La structuration de la Zone Axiale des Pyrénées Orientales est le résultat d'une évolution thermique et tectonique complexe depuis plus de 300 Ma, synthétisée dans le premier chapitre de ce mémoire. Dans le but de mieux appréhender cette évolution à l'échelle des différents massifs de cette Zone Axiale, une approche thermochronologique multi-méthodes (U-Pb, 40Ar/39Ar, traces de fission et (U-Th)/He) a été mise en œuvre afin de dater et quantifier les processus thermiques et mécaniques qui participent à leur exhumation (Second chapitre). L'activité essentiellement alpine de la faille de la Têt fait l'objet du troisième chapitre, par la reconstitution de l'histoire thermique des massifs du Canigou et de Mont-louis, respectivement au mur et au toit de la faille. Un réchauffement généralisé du socle gneissique du Canigou au Crétacé moyen-supérieur, une exhumation du massif de Mont-Louis synchrone des chevauchements pyrénéens éocènes et une surrection importante du Canigou lors de la phase extensive oligo-miocène sont les principaux résultats obtenus. Le quatrième chapitre fait état des données thermochronologiques obtenues sur les massifs de Saint-Laurent et des Albères qui attestent également d'une exhumation différentielle au cours du cycle alpin. La datation 40Ar/39Ar par sonde laser des mylonites jalonnant les zones de failles globalement E-W à NW-SE qui parcourent l'ensemble de la chaîne pyrénéenne fait l'objet du cinquième chapitre. Une importante phase de recristallisation statique d'âge crétacé moyen à supérieur se localise sur ces zones mylonitiques probablement en partie héritées de l'histoire hercynienne de la Zone Axiale. Une déformation ductile globalement chevauchante vers le Sud et relativement froide (< 400°C), que nous relions à l'événement compressif pyrénéen s.s., a été datée à 58 Ma sur l'accident de Mérens et à 38 Ma sur celui du Boulou-Le Perthus, ce qui témoigne de la pérennité du régime compressif. Pour conclure, l'ensemble des données a été replacé dans un cadre général d'évolution de la chaîne des Pyrénées. L'utilisation de plusieurs thermochronomètres pour l'établissement des chemins température-temps nous a permis de mieux tester la validité des âges obtenus et de discuter les causes possibles des quelques incohérences observées dans l'enregistrement des principaux événements thermo-tectoniques.

Lors de cette étude, nous avons développé un code d'analyse rapide de l'écoulement méridien dans les turbomachines. Ce code est basé sur la résolution des équations dynamiques moyennées qui régissent l'écoulement interne stationnaire et non visqueux dans le repère relatif. On a utilisé une combinaison linaire des équations de quantité de mouvement selon les directions axiale et radiale pour éviter au terme source des équations de devenir singulier. Le modèle ainsi développé est particulièrement adapté au cas le plus général des machines de compression; à savoir, les machines mixtes. On a développé également les équations permettant, à l'aide de l'hypothèse d'un nombre infini d'aubages et en supposant l'écoulement axisymétrique, de calculer à la fois les forces d'aubages et la cinématique simplifiée de l'écoulement aube à aube. Celle-ci prend en compte les données géométriques fournies par les constructeurs ou les logiciels de conception globale. Cette dernière démarche assure une liaison très efficace dans le cadre de l'avant-projet des turbomachines où, dans une première approche d'optimisation, la géométrie des pales est introduite de manière très simple. Les résultats obtenus semblent très cohérents en débit nominal mais également en débit partiel comme le montrent les comparaisons qualitatives avec des résultats d'essais.

Es wird gezeigt, dass die angestrebte Steuerung der Lastverteilung auf Pilotmeißel und Erweiterungswerkzeug durch den Einsatz eines hydraulischen Thrusters im Pilotstrang erreicht werden kann. Das zur Steuerung bestehende operative Fenster einer solchen Bohrgarnitur ist jedoch im Allgemeinen klein und bedarf für jeden Einsatzfall einer detaillierten Vorausplanung. Ein entsprechender Berechnungsansatz zur Simulation der Vorgänge in einer komplexen Bohrgarnitur mit schaltbarem Erweiterungswerkzeug wurde entwickelt und getestet. Er stützt sich auf die Bingham-Gleichung für die Bohrgeschwindigkeit, die für die speziellen Belange der vorliegenden Untersuchung modifiziert wurde. Die Einflüsse individueller operativer und konstruktiver Parameter auf das Steuerverhalten der komplexen Bohrgarnitur wurden eingehend untersucht. Die Auswertung der Ergebnisse führte zu allgemeinen Planungs- und Einsatzempfehlungen.

Der Zusammenhang zwischen der Zerkleinerung und der Verdichtung eines Gutbetts bei einmaliger Beanspruchung bis zu einem Druck von 1132 MPa wurde in einer geschlossenen und in seitlich offenen Konfigurationen untersucht. Das Untersuchungsmaterial Kalkstein wurde durch die Zugabe von n-Hexansäure in seinen schüttgutmechanischen Eigenschaften verändert. Es zeigte sich eine direkte Proportionalität der durch den Zuwachs der spezifischen Oberfläche charakterisierten Zerkleinerung von der Verdichtung des Gutbetts. Dieser Zusammenhang ist nahezu unabhängig von einer seitlichen Öffnung der Drucktöpfe oder der Zugabe der n-Hexansäure. Der Zusatzstoff fördert im geschlossenen Drucktopf die Verdichtung, und die Zerkleinerung findet schon bei niedrigeren Pressungen statt. In den seitlich offenen Drucktöpfen wird vornehmlich die Verdrängung aus dem Beanspruchungsraum durch den Zusatz beeinflusst. Für eine große Zerkleinerung während einer einzelnen Beanspruchung muss möglichst viel Material hoch verdichtet werden.

Techn. Hochsch., Diss., 2003--Aachen.

Techn. Hochsch., Diss., 2004--Aachen.

L'intérêt croissant pour l'intensification des procédés a conduit à l'avènement d'un nombre conséquent de nouvelles technologies. Le projet ANR PROCIP qui a financé cette thèse a pour but de développer un logiciel d’aide à la décision pour aider l’utilisateur industriel dans son choix de technologie optimale pour une application donnée. La méthodologie globale de discrimination des technologies vis-à-vis d’un système réactif est basée sur l’utilisation d’une base de données technologique et sur le calcul de critères de choix. Elle nécessite une bonne connaissance du comportement hydrodynamique des appareils et de leurs performances en termes de transfert de chaleur et de matière. Dans cet objectif, les travaux présentés ici portent notamment sur l’étude du comportement hydrodynamique de milli-réacteurs échangeurs industriels. Des méthodologies expérimentales et numériques de caractérisation ont été mises au point. Elles ont permis d’obtenir des corrélations pour l’estimation des pertes de charge, des coefficients de dispersion axiale et des temps de mélange pour plusieurs milli-réacteurs en fonction des conditions opératoires et de la géométrie des appareils. En outre, une nouvelle méthode numérique est proposée pour la détermination des coefficients de dispersion axiale et des temps de mélange. Elle est appliquée pour prédire l’effet de l’extrapolation des caractéristiques géométriques des appareils sur ces propriétés. Dans une dernière partie, l’impact de la dispersion axiale sur le taux de conversion et la sélectivité de différents schémas de synthèses chimiques est discuté. / The interest for process intensification has leaded to the emergence of a wide panel of new technologies. The aim of the ANR PROCIP collaborative project which has funded this work is to develop a new software program including a methodology for process choice focused on intensified technologies. The global methodology of discrimination between the different technologies with respect to a given reactive system is based on the use of an equipment database and on the evaluation of criterion of choice. This methodology implies a good knowledge of the hydrodynamics of the different reactors and their mass and thermal transfer performances. The purpose of the present work is to develop experimental and numerical methodologies for the hydrodynamic characterization of different industrial milli-heat-exchangers reactors. Pressure drop, mixing time and axial dispersion coefficient correlations are given as function of the operating conditions and the geometrical parameters of the reactors. In particular, a new numerical method using CFD computation for the determination of axial dispersion coefficients and mixing times is presented. This method is used to predict the effect of the scale-up of the geometrical characteristics of an intensified reactor on its hydrodynamic performances. Finally, the impact of axial dispersion on the conversion rate and the selectivity for different chemical synthesis schemes is discussed

La tomographie par émission de positrons est une technique d’imagerie nucléaire utilisant des noyaux radioactifs. Elle est utilisée dans le domaine clinique et préclinique. Cette dernière nécessite l’utilisation de petits animaux, comme la souris. Comme en imagerie clinique, l’objectif est d’obtenir le meilleur signal avec la meilleure précision spatiale possible. Cependant, un rapport d’échelle homme-souris suggère une résolution inférieure à 1 mm3. Un imageur conventionnel est constitué de modules de détection entourant le patient, orientés radialement. Cette approche lie efficacité et résolution spatiale. Ce travail concerne l’étude de la géométrie axiale. Les éléments de détection sont ici orientés parallèlement à l’objet. Ceci limite la corrélation entre efficacité de détection et résolution spatiale, et ainsi permet d’obtenir une haute résolution et haute sensibilité. La simulation de prototypes a permis d’envisager une résolution spatiale moyenne inférieure au millimètre et une efficacité de 15 ou 40% selon l’extension axiale. Ces résultats permettent de présager de bonnes perspectives en imageries préclinique et clinique. / Positrons emission tomography is a nuclear imaging technics using nuclear decays. It is used both in clinical and preclinical studies. The later requires the use of small animals such as the mouse. The objective is to obtain the best signal with the best spatial resolution. Yet, a weight ratio between humans and mice indicates the need of a sub-millimeter resolution. A conventional scanner is based on detection modules surrounding the object to image and arranged perpendicularly. This implies a strong relationship between efficiency and spatial resolution. This work focuses on the axial geometry in which detection modules are arranged parallel to the object. This limits the relationship between the figures of merit, leading to both high spatial resolution and efficiency. The simulations of prototypes showed great perspectives in term of sub-millimeter resolution with efficiencies of 15 or 40% according to the scanner’s axial extension. These results indicate great perspectives for both clinical and preclinical imaging.

Les protéines fibreuses (kératine, élastine, collagène, fibroïne…) représentent 1/3 des protéinesconstitutives des mammifères et des oiseaux. Ce sont des protéines qui ont une fonction de protection et/oumécanique. La soie apparait comme le système le plus « simple » car elle est principalement constituée demotifs de répétition à base d’alanine et de glycine, deux petits acides aminés. Certaines soies présentent despropriétés mécaniques comparables ou supérieures à celles des fibres synthétiques et seraient susceptiblesd’être de nouveau largement utilisées dans des applications techniques (par exemple biomédicales) si lavariabilité de leurs propriétés était maîtrisée. Ce travail porte sur la structure des soies grèges ou décreuséesde Bombyx mori (ver à soie domestique), de Nephila madagascariensis (araignée sauvage, fibre sansenveloppe de séricine), de Bombyx mori génétiquement modifié (incluant un gène de Nephila) et sur unesoie recombinante 4RepCT (Escherichia coli). La soie est analysée par spectrométrie Raman (et IRTF) ettraction uni-axiale, ainsi que par le couplage de ces méthodes. L’analyse de la région des bas nombresd’onde en spectroscopie Raman a permis de caractériser des régions ordonnées de 2 à 3 μm de long etdistantes d’environ 60 μm. Il s’agit de la première mise en évidence d’une hétérogénéité de structure de lasoie. Le couplage avec la traction uni-axiale montre une sollicitation de ces régions ordonnées sousdéformation, suggérant une organisation de la soie selon le modèle de Prevorsek, c’est à dire qu’une mêmechaîne macromoléculaire appartient à la fois à des régions amorphes et à des régions ordonnées. L’étudestatistique des propriétés mécaniques de la soie de ver et d’araignée montre une grande distribution, maisune bonne stabilité dans le temps (dizaines d’années). La modification génétique ne procure pasd’amélioration des propriétés mécaniques de la fibre, seulement une légère diminution de la variabilité.Diverses stratégies sont mises en oeuvre pour tenter d’échapper à cette variabilité : production bactérienne,solubilisation de la soie et régénération sous forme de films. Le rôle de l’eau lors de la biosynthèse de lasoie, ainsi que l’effet de divers paramètres (filtration, pH, séchage…) lors de la préparation des films ont étéétudiés. Nous avons pu confirmer que la présence d’agrégats de protéines favorise l’organisation dans lesfilms et 2 types de films ont donc été préparés. Les films les plus amorphes présentent les propriétésmécaniques les plus intéressantes, même si elles n’atteignent de quelques % de celles des fibres. Lafabrication de composites à matrice de soie régénérée renforcée par des fibres de soie permet d’augmenterla résistance et la déformation à rupture. Ces premiers résultats sont encourageants pour le développementde matériaux composites fibres de soie/matrice de soie régénérée. / Fibrous proteins (keratin, elastin, collagen, fibroin ...) make up to one third of the proteins ofmammals and birds. They are structural proteins with a protective and/or mechanical function. Silk appearsto be the ‘simplest’ model because it mainly consists of two small amino acids residues (alanine andglycine). Some silks have comparable or superior mechanical properties compared to those of syntheticfibres and could be used in technical applications (e.g. biomedical) if the variability of their properties canbe controlled. This work focuses on the structure of silks from: Bombyx mori (domestic silkworm)degummed or not, Nephila madagascariensis (wild spider, no sericin coating), GM Bombyx mori (includinga gene of Nephila) a recombinant spider silk 4RepCT (Escherichia Coli). Silk is analyzed by Ramanspectroscopy (and FTIR), uni-axial tensile testing, and also by the coupling of these methods. The analysisof the low wavenumbers region in Raman spectroscopy allowed the characterization of ordered regions of 2to 3 microns separated by about 60 microns. This is the first evidence of the heterogeneous structure ofsilk. Coupling with the uni-axial tensile test shows that these ordered regions are stressed under macroscopicdeformation, suggesting silk organization according to Prevorsek’s model, i.e. that the samemacromolecular chain belongs to both amorphous and ordered regions. The statistical study of themechanical properties of silkworm and spider silks shows great dispersion, but a good stability over time(decades). Genetic modification does not improve the fibres mechanical properties but a slight decrease intheir variability. Various strategies have been investigated to control the variability: bacterial production,solubilization of silk and films regeneration. The role of water in silk biosynthesis, as well as the effect ofvarious parameters (filtration, pH, drying ...) during the preparation of the films were studied. It wasconfirmed that the presence of protein aggregates promotes the organization in film and two types of filmswere prepared. The most amorphous ones have the most interesting mechanical properties, though only afew percent of those from the starting fibres. The fabrication of regenerated silk matrix compositesreinforced by silk fibres increases the strength and strain to failure. These initial results are encouraging forthe development of silk fibres/regenerated silk matrix composite materials.

Der Zusammenhang zwischen der Zerkleinerung und der Verdichtung eines Gutbetts bei einmaliger Beanspruchung bis zu einem Druck von 1132 MPa wurde in einer geschlossenen und in seitlich offenen Konfigurationen untersucht. Das Untersuchungsmaterial Kalkstein wurde durch die Zugabe von n-Hexansäure in seinen schüttgutmechanischen Eigenschaften verändert. Es zeigte sich eine direkte Proportionalität der durch den Zuwachs der spezifischen Oberfläche charakterisierten Zerkleinerung von der Verdichtung des Gutbetts. Dieser Zusammenhang ist nahezu unabhängig von einer seitlichen Öffnung der Drucktöpfe oder der Zugabe der n-Hexansäure. Der Zusatzstoff fördert im geschlossenen Drucktopf die Verdichtung, und die Zerkleinerung findet schon bei niedrigeren Pressungen statt. In den seitlich offenen Drucktöpfen wird vornehmlich die Verdrängung aus dem Beanspruchungsraum durch den Zusatz beeinflusst. Für eine große Zerkleinerung während einer einzelnen Beanspruchung muss möglichst viel Material hoch verdichtet werden.