La difficulté majeure de la modélisation numérique par éléments finis des empilements de tôles contenant des défauts d’isolement réside dans le facteur multi-échelle (stator, courts-circuits et vernis isolants). En effet, cet important facteur d’échelle reste un défi pour la raison principale que la finesse de représentation dépend du nombre d’éléments utilisés, ce qui implique des tailles mémoires et des temps de calculs excessifs rendant la réalisation d’un maillage adapté à l’échelle de chaque milieu irréalisable. Ainsi, l’objectif de ce travail a été de modéliser des empilements de tôles contenant des défauts de type courts-circuits entre tôles avec précision tout en ayant des temps de calcul acceptables. Cela, en homogénéisant des volumes ne nécessitant pas forcément une grande précision et en laissant telles quelles les zones où se trouvent des défauts avec une modélisation fine. La difficulté se situe au niveau du couplage entre les parties homogénéisées et les matériaux hétérogènes. L’approche de couplage développée nous permet d’obtenir directement le régime permanent et de prendre en compte la nature non-linéaire des tôles ferromagnétiques. L’approche de couplage a été validée à partir de résultats issus d’une modélisation classique en considérant des défauts sous différentes conditions. Une modélisation thermique a également été développée pour nous permettre d’estimer l’élévation de température d’un défaut. Les résultats de notre approche de couplage montrent une bonne concordance et démontrent la capacité de l’approche à modéliser un empilement de tôles contenant des défauts avec précision tout en réduisant les temps de calculs. / The major difficulty to model lamination stacks with defects using finite element method is the multi-scale nature of lamination stacks. Indeed, this important scale factor stays a challenge, because of the fineness of the representation that depends on the number of elements used, which implies memory sizes and excessive computation times making the realization of a fine mesh adapted to the scale of each subdomain unworkable. Thus, the objective of this work was to model lamination stacks containing short-circuit with precision with an acceptable number of unknowns and computation times, by homogenizing volumes that do not necessarily require great precision and leaving subdomains containing defects with fine modeling. The difficulty of this approach is the coupling between the homogenized parts and the heterogeneous materials. The coupling approach allows us to directly obtain the steady state and takes into account the non-linear nature of the ferromagnetic laminations. The coupling approach has been validated by comparing its results to a classical approach without homogenization, especially considering defects under different conditions. Thermal modeling has also been developed to estimate the temperature rise of a defect. Comparing the results of our coupling approach with a conventional approach shows good agreement. These results demonstrate the ability of the proposed coupling approach to model a lamination stacks with defects accurately with computation time reduction.

Dans un souci de démontrer l'intégrité de l'ensemble des crayons composant les assemblages combustibles utilisés dans les centrales nucléaires, EDF R&D développe depuis plusieurs années le code de calcul CYRANO3. Ce dernier a pour but principal de modéliser le comportement du combustible nucléaire en condition normale et incidentelle par une description "1,5D" du crayon. Cette thèse, fruit d'une collaboration entre EDF R&D, le CEA et l'Université de Bourgogne, s'inscrit dans une démarche d'intégration dans CYRANO3 du phénomène de corrosion interne de la gaine qui pourrait influer sur le comportement de concepts de couples pastille-gaine à l'étude chez EDF. En effet, lors de la combustion en réacteur nucléaire à eau pressurisée (REP), le gonflement de la pastille associé au fluage en compression de la gaine conduit à la fermeture du jeu pastille-gaine et à l'établissement d'un contact fort. Conjointement à l'évolution de ce contact, une couche de zircone d'environ 10 µm d'épaisseur se développe en face interne de gaine, d'abord localement, puis s'étend de plus en plus. D'après les examens métallographiques, il apparaît que c'est à cause de cette couche de zircone que la pastille et la gaine adhèrent à fort taux de combustion, constituant le phénomène de corrosion interne.\\L'objectif principal de cette thèse est d'identifier les mécanismes prépondérants qui mènent, après formation, à la croissance de cette couche, dans l'optique d'apporter une aide à l'analyse de différents couples pastille-gaine. Pour cela, il s'avère pertinent, dans un premier temps, d'utiliser un modèle thermodynamique couplant la mécanique et la diffusion d'oxygène dans la gaine, afin de simuler les interactions mécano-chimiques pastille-gaine qui accompagnent le développement de la couche de zircone interne. Il apparaît que le rôle des contraintes mécaniques est surtout lié aux propriétés de la gaine et non à l'interaction mécanique entre la pastille et la gaine.\\Un composant informatique est ensuite créé. Il permet de simuler la cinétique de croissance de zircone interne, basée sur une transposition 1D de la modélisation précédente, ainsi que la migration balistique des produits de fission. Associé à l'environnement de calcul thermochimique d'EDF R&D, qui intègre un code de neutronique et un code de thermochimie, il est utilisé en post-traitement de CYRANO3 pour analyser 3 concepts de gainage industriel (gaine standard, gaine pré-oxydée, gaine avec liner) dans leurs conditions de fonctionnement normal en REP vis-à-vis du phénomène de corrosion interne. Les résultats obtenus montrent l'intérêt d'analyser finement les comportements mécaniques et chimiques de l'interface pastille-gaine afin de différencier ces 3 concepts de gaine vis-à-vis de leurs propriétés d'adhérence avec la pastille. Cette étude ouvre ainsi la porte à des investigations expérimentales plus poussées ainsi qu'à l'enrichissement de la modélisation proposée. / Pas de résumé en anglais.

L’acier 55Cr3 est mis en œuvre dans la fabrication des barres stabilisatrices cambrées (BSC) utilisées dans l’industrie automobile. Le procédé consiste en un cintrage à chaud suivi d’un traitement thermique de trempe/revenu. Les barres ainsi mises en forme subissent ensuite un grenaillage de précontrainte avant peinture et livraison au client final. L’objectif de ce travail est de fiabiliser cette fabrication en vue de garantir des performances optimales quelle que soit la provenance de l’acier. Deux lots d’acier de nuance 55Cr3 élaborés respectivement par la filière électrique et la filière fonte ont été caractérisés métallurgiquement et mécaniquement à chaque étape de la fabrication. Les résultats indiquent une légère différence de trempabilité, conduisant à des écarts inférieurs à 5% de la limite élastique à l’issue du revenu. Le nombre de cycles à rupture d’éprouvettes sollicitées en traction uniaxiale et en torsion est bien corrélé avec les limites élastiques, contrairement aux résultats obtenus sur BSC sur banc de fatigue représentatif des sollicitations de service. L’évaluation des contraintes résiduelles par diffraction des rayons X met en évidence une différence de réponse au grenaillage, qui a été reliée à la microstructure initiale, à réception de l’acier. Un modèle numérique de couplage métallo-thermo-mécanique permettant de simuler le formage des BSC et tenant compte des transformations de phase liées à la trempe a été développé. Ce modèle permet de mettre en évidence l’influence des paramètres matériaux, du process et géométriques et de calculer les contraintes résiduelles introduites par l’opération de trempe. Ceci contribue à l’amélioration de la fiabilité. / 55Cr3 steel grade is used for the manufacturing of stabilizer bars in the automotive industry. Steps in the process are hot bending followed by quench and tempering. After such forming, the bars are submitted to shotpeening before painting and final customer delivering. This work aims at improving the manufacturing reliability in order to get the best performance whatever the steel supply.In this purpose, the microstructure and mechanical properties resulting from each step of the manufacturing process have been characterized for two batches of bars made of 55Cr3 steel grade respectively elaborated by blast furnace route and by electric arc furnace route. A slight difference in quenchability has been found, which is responsible for a 5% variation in the yield strength. Samples fatigue tested under uniaxial tensile stress and torsional stress have reached an amount of cycles to failure that is in agreement with the respective yield strength. Different results have been obtained by fatigue testing complete manufactured bars under representative complex service stresses. The determination of residual stresses by X-ray diffraction shows that both steels respond differently to shotpeening, which results from differences in the as-received microstructure.A metallo-thermo-mechanics coupling model based on finite element method has been created which takes into account phase transformations during the quenching process. This model can simulate the forming process of stabilizer bar, in order to analyze the influence of material properties, processing parameters and sample geometry, to calculate the residual stresses induced by the quenching process, and improve process reliability.

L'objectif initial de cette thèse est l'interprétation d'expériences de relaxation en Résonance 1 Magnétique Nucléaire (Nuclear Magnetic Relaxation Dispersion) réalisées sur des solutions aqueuses d'U4+, :NpO+2 et PuO²+2 tous de configuration électronique f². Les solutions de Neptunyle(V) et de Plutonyle(VI) présentent, de façon étonnante. une relaxivité nettement supérieure à celle mesurée pour l'Uranium(IV). Il est envisageable que ce soit dü à des temps de relaxation électronique différents. Cette hypothèse a été examinée en comparant les spectres électroniques de ces trois composés calculés avec une méthode à 2 étapes SOCI (Spin~Orbit Configuration~lnteraction) en phases gazeuse et aqueuse. Les effets de la corrélation électronique (traitée dans une première étape) et de la relaxation spin~orbite (traitée dans la seconde étape) ont été étudiés en détails. Un des défis actuels de la chimie quantique est de pouvoir étudier des systèmes de taille croissante afin d'utiliser des modèles de plus en plus réalistes tout en ne négligeant pas les effets de la corrélation électronique. La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT). a été créée à cette fin. Cependant son utilisation sur des systèmes comprenant des actinides est sujette à controverse. Ce point a été discuté dans le cadre de l'élucidation du mécanisme d'échange de molécules d'eau entre les première et deuxième sphères d'hydratation de l'Uranyle(VI). Le troisième et dernier projet porte sur l'analyse de spectres d'absorptions d'Uranyle(V) complexé. Les spectres électroniques de UO2+ et [UO2(CO3)3]5- ont été calculés afin de quantifier l'influence des ligands carbonate sur le spectre de l'Uranyle(V). / The framework of this PhD is the interpretation of Nuclear Magnetic Relaxation Dispersion experiments performed on solvated U4+, NpO2+ and PuO²2+, which aIl have a f² configuration. Unexpectedly the two actinyl ions have a much higher relaxivity than U4+,. One possible explanation is that the electronic relaxation rate is faster for Uranium(IV) than for the actinyl ions. We address this problem by exploring the electronic spectrum of the three compounds in gas phase and in solution with a two-step SOCI (Spin~Orbit Configuration~Interaction) method. The influence of electron correlation (treated in the first step) and spin~orbit relaxation effects (considered in the second step) has been discussed thoroughly. Solvent effects have been investigated as well. Another issue that has been questioned is the accuracy of Density Functional Theory for the study of actinide species. This matter has been discussed by comparing its performance to wave-function based correlated methods. The chemical problem chosen was the water exchange in [UO²+2 (H2O)5]. We looked at the associative and at the dissociative mechanisms using a model with one additional water in the second hydration sphere. The last part of the thesis dealt with the spectroscopy of coordinated Uranyl(V). Absorption spectrum of Uranyl(V) with various ligands has been recorded. The first sharp absorption bands in the Near-Infrared region were assigned to the Uranium centered 5f-5f transitions, but uncertainties remained for the assignment of transitions observed in the Visible region. We computed the spectra of naked U02+ and [UO2(CO3)3]5- to elucidate the spectral changes induced by the carbonate ligands.

Ce document présente les étapes de fabrication ainsi que la caractérisation d'un coupleur optique composé de deux guides d'ondes d'indice de réfraction éloigné. Le guide d'ondes avec le plus fort indice de réfraction est en Silicium (Si) d'indice de réfraction de 3,44 et celui de plus faible indice est fait de SU-8(TM) dont l'indice de réfraction est de 1,565. La principale caractéristique du coupleur est sa géométrie. Le couplage se fait par une approche progressive des deux guides d'ondes. Le guide d'onde de SU-8(TM) progresse vers le guide de Si en empruntant un rayon de courbure constant dans la zone de couplage pour finalement superposer le guide de Si lorsque les parcours optiques sont parallèles. Par l'approche progressive, le transfert optique se fera de façon adiabatique. Une étude numérique a montré qu'il était possible d'atteindre un coefficient de couplage de plus de 30%. Bien que les résultats expérimentaux ne soient pas aussi encourageants, ils montrent la présence non négligeable de couplage.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’objectif de ce travail consiste à accroître la connaissance sur le thermoformage du verre. Ce procédé, largement mis en œuvre par le CERFAV, est basé sur la déformation du verre au sein d’un four électrique radiant sous l’effet de la température. Deux axes de travail ont été identifiés : le développement d’un outil de simulation numérique, et la conception d’un banc expérimental original. D’un point de vue mécanique, le modèle viscoélastique rhéologique choisi permet de décrire le comportement du verre successivement élastique linéaire, viscoélastique puis visqueux, de l’ambiance jusqu’à 800°C. D’un point de vue thermique, le couplage de la conduction avec le rayonnement, validé pour des cas tests issus de la littérature, a été appliqué dans des conditions similaires au thermoformage sans déformation. Pour ce faire, le code radiatif RAD2D développé au LEMTA a été généralisé au verre et implémenté dans le logiciel MSC MARC©. La phase expérimentale a été marquée par la conception et le développement d’un banc d’essais original autour d’un four de thermoformage. Les mesures sans contact de déplacement vertical et de température de la face supérieure du verre ont ainsi été comparées qualitativement aux résultats numériques. Par ailleurs, le four a fait l’objet d’un protocole de qualification (température et flux) qui permettra d’affiner la modélisation. En parallèle, une campagne de détermination des propriétés thermomécaniques du verre a été initiée en vue de paramétrer plus fidèlement le modèle numérique. En conclusion cette première étude a permis la mise en place d’outils performants de calcul et de mesure, les premiers résultats probants devront être complétés par une seconde étude. / This study aims at increasing knowledge on glass forming. This process, studied and developed by the CERFAV, is based on the deformation of glass by increasing temperature within an electric radiant furnace. Two investigation tools were developed in parallel: a computational program dedicated to the numerical simulation, and an original experimental set up. The rheological viscoelastic model implemented into the MSCMARC© software for mechanics was chosen to describe the behavior of glass at temperature ranging from ambient to 800°C in turn elastic, viscoelastic and viscous. The coupled code (conduction with radiation), validated for test cases found in the literature, were applied to benchmarks similar to glass forming with no deformation. The radiative home-made RAD2D code based on the Finite Volume Method was adapted to glass and implemented into MSCMARC©. The experimental part of the study consisted in designing and developing an original set up based on a thermoforming furnace. The no-contact-measurements of vertical displacement and temperature on the upper face of the glass were qualitatively compared to our innovative numerical results. In addition, the furnace was characterized in terms of temperature and fluxes and a determination campaign of the thermomechanical properties of the glass was initiated in order to provide data for the refinement of the model. To conclude, efficient tools for calculation and measurement were developed in the present study. The first results are convincing and will be supplemented by further investigations.

Ce travail de thèse décrit la synthèse, la réactivité et les propriétés biologiques des dérivés 2-pyridoniques obtenus à partir de substrats simples appartenant à la famille des chromones. Lors de ce projet, les énaminochromanones - représentant une nouvelle classe d’hétérocycles - ont été identifiées comme étant des intermédiaires cinétiques stables et facilement isolables. Certains composés de type pyridin-2-one ont été diversifiés et, parmi les produits synthétisés, certains ont montré des activités anticancéreuses via inhibition du processus de transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). Ultimement, en utilisant le même substrat de type chromone, une approche innovante de la synthèse des analogues d’aromathécines (ARTs) a été également abordée et a abouti au squelette A-B-C-D de ces dernières avec un rendement global de 32%. / This work is focused on the synthesis, reactivity and biological properties of 2-pyridone derivatives obtained from simple substrates such as chromone scaffold. During this project, the enaminochromanones - belonging to a new class of heterocycles - was identified as stable an easily isolable kinetic intermediates. Some pyridin-2-one compounds have been diversified and, among the synthesized products, some of them showed anticancer activities via inhibition of epithelial-mesenchymal transition (EMT) process. Ultimately, an innovative approach to synthesize aromathecin analogs (ARTs) by using the same chromone substrate as starting material was also discussed and led to A-B-C-D core of the latter in 32% overall yield

Le couplage étroit entre l'activité neuronale et l'augmentation du flux sanguin, appelé couplage neurovasculaire (CNV), est essentiel aux fonctions cérébrales. Ce processus est à la base de l'imagerie médicale cérébrale non invasive utilisée pour déterminer l'activité neuronale chez l'individu sain ou malade. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires du CNV restent encore débattus. La compréhension de ce processus permettra non seulement une interprétation plus fine des signaux d'imagerie cérébrale mais également un meilleur diagnostic des maladies neurologiques.De nombreux messagers vasoactifs sont impliqués dans le CNV du cortex cérébral. Les prostanoïdes, notamment libérés lors de l'activation des récepteurs NMDA, sont impliqués dans l'augmentation du flux sanguin cérébral. Cependant, l'origine cellulaire, moléculaire, la nature ainsi que les cibles de ces messagers lipidiques restent incertaines.La prostaglandine E2 (PGE2) et la prostacycline (PGI2), produits par les cyclo-oxygénases de type 1 ou 2 (COX-1 ou COX-2) et des enzymes terminales, sont les deux principaux prostanoïdes vasodilatateurs du cortex cérébral. Ce travail a montré que les vasodilatations induites par le NMDA dépendent de la COX-2 et nécessitent également l'activation des récepteurs EP2 et EP4 de la PGE2 et IP de la PGI2et que les neurones pyramidaux sont les principales cellules du cortex cérébral équipées pour la biosynthèse de la PGE2 et de la PGI2.L'ensemble de ces travaux démontre que les neurones pyramidaux jouent donc un rôle clé dans le CNV cortical via la libération de la PGE2. Produite par la COX-2, la PGE2 agit sur les récepteurs EP2 et EP4 et induit des vasodilatations. / The tight coupling between neuronal activity and cerebral blood flow, known as neurovascular coupling (NVC), is essential for brain functions. It is also the physiological basis of cerebral imaging, widely used to map neuronal activity in health and disease. Despite this importance, its cellular and molecular mechanisms are poorly understood. A better understanding of NVC will not only permit an accurate interpretation of cerebral imaging but also a better diagnosis of neurological diseases. In the cerebral cortex, numerous messengers are involved in NVC. Prostanoids, released during NMDA receptors activation, play a key role in NVC. However, the cellular and molecular origins, as well as the nature and the targets of this lipid messengers remain elusive. Prostaglandin E2 (PGE2) and prostacyclin (PGI2), produced by the rate limiting cyclo-oxygenases 1 or 2 (COX-1 or COX-2) and specific terminal enzymes, are the main cortical vasodilatory prostanoid. This work shows that NMDA-induced vasodilations are COX-2 dependent and require the activation of EP2 and EP4 receptors of PGE2 and IP receptors of PGI2. Furthermore, pyramidal cells are the main cell type equipped for the biosynthesis of PGE2 and PGI2 derived from COX-2 activity. In summary, these observations demonstrate that pyramidal cells play a key role in NVC by releasing PGE2 produced via COX-2 and acting on the vasodilatory EP2 and EP4 receptors.

[résumé trop long] / The important relationship between structure and function has always been a fundamental question in neuroscience research. In particular in the case of movement, brain controls large groups of muscles and combines it with sensory informations from the environment to execute purposeful motor behavior. Mapping dynamics encoded in a high dimensional neural space onto low-dimensional behavioral space has always been a difficult challenge as far as theory is concerned. Here, we develope a framework to study spike/burst dynamics having low dimensional phase description, which can readily be extended under certain biological constraints on the coupling to low dimensional functional descriptions. In general, phase models are amongst the simplest of neuron models reproducing spike-burst behavior, excitability and bifurcations towards periodic firing. However, the coupling among neurons has only been considered using generic arguments valid close to the bifurcation point, and the distinction between electric and synaptic coupling remains an open question. In this thesis we aim to address this question and derive a mathematical formulation for the various forms of biologically realistic coupling. We begin by constructing a mathematical model based on a planar simplification of the Morris-Lecar model. Using geometric arguments we then derive a phase description of a network of neurons with biologically realistic electric coupling and subsequently with chemical coupling under the fast synapse approximation. We then demonstrate that electric and synaptic coupling are expressed differently on the level of the network’s phase description, exhibiting qualitatively different dynamics. Our numerical investigations confirm these findings and show excellent correspondence between the dynamics of the full network and the network’s phase description. Following the success of the phase description of the spiking neural network, we extend this approach in order to propose a generating mechanism for parabolic bursting captured by only a single phase variable. This is the first model in the literature which captures bursting dynamics in one dimension. In order to study the emergent behavior we extend this to a network of bursters with global coupling and analytically reduce a high dimensional system to only two dimensions. Further, we investigate the bifurcation properties numerically as well as analytically. One of the key conclusion is that the stability states remain invariant to the increasing number of spikes per burst. Finally we investigate a spikeburst neuron network coupled via mean field type of fast synapses developed in this thesis and systematically carry out a detailed bifurcation analysis of the model, for a tractable special case. Numerical simulations investigate this mean field model beyond special case and clearly reveals qualitative correspondence with the full network model. Moreover, these network displays rich collective dynamics as a function of two parameters, mainly the synaptic coupling strength and the width of the distribution in applied stimulus. Besides incoherence, frequency locking, and oscillator death (a total cessation of firing caused by excessively strong coupling), there exist multistable solutions in the full and the phase network of neurons.