Parmi les procédés de mise en forme de pièces industrielles, la métallurgie des poudres autorise une haute cadence de production avec une faible perte de matière première. L'élaboration de composants multi-matériaux par compression et frittage permet de minimiser le nombre d'étapes de conception afin de combiner des propriétés complémentaires. L'objet de cette thèse est l'étude d'un procédé de compression innovant qui peut augmenter la cadence de production et diminuer les contraintes sur l'outillage : la CGV (compression grande vitesse), et de l'appliquer à la mise en forme de pièces multimatériaux. Une presse à grande vitesse a été développée au laboratoire afin d'étudier l'influence de la CGV sur deux couples de matériaux : un couple base Fe / base WC, associant dureté et ténacité, un couple Acier 1.4313 / Stellite 6 associant résistance mécanique et résistance à la corrosion. Des modélisations numériques des procédés de compression conventionnelle et CGV ont été réalisées dans le but de mieux analyser les phénomènes observés et de prévoir le comportement en compression de plusieurs poudres simultanément. Ce travail aboutit à des recommandations pour la mise en oeuvre de la compression de composants multi-matériaux et met au jour quelques caractéristiques de la CGV.

Quelques mots sur le contexte général de l'étude La physique des hautes pressions, et particulièrement la mesure des équations d'état, s'est développée pour répondre aux besoins d'autres disciplines où la connaissance quantitative du comportement de la matière fortement comprimée est fondamentale. Ainsi, en géophysique, la compréhension de la structure interne de la terre1 dépend de l'équation d'état du fer et de ses propriétés physiques 2 . Une situation similaire se rencontre en planétologie pour d'autres éléments (structure de Jupiter et équation d'état de l'hydrogène3 , structure d'Uranus et équation d'état de l'eau4 ...). Plus généralement, l'équation d'état des matériaux constituant un objet astrophysique intervient nécessairement dans l'étude théorique de sa structure interne pour fermer le système des équations de l'hydrostatique5 . Les premières méthodes d'étude étaient des méthodes de compression statiques, telles-que les cellules à enclumes de diamant. Bien que ces méthodes connaissent actuellement des améliorations qui en étendent le domaine d'application, leurs limites (faible pression maximale, caractère isotherme de la compression) ont poussé au développement de voies nouvelles. Les ondes de choc générées par laser se sont affirmées comme un outil privilégié pour ces recherches. Depuis l'arrêt des essais nucléaires (dont la contribution à la mesure d'équations d'état est résumée dans les articles de Ragan III 6 du côté américain et Trunin7 du côté russe), cette méthode est celle qui permet d'atteindre les pressions les plus élevées (750 Mbar en 1993 à Livermore, par collision de feuilles d'or 8 ). Si cette possibilité existe depuis le développement de grands lasers de puissance destinés à la recherche sur la fusion par confinement inertiel, son emploi pour des mesures précises est récent 9 . Ceci n'est en effet devenu envisageable que grâce à des travaux préalables sur les conditions indispensables de qualité du choc : l'introduction du lissage optique pour assurer l'uniformité du choc, l'étude de sa stationnarité et du préchauffage. Il s'agit donc d'un domaine encore imparfaitement exploré, et les matériaux à étudier sont nombreux. Parmi ceux-ci, les matériaux poreux revêtent un caractère particulier et cette thèse s'attache à la mesure de leur équation d'état. L'étude des matériaux poreux (" mousses ") à haute pression est effectuée en vue de leurs nombreuses applications, dans le domaine de la fusion par confinement inertiel, des expériences d'astrophysique en laboratoire, aussi bien que dans le but d'une meilleure compréhension fondamentale de ces matériaux exotiques dans des conditions extrêmes. Dans le cadre de la fusion par confinement inertiel, les mousses plastiques sont employées dans certains schémas de cibles (en attaque directe) ou pour le remplissage de cavités (en attaque indirecte). Elles présentent en effet des propriétés intéressantes du point de vue hydrodynamique, et pour le lissage thermique des inhomogénéités d'éclairement 10,11 . L'objectif de la fusion par confinement inertiel est de déclencher l'ignition de réactions de fusion thermonucléaire en comprimant une cible constituée d'un mélange de deutérium et de tritium. Dans le scénario dit d'attaque directe , on utilise l'ablation des couches extérieures de la cible sphérique par un éclairage laser pour engendrer par réaction des ondes de chocs convergeant en son centre afin d'y créer les conditions de température et de densité propres à l'allumage des premières réactions de fusion. Celles-ci doivent alors déposer suffisamment d'énergie, et le mélange autour du point chaud doit être suffisamment dense, pour que la combustion se propage à toute la cible. Les instabilités hydrodynamiques amplifiant les moindres irrégularités de l'onde de choc, il est indispensable pour la réussite de cette méthode d'avoir le dépôt d'énergie le plus homogène possible. En complément aux méthodes optiques, l'emploi des mousses s'est avéré une solution intéressante. En effet, revêtir une cible de mousse de faible densité permet de créer très rapidement un plasma surcritique (c'est-à-dire dans lequel la lumière du laser ne peut se propager) de taille importante (comparable à l'épaisseur de la mousse). A travers cette zone, l'énergie est transmise par conduction thermique jusqu'au front d'ablation où le choc est engendré. C'est essentiellement la conduction thermique latérale qui va diffuser l'énergie et permettre le lissage effectif de son profil au front d'ablation, c'est-à-dire son " empreinte " sur l'hydrodynamique. Pour une comparaison fiable avec les schémas de cibles concurrents, tels ceux utilisant un ablateur de beryllium, actuellement privilégiés 12 , il est nécessaire de bien connaître leurs propriétés, et notamment leur équation d'état. En effet, le choix final et l'optimisation de la cible sont effectués essentiellement sur la base de simulations hydrodynamiques, dont la validité dépend notamment de celle des équations d'état utilisées. Dans le cadre des expériences d'astrophysique en laboratoire, les mousses plastiques offrent un moyen de simuler les milieux de faible densité relative. Elle peuvent être utilisées par exemple comme analogue d'atmosphères stellaires ou du milieu interstellaire. On citera notamment les expériences de Drake et al. 13,14 et Benuzzi et al. 15 , simulant l'explosion d'une supernova. L'intérêt majeur des expériences réalisables actuellement avec des lasers intenses semble résider dans la validation des codes hydrodynamiques utilisés par les astrophysiciens 16 . Une comparaison détaillée des résultats numériques et des résultats expérimentaux demande à nouveau une bonne connaissance de l'équation d'état des matériaux utilisés comme analogues des milieux astrophysiques. Du fait de leur faible densité, les mousses plastiques présentent également un intérêt dans le cadre d'expériences de mesure d'équation d'état d'autres matériaux par choc laser 17 : Leur emploi comme ablateur permet d'atteindre des pressions de choc élevées grâce au phénomène de désadaptation d'impédance, tout en minimisant le préchauffage radiatif du fait de leur faible numéro atomique. Enfin, une bonne connaissance de l'équation d'état suppose la capacité d'explorer un large domaine de l'espace des phases. Or, tous les états d'un matériau accessibles avec une onde de choc se situent sur une même courbe (courbe d'Hugoniot). Afin de surmonter cette limitation, plusieurs approches sont utilisées. On peut par exemple avoir recours à des chocs multiples 18 , pour se rapprocher de la courbe de compression isentropique du matériau, ou mesurer sa détente à partir d'un état sous choc19 . Une autre voie consiste à partir d'un état différent du matériau, soit en le comprimant préalablement par une méthode statique, soit, pour partir d'une densité initiale réduite, en utilisant un matériau poreux20 . L'étude des matériaux poreux s'inscrit donc dans le cadre général de l'exploration d'états exotiques de la matière. Etat des connaissances avant la thèse Lorsque nous avons entrepris cette étude les équations d'état disponibles pour les mousses plastiques reposaient sur des résultats expérimentaux très peu nombreux, à relativement basse pression (kbar), obtenus à l'aide de canons à gaz. Il s'agit essentiellement des travaux de Holmes 21 , fournissant un seul point de mesure sur la polaire de choc d'une mousse de polystyrène de 139 mg/cm3 , à 40 kbar. L'apparition récente de méthodes précises de mesure d'équation d'état à l'aide d'ondes de choc générées par laser 9 permettait donc d'envisager leur application au cas des mousses plastiques, dans un domaine encore inexploré de pressions et températures.

An extremely important area that has enabled or will enable many of the digital video services and applications such as VideoCD, DVD, DVC, HDTV, video conferencing, and DSS is digital video compression. The great success of digital video compression is mainly because of two factors. The state of the art in very large scale integrated circuit (VLSI) and a considerable body of knowledge accumulated over the last several decades in applying video compression algorithms such as discrete cosine transform (DCT), motion estimation (ME), motion compensation (MC) and entropy coding techniques. The MPEG (Moving Pictures Expert Group) standard reflects the second factor. In this thesis, MPEG standards are discussed thoroughly and interpreted, and a VLSI chip implementation (CMOS 0.35�� technology and 3 layer metal) of a variable length decoder (VLD) for MPEG applications is developed. The VLD developed here achieves high performance by using a parallel and pipeline architecture. Furthermore, MPEG bitstream patterns are carefully analyzed in order to drastically improve VLD memory efficiency. Finally, a special clock scheme is applied to reduce the chip's power consumption. / Graduation date: 1998

Until now the topic of motion estimation, as used in video compression, has been dominated by search methodologies which are modifications of an exhaustive search. This research takes a completely new approach by applying two evolvable search algorithms, the Genetic Algorithm and the Genetic Program, to the area of motion estimation. The main purpose of this research is to determine the applicability of evolvable search methods to the topic of motion estimation. Several methods are studied: in the first application, a Genetic Algorithm is used to determine individual motion vectors one at a time, while the second method explores the use of a Genetic Algorithm to search for all of the motion vectors to correlate two frames simultaneously. To reduce the number of motion vectors required, Genetic Programming is applied to variable block size motion estimation. Finally, this work is expanded by applying it to region motion estimation, which is not restricted to using square or rectangular motion blocks. / Graduation date: 1998

The compressive behavior of continuous fiber composites is not as well understood as their tensile behavior because research and industrial applications have until recently focused on the latter. Furthermore, most theoretical and experimental studies on the compression of composites have examined the case of unidirectional specimens with fibers along the loading direction (0�� fibers). While this is a logical approach since it isolates the failure mode specific to this geometry (kinking), the study of multidirectional laminates is essential because these are used in all practical applications. Few theories model the compressive behavior of multidirectional laminates. None of the theories account for the stress field or the sequence and interaction of the various observed failure modes (kinking, delamination, matrix failure) specific to the multidirectional configuration. The principal objective of this investigation is to construct a realistic theory to model the compressive behavior of multidirectional composites. Compression experiments have repeatedly shown that the initial failure mode was in-plane kinking of 0�� fibers initiated at the edges of the specimens. We decided to base our compressive failure theory upon interlaminar stresses because in multidirectional laminates these are known to exist in a boundary layer along the edges. This required development of an analytical theory giving the amplitude of these stresses at the free edges. We then incorporated these stresses into a new general microbuckling equation for 0�� fibers. The global laminate failure strain was determined through several fiber and matrix failure criteria. Theoretical predictions were compared with experimental results obtained from compression testing of graphite/thermoplastic laminates with the same ply sequence but different off-axis ply angles. The theory correlated well with experiments and confirmed that in-plane kinking was the critical failure mode at low and medium angles, while revealing that out-of-plane buckling was responsible for failure at high angles. Furthermore, the theory correctly predicted the sequence of various fiber and matrix failure modes. / Graduation date: 1997

The Discrete Cosine Transform is used in many image and video compression standards. Many methods have been developed for efficiently computing the Discrete Cosine Transform including flowgraph algorithms, distributed arithmetic and two-dimensional decompositions. A new architecture based on distributed arithmetic is presented for computing the Discrete Cosine Transform and it's inverse. The main objective of the design is to minimize the area of the VLSI implementation while maintaining the throughput necessary for video and image compression standards such as MPEG and JPEG. Several improvements have been made compared to previously published distributed arithmetic architectures. These include elimination of four lookup tables and implementation of the lookup tables using logic instead of ROM. A model of the proposed architecture was written in C. The model was used to verify the accuracy of the architecture and to do JPEG compression on a series of test images. Behavioral simulations were performed with a hardware model written in the Verilog hardware description language. These behavioral simulations verify that the hardware implementation matches the C model. The model was synthesized using the Synopsis synthesis tool. The gate count and clock rate of the design were estimated using the synthesis results. / Graduation date: 1997

A VLSI system for image compression based on two dimensional discrete cosine transform (2-D DCT) is designed and its performance is estimated. The focus is mainly on the reduction of power consumption and a reasonable speed. A 2-D DCT algorithm called row-column decomposition is chosen for the VLSI design of the system. Then a modified power saving architecture is proposed based on the property and purpose of image compression. Several methods, including the use of low power library cells and low voltage (Vdd=1.5v), are used to achieve the goal of power reduction. Techniques that reduces power, such as ordering of input signals and common term sharing, are applied to the design of the system. These techniques and methods span from algorithm, architecture, logic style and circuit. In addition to using standard cells, some custom cells are also created. The control, timing and synchronization circuitry is detailed in the design of the system. HSPICE simulation shows that the designed 2-D DCT system can operate at more than 20MHz for 8 by 8 image blocks using 1.2u CMOS technology. Based on the effective switched capacitances provided by library cell data sheets, power consumption performance is estimated. The system consumes about 17mW at the maximum speed and the specified supply voltage. Comparisons to other implementations show that the designed system exceeds in power performance. / Graduation date: 1996

Thesis (M.S.)--Baylor University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 98).

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2006. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xii, 146 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 134-146).

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2006. / Vita. Includes bibliographical references.