No description available.

A new integrated layout optimization method is proposed here for the design of multi-component systems. By introducing movable components into the design domain, the components layout and the supporting structural topology are optimized simultaneously. The developed design procedure mainly consists of three parts: (i). Introduction of non-overlap constraints between components. The Finite Circle Method (FCM) is used to avoid the components overlaps and also overlaps between components and the design domain boundaries. It proceeds by approximating geometries of components and the design domain with numbers of circles. The distance constraints between the circles of different components are then imposed as non-overlap constraints. (ii). Layout optimization of the components and supporting structure. Locations and orientations of the components are assumed as geometrical design variables for the optimal placement. Topology design variables of the supporting structure are defined by the density points. Meanwhile, embedded meshing techniques are developed to take into account the finite element mesh change caused by the component movements. Moreover, to account for the complicated requirements from aerospace structural system designs, design-dependent loads related to the inertial load or the structural self-weight and the design constraint related to the system gravity center position are taken into account in the problem formulation. (iii). Consistent material interpolation scheme between element stiffness and inertial load. The common SIMP material interpolation model is improved to avoid the singularity of localized deformation due to the presence of design dependent loading when the element stiffness and the involved inertial load are weakened with the element material removal. Finally, to validate the proposed design procedure, a variety of multi-component system layout design problems are tested and solved on account of inertia loads and gravity center position constraint.

The ring of polynomials over a finite field has many arithmetic properties similar to those of the ring of rational integers. In this thesis, we apply the Hardy-Littlewood circle method to investigate the density of rational points on certain algebraic varieties in function fields. The aim is to establish asymptotic relations that are relatively robust to changes in the characteristic of the base finite field. More notably, in the case when the characteristic is "small", the results are sharper than their integer analogues.

The ring of polynomials over a finite field has many arithmetic properties similar to those of the ring of rational integers. In this thesis, we apply the Hardy-Littlewood circle method to investigate the density of rational points on certain algebraic varieties in function fields. The aim is to establish asymptotic relations that are relatively robust to changes in the characteristic of the base finite field. More notably, in the case when the characteristic is "small", the results are sharper than their integer analogues.

Depuis les 50 dernières années, de nombreux progrès ont été faits dans la compréhension du comportement asymptotique du nombre de points rationnels de hauteur bornée sur les variétés algébriques. Des conjectures précises ont été avancées par Baryrev, Manin et Peyre quant à la formule asymptotique attendue pour une variété générale.En 1962, à l'aide d'arguments issus de la méthode du cercle de Hardy et Littlewood, B. Birch a donné une estimation précise du nombre de points à coordonnées entières bornées dans une hypersurface définie par une équation homogène. Ceci revient à démontrer la conjecture de Batyrev-Manin-Peyre pour les hypersurfaces de l'espace projectif. Plus récemment, V. Blomer et J. Brüdern ont élaboré des techniques leur permettant d'établir une formule pour le comportement asymptotique du nombre de points de hauteur bornée pour des hypersurfaces d'espaces multiprojectifs définies par des équations multihomogènes diagonales. Parallèlement, D. Schindler a démontré la conjecture pour des hypersurfaces générales d'espaces biprojectifs, à l'aide de développements de la méthode de Birch.L'objet de cette thèse a été d'utiliser et de généraliser les techniques de Schindler, Blomer et Brüdern afin de démontrer la validité de la conjecture de Batyrev-Manin-Peyre pour le cas d'hypersurfaces de variétés toriques plus générales.Ce travail est composé de trois parties. La première partie concerne le cas particulier des hypersurfaces de tridegré (1,1,1) d'un espace triprojectif. Ce cas particulier constitue une première extension des techniques de Schindler à des variétés toriques dont le rang du groupe de Picard est 3. La deuxième partie est consacrée à l'étude des hypersurfaces d'une famille de variétés toriques dont le rang du groupe de Picard est 2 et contenant la famille des espaces biprojectifs. Il s'agit en effet d'étendre la méthode de Schindler afin d'obtenir une formule asymptotique pour le nombre de points de hauteur bornée sur ces variétés. Enfin, dans la dernière partie, nous généralisons les méthodes développées dans les deux parties précédentes à des hypersurfaces des variétés toriques complètes lisses de rang de groupe dont le cône effectif est supposé simplicial, ce qui nous permet de démontrer la conjecture de Batyrev-Manin-Peyre pour ces variétés. / For the last 50 years, many progresses have been made in the understanding of the asymptotic behaviour of the number of rational points of bouded height on algebraic varieties. Some precise conjectures have been advanced by Batyrev, Manin, and Peyre for the expected asymptotic formula for a general variety.In 1962, using some arguments of the Hardy-Littlewood circle method, B. Birch gave a precise estimate for the number of integral points whose coordinates are bounded on an hypersurface defined by an homogeneous equation. This amounts to demonstrating the Batyrev-Manin-Peyre conjecture for hypersurfaces of projective spaces. More recently, V. Blomer and J. Brüdern developed some methods permitting to establish a formula for the asymptotic growth of the number of points of bounded height on hypersurfaces of multiprojective spaces defined by multihomogeneous diagonal equations. In the same time, D. Schindler proved the conjecture for general hypersurfaces of biprojective spaces by using some developements of the method of Birch.The aim of this thesis was to use and generalize the methods of Schindler, blomer, and Brüdern in order to prove the Batyrev-Manin-Peyre conjecture in the case of hypersurfaces of some general toric varieties.This work contain three parts. The first one deals with the particular case of hypersurfaces of tridegree (1,1,1) of triprojective spaces. This particular case is a first extension of the method of Schindler to some toric varieties whose rank of the Picard group is 3. The second part deals with the study of hypersurfaces of a class of toric varieties whose rank of the Picard group is 2 and containing biprojective spaces. We establish a generalization of the method of Schindler method in order to find an asymptotic formula for the number of points of bounded height on these vrieties. Finally, in the last part, we generalize the methods developed in the last two part to treat the case of hypersurfaces of complete non-singular toric vareties whose effective cone is simplicial. This permits to prove the conjecture of batyrev-Manin-Peyre for these varieties.

We consider systems of polynomial equations and inequalities to be solved in integers. By applying the circle method, when the number of variables is large and the system is geometrically well-behaved we give an asymptotic estimate for the number of solutions of bounded size. In the case of R homogeneous equations having the same degree d, a classic theorem of Birch provides such an estimate provided the number of variables is R(R+1)(d-1)2^d-1+R or greater and the system is nonsingular. In many cases this conclusion has been improved, but except in the case of diagonal equations the number of variables needed has always grown quadratically in R. We give a result requiring only d2^dR+R variables, obtaining linear growth in R. When d = 2 or 3 we require only that the system be nonsingular; when d<4 we require that the coefficients of the equations belong to a certain explicit Zariski open set. These conditions are satisfied for typical systems of equations, and can in principle be checked algorithmically for any particular system. We also give an asymptotic estimate for the number of solutions to R polynomial inequalities of degree d with real coefficients, in the same number of variables and satisfying the same geometric conditions as in our work on equations. Previously one needed the number of variables to grow super-exponentially in the degree d in order to show that a nontrivial solution exists.

Dans ce travail, nous étudions la répartition des chiffres des nombres premiers. Bourgain (2015) a obtenu une formule asymptotique pour le nombre de nombres premiers avec une proportion$c > 0$ de chiffres préassignés en base 2 ($c$ est une constante absolue non précisée).Nous généralisons ce résultat à toute base $g \geq 2$ et nousdonnons des valeurs explicites pour la proportion $c$ en fonction de $g$. En adaptant, développant et précisant la stratégie introduite par Bourgain dans le cas $g=2$, nous présentons une démonstration détaillée du cas général.La preuve est fondée sur la méthode du cercle et combine des techniques d’analyse harmonique avec des résultats sur les zéros des fonctions $L$ de Dirichlet, notamment une région sans zérotrès fine due à Iwaniec.Ce travail s'inscrit aussi dans l'étude des nombres premiers dans des ensembles << rares >>.Nous étudions également la répartition des << chiffres >> (au sens de Dartyge et S\'ark\"ozy) de quelques suites remarquables dans le contexte des corps finis. Ce concept de << chiffre >> est à la base de la représentation des corps finis dans les logiciels de calcul formel.Nous étudions des suites variées comme les suites polynomiales, les générateurs ou encore les produits d'éléments de deux ensembles assez grands. Les méthodes développées permettent d'obtenir des estimations explicites très précises voire optimales dans certains cas. Les sommes d'exponentielles sur les corps finis jouent un rôle essentiel dans les démonstrations.Les résultats obtenus peuvent être reformulés d'un point de vue plus algébrique avec la fonction trace qui est très importante dans l'étude des corps finis. / In this work, we study the distribution of prime numbers' digits. Bourgain (2015) obtained an asymptotic formula for the number of prime numbers with a proportion $c > 0$ of preassigned digits in base 2 ($c$ is an absolute constant not specified). We generalize this result in any base $g \geq 2$ and we provide explicit admissible values for the proportion $c$ depending on $g$.By adapting, developing and refining Bourgain's strategy in the case $g=2$, we present a detailed proof for the general case.The proof is based onthe circle method and combines techniques from harmonic analysis together with results onzeros of Dirichlet $L$-functions, notably a very sharp zero-free region due to Iwaniec.This work also falls within the study of prime numbers in sparse ``sets''.In addition, we study the distribution of the ``digits'' (in the sense of Dartyge and S\'ark\"ozy) of some sequences of interest in the context of finite fields. This concept of ``digits'' is fundamental in the representation of finite fields in computer algebra systems. We study various sequences such as polynomial sequences, generators as well as products of elements of two large enough sets.Our methods provide very sharp explicit estimates which are even optimal in some cases.Exponential sums over finite fields play an essential role in the proofs.Our results can be reformulated from a more algebraic point of view with the trace function which is of basic importance in the study of finite fields.

Le thème de cette thèse est de comprendre la distribution des nombres premiers, qui est un sujet central de la théorie analytique des nombres. Plus précisément, nous allons prouver des théorèmes de type Bombieri-Vinogradov pour les nombres premiers avec un chiffre manquant dans leur développement b-adique pour un grand entier positif b. La preuve est basée sur la méthode du cercle, qui repose sur la structure de Fourier des entiers avec un chiffre manquant et les sommes exponentielles sur les nombres premiers dans les progressions arithmétiques. En combinant nos résultats avec le crible semi-linéaire, nous obtenons une borne supérieure et une borne inférieure avec le bon ordre de grandeur pour le nombre de nombres premiers de la forme p=1+m^2 + n^2 avec un chiffre manquant dans une grande base impaire b. / The theme of this thesis is to understand the distribution of prime numbers, which is a central topic in analytic number theory. More precisely, we prove Bombieri-Vinogradov type theorems for primes with a missing digit in their b-adic expansion for some large positive integer b. The proof is based on the circle method, which relies on the Fourier structure of the integers with a missing digit and the exponential sums over primes in arithmetic progressions. Combining our results with the semi-linear sieve, we obtain an upper bound and a lower bound of the correct order of magnitude for the number of primes of the form p=1+m^2+n^2 with a missing digit in a large odd base b.

Sous l’hypothèse de Riemann généralisée et l’hypothèse d’indépendance linéaire, Rubinstein et Sarnak ont prouvé que les valeurs de x > 1 pour lesquelles nous avons plus de nombres premiers de la forme 4n + 3 que de nombres premiers de la forme 4n + 1 en dessous de x ont une densité logarithmique d’environ 99,59%. En général, l’étude de la différence #{p < x : p dans A} − #{p < x : p dans B} pour deux sous-ensembles de nombres premiers A et B s’appelle la course entre les nombres premiers de A et de B. Dans ce mémoire, nous cherchons ultimement à analyser d’un point de vue numérique et statistique la course entre les nombres premiers p tels que 2p + 1 est aussi premier (aussi appelés nombres premiers de Sophie Germain) et les nombres premiers p tels que 2p − 1 est aussi premier. Pour ce faire, nous présentons au préalable l’analyse de Rubinstein et Sarnak pour pouvoir repérer d’où vient le biais dans la course entre les nombres premiers 1 (mod 4) et les nombres premiers 3 (mod 4) et émettons une conjecture sur la distribution des nombres premiers de Sophie Germain. / Under the Generalized Riemann Hypothesis and the Linear Independence Hypothesis, Rubinstein and Sarnak proved that the values of x which have more prime numbers less than or equal to x of the form 4n + 3 than primes of the form 4n + 1 have a logarithmic density of approximately 99.59%. In general, the study of the difference #{p < x : p in A} − #{p < x : p in B} for two subsets of the primes A and B is called the prime number race between A and B. In this thesis, we will analyze the prime number race between the primes p such that 2p + 1 is also prime (these primes are called the Sophie Germain primes) and the primes p such that 2p − 1 is also prime. To understand this, we first present Rubinstein and Sarnak’s analysis to understand where the bias between primes that are 1 (mod 4) and the ones that are 3 (mod 4) comes from and give a conjecture on the distribution of Sophie Germain primes.