont été déterminées. Des essais de fatigue en flexion trois points avec ces différentes configurations ont été menés pour évaluer leur influence sur la durée de vie et l’amélioration apportée par les sous-couches.Le troisième volet s’intéresse au dimensionnement de ces structures. Afin de généraliser les résultats obtenus et d’aborder le problème de fatigue, une modélisation numérique par éléments finis a été réalisée. Cette modélisation considère le problème depuis la phase de frettage jusqu’au calcul de durée de vie en fatigue. / This study aims at improving the fatigue life of Horomill® grinding media designed and produced by the company Fives FCB. The main part which ensures the grinding is the sleeve. Hardfacing is welded on a P355NH steel substrate. After this operation the sleeve is shrunk on a shaft. Both operations introduce residual stress fields which add to cyclic contact loads and may lead to fatigue/wear/abrasion damage. Three complementary approaches are investigated in this work in order to improve the fatigue limit of the part :The first one deals with the metallurgical and mechanical characterization of various hardfacing deposits in order to recommend one with a microstructure adapted to abrasive wear.The second one is about the influence of residual stresses introduced by the welding operations. Hardfacing deposits with buffer layers have been studied and the relevant residual stress fields have been determined. Three point bending fatigue tests have been realized with the different hardfacing configurations to assess their influence on the service life. The aim of these fatigue tests is also to estimate the improvement provided by the buffer layer.The third one focuses on the design of such structures. Numerical modelling by finite element method has been performed in order to investigate the influence of design parameters on fatigue life. The model starts with stress computation from the shrinking operation and ends with the determination of the fatigue life of the sleeve.

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit concernent la propagation non linéaire d’ondes partiellement cohérentes dans des fibres optiques. En particulier, nous focalisons notre attention sur le cas où le système d’ondes aléatoires est bien décrit par l’équation intégrable de Schrödinger non linéaire. Nous étudions expérimentalement et numériquement l’évolution de la statistique des fluctuations d’intensité en fonction des paramètres fondamentaux tels que le régime de dispersion. Afin de mesurer la statistique de puissances optiques fluctuant avec des échelles de temps de l’ordre de la picoseconde, nous avons développé un dispositif d’échantillonnage optique asynchrone. Nos expériences montrent que la propagation non linéaire influence nettement la statistique du système d’ondes aléatoires qui s’éloigne fortement de la distribution normale. La probabilité des évènements de grandes amplitudes augmente fortement en régime focalisant et diminue fortement en régime défocalisant. Nos simulations de l’équation de Schrödinger non linéaire à une dimension reproduisent quantitativement nos résultats et révèlent l’apparition de structures cohérentes au sein des fluctuations aléatoires. En particulier, en dispersion anormale, il est possible d’identifier des structures voisines de solutions de l’équation modèle utilisée tels que les solitons sur fond continu aujourd’hui considérés comme prototypes d’ondes scélérates. Nos travaux concernent principalement des phénomènes non linéaires stochastiques dans un système proche de l’intégrabilité et contribuent donc à l’étude expérimentale de la turbulence intégrable. / This thesis deals with nonlinear propagation of partially coherent waves in optical fibers. We focus our attention on systems of random waves that are well described by the integrable one dimensional nonlinear Schrödinger equation. We study both experimentally and numerically the statistical evolution of power fluctuations of random waves both in normal and in anomalous dispersion regimes. In order to measure statistics of the power fluctuations of partially coherent optical waves with typical time scales in the range of picosecond, we have performed an asynchronous optical sampling method. Our experiments show that nonlinear propagation strongly influences the statistics of wave systems by producing deviations from the normal distribution. The probability of occurrence of extreme events is significantly enhanced in the focusing regime whereas it is strongly reduced in the defocucing regime. Our numerical simulations of the one-dimensional nonlinear Schrödinger equation reproduce experimental results in a quantitative way. Moreover, our results provide evidence of the emergence of coherent structures embedded in the random fluctuations. In the focusing regime, we observe coherent structures similar to solitons on finite background that are now considered as prototypes of rogue waves. From our work about nonlinear propagation of random waves in systems described by nearly-integrable equations, we hope to contribute to the development of the field of integrable turbulence.

The Arizona Child Acoustic Database consists of longitudinal audio recordings from a group of children over a critical period of growth and development (ages 2-7 years). The goal of this database is to 1) document acoustic changes in speech production that may be related to physical growth 2) inform development of a model of speech production for child talkers. This work was funded by NSF BSC-1145011 awarded to Kate Bunton, Ph.D. and Brad Story, Ph.D, Principal Investigators. This database contains longitudinal audio recordings of 55 American English speaking children between the ages of 2-7 at 3-month intervals. Since children began the study at different ages, some children have fewer recording sessions than others. The database can also be used to provide cross-sectional data for children of a specific age. Please refer to the subject data table for information on specific sessions available here http://arizona.openrepository.com/arizona/handle/10150/316065. All children were recorded using the same protocol; therefore, task numbers are consistent across children and sessions. A calibration tone is included as Record 1 for all sessions. The speech protocol focused on production of English monopthong and diphthong vowels in isolation, sVd, hVd, and monosyllabic real words. In addition, the protocol includes several nonsense vowel-to-vowel transitions. Speakers were prompted either verbally by investigators or by graphical prompts. Details of the protocol with reference to task numbers can be found in the protocol spreadsheet available here http://arizona.openrepository.com/arizona/handle/10150/316065. Details on data recording: All samples were recorded digitally using an AKG SE 300B microphone with a mouth to mic distance of approximately 10 inches. Signals were recorded digitally using a Marantz PMD671, 16 bit PCM (uncompressed) at 44.1KHz. Recordings are made available in .wav format. Individual zip files contain all recordings from a single session.

La prise répétée de cocaïne entraine la mise en place d’une addiction durable. Cette maladie neuropsychiatrique est un problème de santé public majeur en France et dans le monde. Les effets aigus de la cocaïne sont maintenant bien connus mais il est encore difficile d’établir un consensus des conséquences d’une administration répétée de ce psychostimulant au niveau central. En effet, les résultats rapportés dans la littérature actuelle présentent de nombreuses disparités. Nous pensons que cela pourrait être dû aux différences de protocole d’administration utilisés par chaque laboratoire. Nous émettons l’hypothèse que si à l’heure actuelle il n’existe pas de traitement efficace pour traiter les cocaïnomanes, c’est que les thérapies ne prennent pas en compte les différentes modifications neurobiologiques induites par les différents profils de consommation. Afin de tester cette hypothèse, nous avons comparé deux profils d’administration différents de cocaïne chez le rat. Nous nous sommes intéressés aux conséquences comportementales, neurochimiques et cellulaires après un sevrage court et un sevrage long. Nous avons mis en évidence que les adaptations comportementales (activité locomotrice et exploratoire), neurochimiques (dopamine extracellulaire) et cellulaires (récepteurs dopaminergiques) basales et en réponse à une dose de rappel, sont différentes selon le profil d’administration de cocaïne. Nous avons également mis en évidence une anticipation neurochimique dopaminergique et locomotrice, exactement à l’heure habituelle d’injection et qui varie selon le profil d’administration. Dans un deuxième temps, nous avons montré que le BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor), qui est une neurotrophine du système catécholaminergique, varie à la fois au niveau central et au niveau périphérique, de façon spécifique pour chaque profil d’administration de cocaïne. L’utilisation en clinique de ce biomarqueur périphérique (BDNF), permettrait d’évaluer les variations neurobiologiques centrales chez les patients cocaïnomanes et d’établir un traitement thérapeutique approprié à leur profil de consommation. L’ensemble des résultats obtenus au cours de cette thèse, ont permis de montrer que le profil d’administration a une grande importance sur les conséquences neurobiologiques de la cocaïne / Pas de résumé en anglais

Pseudomonas aeruginosa is known to dissimilate glucose by way of a pathway which does not involve phosphorylation at the hexose level. The established intermediates in this pathway are gluconate, 2-ketogIuconate, pyruvate and finally the compounds of an unconventional tricarboxylic acid cycle. The major gap in our knowledge concerns the fate of 2-ketogluconate. The enzymes responsible for the degradation of this compound have proven to be very unstable and previous attempts to obtain an active cell preparation or cell free extract have met with little success. There is some evidence that drying cells in an atmosphere of carbon monoxide preserves the enzyme in question while interfering with the complete oxidation of 2-ketogluconate. This should result in the accumulation of an intermediate product and thus would make possible the elucidation of one more step in the sequence of reactions. For this reason the work on monoxide-dried cells was continued in the hope, that they would serve as a source of the 2-ketogluconate enzyme. This technique produced a preparation with a good ability to oxidize 2-ketogluconate. However, the viscous nature of the preparation made centrifugal separation of the remaining live cells almost impossible. Glucose and gluconate grown cells when suspended in a 45% solution of sucrose and subjected to sonic vibrations produced a reproducible cell free preparation with a good ability to oxidize 2-ketogluconate. This preparation had an optimum pH of 7.4 and a respiratory quotient of 3. The mechanism of this oxidation remains unexplored. Pyruvic acid was identified as a product of this reaction. The crude sucrose sonicate was not stimulated by ATP and no phosphorylation could be detected aerobically or anaerobically by measuring acid stable (ester) phosphate. The preparation was not inhibited by 2.5 x 10⁻² sodium fluoride. Moreover, a crude sonicate of gluconate grown cells in the presence of ATP and magnesium, showed no phosphorylated compounds, by the chromatographic methods employed. The study for detection of phosphorylated compounds was carried out under strict anaerobic conditions. No new intermediates were isolated in the pathway of 2-ketogluconate breakdown and this pathway still remains unknown. However, this work has provided several methods of obtaining active cell preparations. / Land and Food Systems, Faculty of / Graduate

Fish naturally experience fluctuating levels of O2 and CO2 in their environment. To cope with the deleterious effects of lowered O2 (hypoxia) or elevated CO2 (hypercapnia), fish exhibit an array of cardiorespiratory adjustments aimed at preserving homeostasis. One of the most significant of these responses is reflex hyperventilation. In zebrafish (Danio rerio), hyperventilation during hypoxia or hypercapnia is thought to be initiated by the activation of chemoreceptor cells, termed neuroepithelial cells (NECs) which detect changes in ambient levels of O2 or CO2. The NECs of larval zebrafish are found throughout the integument and recent studies have shown that these NECs likely mediate the ventilatory responses to hypoxia and the cardiac responses to hypercapnia. However, no study has yet examined the ventilatory response of larval zebrafish to hypercapnia and regardless of developmental stage, the signalling pathways involved in CO2 sensing remain unclear. In the mouse, a background potassium channel (TASK-2) was shown to contribute to the sensitivity of chemoreceptor cells to CO2. Zebrafish have two specific TASK-2 channel paralogs encoded by kcnk5a and kcnk5b. The purpose of this thesis was to determine whether TASK-2 channels are expressed in NECs of larval zebrafish and whether they are involved in CO2 sensing. Immunohistochemical approaches were used to visualize TASK-2 protein (encoded by kcnk5a) within NECs of larvae and adult gill. TASK-2 protein was observed on NECs in both larvae and adult gill. Exposure of larvae to hypercapnia caused an increase in cardiac and breathing frequencies; these responses were blunted in fish experiencing either TASK-2 and/or TASK-2b knockdown. The results of these experiments suggest that TASK-2 has a role in activating NECs thus eliciting cardiorespiratory responses, when larvae are exposed to hypercapnia.

The addition of dimethylarsine to hexafluoro-butyne-2 has previously been shown to give the predominantly trans 1:1 adduct, Me₂AsC(CF₃)=C(CF₃)H. In this work, a mechanistic study was made of the addition of dimethylarsine, as well as other Group V hydrides, to hexafluorobutyne-2. This was done to help shed light on the relatively unknown area of noncatalyzed nucleophilic hydride additions to acetylenes. In the course of the mechanistic investigation, the electronic properties of the product adducts became of interest, and consequently ultraviolet and photoelectron spectroscopy were used to study the arsine adducts as well as similiar Group V derivatives. The addition reaction was found to be kinetically controlled by the nucleophilic attack of the arsine molecule on the electron deficient carbon-carbon triple bond. A detailed discussion of the addition stereochemistry is necessary to explain many of the results found in this work, as well as those found by other investigators. Generally the noncatalyzed additions of Group V hydrides to acetylenes are predominantly, though not stereo-specifically, trans additions. Cis kinetic additions are possible under certain circumstances. The ultraviolet absorption found for the 1:1 adducts of Group V hydrides and hexafluorobutyne-2, can be assigned to a n-π* (or n-R) band. An unequivocal choice between the two possibilities cannot be made from the results obtained in this work. These assignments are suggested from experimental data about the upper ground states using photoelectron spectroscopy, the excited state using ultraviolet spectroscopy,and the intensities and solvent effects of the ultraviolet bands. / Science, Faculty of / Chemistry, Department of / Graduate

Le Liban se caractérise par ses hautes montagnes fortement urbanisées. Traversé par plusieurs failles principales et secondaires, ce pays présente de forts risques sismiques. Il a déjà subi plusieurs tremblements de terre destructeurs. Dans le futur, on craint un tremblement de terre majeur. Face à une telle situation, il est nécessaire de mener des travaux de recherche pour analyser ce risque. Ce travail de thèse s’inscrit dans ce cadre. Le travail est réalisé à l’aide d’une modélisation numérique avancée fondée sur la méthode des éléments distincts. Les études ont été effectuées à l’aide du code de calcul (UDEC). Les analyses sont établies sur des cas réels identifiés à partir de plusieurs visites de terrain. Un travail important a été aussi consacré à la collecte des informations relatives aux propriétés mécaniques des matériaux. La première partie de la thèse est consacrée à une synthèse bibliographique en rappelant les paramètres qui caractérisent la géométrie des discontinuités des massifs rocheux et leur comportement mécanique en compression et en cisaillement. Des méthodes d’analyse de la stabilité des milieux rocheux fissurés et quelques exemples réels publiés dans la littérature sont exposés. La seconde partie comporte des analyses sismiques menées sur un massif du site de Jezzine au Liban Sud. Les modélisations traitent différentes configurations : massif sans fractures, massif avec fractures horizontales et massif avec un réseau de fractures horizontales et verticales. On présente également les résultats obtenus avec un renforcement du massif par ancrage. La dernière partie présente une étude de l’influence de la présence de l’eau sur le comportement sismique des massifs rocheux. / Lebanon is characterized by high-urbanized mountains, which could be subjected to severe earthquakes, because of the presence of a major fault and some secondary faults. Lebanon was previously subjected to several destructive earthquakes, particularly in 551, 1202, 1759 and 1837 and more recently in the years 1956 and 2008. Experts predict a major seismic event in the future. Prevention constitutes an efficient way to minimize the earthquake consequences (casualties and property damage). This thesis aims to develop a methodological approach for the seismic stability of fractured rocks and to apply this methodology to the analysis of real case in Lebanon. The work is based on an advanced numerical modeling using the UDEC software to analyze the behavior of massive fractured rocks under seismic loading, taking into account the presence of water in the fractures. Due to lack of field data, significant work has also been devoted to the collection of data collection related to mechanical properties of the materials and joints. The first part of the thesis presents a literature review of the characterization of the rock discontinuities and methods used for the analysis of the stability of fractured rock masses. The second part presents seismic analysis of a real case in South Lebanon (Jezzine). Numerical calculations were carried on different configurations: rock mass without fractures, rock mass with horizontal fractures and rock mass with both horizontal and vertical fractures. Analysis was also conducted on the use of anchors for the rock mass stabilization. The last part presents a study of the influence of the presence of water on the seismic behavior of fractured rock masses.

L'évolution du cadre réglementaire et la prise de conscience générale des enjeux environnementaux et de santé publique sont à l'origine d'une profonde modification du paysage des solvants. L'avènement de solvants alternatifs, comme les agro-solvants, nécessite le recours à des outils physico-chimiques systématiques de caractérisation de leurs propriétés solubilisantes. L'approche des paramètres de Hansen, issue de la théorie de Hildebrand, propose une représentation des principales interactions moléculaires en solution. Ses performances applicatives ont été éprouvées pour la caractérisation des agro-solvants émergents et l'étude de la solubilisation de solutés moléculaires et macromoléculaires. Alternativement, le modèle COSMO-RS combine chimie quantique et thermodynamique statistique pour la prédiction des propriétés moléculaires à l'état liquide. Les performances de ce modèle ont été évaluées et exploitées pour rendre compte des phénomènes de solubilisation de solutés complexes tels que la nitrocellulose et le C60-fullerène. Permettant de traduire les deux mécanismes principaux de solubilisation (similarité et complémentarité), les descripteurs issus de COSMO-RS ont été mis à profit pour forger de nouveaux paramètres de solubilité aussi simples que ceux de Hansen mais plus rigoureux scientifiquement. Cette jouvence des paramètres de solubilité s'appuie sur la prise en compte des interactions acide-base de Lewis et le concept nouveau de COSMOmorphe permettant le calcul des interactions dispersives. Les connaissances ainsi acquises ont permis l'élaboration d'une microémulsion dégraissante verte dont l'efficacité repose sur un mécanisme original de décapage dégraissant. / The evolution of regulations and the global awareness as result of health and environmental issues are deeply modifying the solvent landscape. With the increasing demand for alternative solvents, such as biosolvents, there is a need for systematic physicochemical tools for the characterization of their solubilizing properties. The Hansen solubility parameters, derived from the theory of Hildebrand, provide a representation of the main molecular interactions in solution. Their applucation performance were tested in order to characterize emerfinf biosolvents and to study the solubilization of molecular and macromolecular solutes. In contrast, the COSMO-RS model combines quantum chemistry and statistical thermodynamics to predict molecular properties int the liquid state. The performance of this model was evaluated and used to account for the solubility phenomena of complex solutes such as nitrocellulose and fullerene-C60. With their ability to handle the two main mechanisms of solubilization (similarity and complementarity), the COSMO-RS descriptors were used to create new solubility parameters as simple as those of Hansen but more scientifically rigorous. This renewal of the solubility parameters is based on the consideration of the Lewis acide-base interactions and the new concept of COSMOmorphe for the calculation of dispersive interactions. These considerations enable the development of a green degreasing microemulsion whose efficiency is based on an unusual mechanism of degreasing-stripping.

L'inquiétude croissante concernant le futur des ressources énergétique a fait de l'optimisation énergétique une priorité dans tous les secteurs. De nombreux sujets de recherche se sont focalisés sur celui du bâtiment étant le principal consommateur d'énergie, en particulier à cause de ses besoins en chauffage. Beaucoup de propositions pour réduire la consommations ont été faites. Ceux-ci vont de l'amélioration de l'isolation au changement du système de gestion du thermostat en passant par la formation des occupants à une meilleure gestion de leur bâtiment. Cette thèse propose une nouvelle méthode de contrôle qui permet de minimiser la consommation énergétique et dépenses budgétaires. La méthode génère un planning énergétique sur une période de temps pré-définie, ceci en prenant compte du confort thermique des occupants. Elle est basée sur l'application de la méthode de Monte Carlo, un générateur aléatoire appliqué au système de chauffage. L'objectif est de déterminer le planning de chauffage optimal, qui respecte les trois contraintes suivantes: - Le confort thermique des résidents; - La minimisation de l'énergie consommée / du budget; - Le déplacement de la charge. De plus, pour tester cette méthode, l'identification du comportement thermique du bâtiment a été requise. De ce fait, un modèle thermique du bâtiment a été développé. Ce modèle a été volontairement simplifié afin de l'intégrer plus simplement dans le processus de contrôle. De plus, une nouvelle approche d'identification thermique du bâtiment aussi bien qu'une nouvelle méthode de contrôle en temps réel ont été présentées. / With the highly developing concerns about the future of energy resources, the optimization of energy consumption becomes a must in all sectors. A lot of research was dedicated to buildings regarding that they constitute the highest energy consuming sector mainly because of their heating needs. Many proposals of new strategies to minimize building consumption were done. These proposals vary between recommending better insulation, advising change in occupants' behavior and changing the heating control management. This thesis proposes a new control method that helps minimizing the heating consumption and expenses. This method generates an energy plan over a defined prediction horizon respecting the occupants’ thermal comfort. It is based on the application of Monte Carlo method, i.e., a random generator for the heating system scenarios. The aim is to determine the optimal heating plan for the prediction horizon that fulfills the constraints regarding the following three factors: • The thermal comfort of occupants; • The minimization of the energy consumption/expenses; • Load shifting. However, to test this method, an identification of the building thermal behavior was needed. Thus, a building thermal model to simulate the building behavior was developed. This model was meant to be simplified in order to better integrate it in the control process. Furthermore, a new parameter estimation approach as well as a real time temperature control method are presented to ensure the implementation of the optimal predicted plan.