Les travaux réalisés se situent dans le cadre de CSI en mode passif. Une méthode d’identification de défauts se basant sur les fonctions d’inter-corrélations a été proposée et a donné naissance à deux critères d’identifications. Le premier est un critère visuel, ce critère est basé sur la superposition des enveloppes des fonctions d’inter-corrélation obtenues par transformée de Hilbert pour deux configurations dont l’une est sans défaut et l’autre est avec défaut. Le deuxième critère est numérique, il s’agit de la moyenne des écarts entre deux enveloppes que l’on appelle CEI. Les performances de ces critères ont été testées premièrement sur une plaque en aluminium en conditions libres, en utilisant une source localisée en espace ayant une intensité non contrôlée. Les résultats de la première expérience ont montré certes la sensibilité de ces critères à l’apparition des défauts, mais également une forte sensibilité aux changements de la position de la source, c’est pour cette raison qu’une deuxième expérience utilisant une source localisée non localisée en espace à été effectuée. Les critères proposés ont d’abords été testé en utilisant un signal sinus mono fréquence comme source, et en utilisant un bruit blanc filtré comme source par la suite. Grâce aux critères proposés, le défaut est certes identifié, néanmoins, il reste à trouver un moyen pour le localiser et pour le caractériser. / The work presented is in the domain of SHM. An identification method based on the cross correlations functions between piezoelectric sensors was proposed and gave birth to two criterion of identification. The first is a visual criterion, it is based on the superposition of the envelopes of the cross correlation functions obtained by Hilbert transform for two configurations, the first is a defect free configuration of reference and the other is with defect.The second criterion is numerical; it is the mean of the differences between two envelopes. The performance of these criterions was tested first on an aluminum plate in free edges conditions, using a source located in space; the intensity of this source was not controlled. The results of the first experiment has certainly shown the sensitivity of these criterion to the appearance of defects despite the randomness of the source, but also highly sensitivity to changes in the position of the source was found. In the second experiment a source not localized in space was used, and the plate was in clamped edges conditions. The proposed criterions have been tested using a single frequency sine signal as a source first and using a white noise filtered signal secondly. With the proposed criterion, the defect was certainly identified; however, it remains to find a way to locate and to characterize the defect.

Un système d'Isolation Thermique par l'Extérieur (ITE) des bâtiments est un composite complexe constitué de plusieurs couches de matériaux ayant un grand contraste de propriétés physiques : plaque isolante, enduit renforcée par une armature en fibres de verre, enduit de décoration et de protection, etc. Les sollicitations environnementales et mécaniques que subit le système au cours de son cycle de vie conduisent à un état de contraintes différentes selon les différentes couches constituant le système. Cet état de contraintes est responsable du développement de désordres (fissures et décohésion) dans la couche de mortier de protection. Ces désordres ont un impact direct sur la durabilité du système dans son ensemble. L'objectif de cette thèse est ainsi de comprendre le comportement mécanique d'un système ITE dans son ensemble en nous focalisant sur la couche de mortier en tant que composant clef de la durabilité du système. Les mortiers ITE ont une formulation spécifique dont les propriétés physiques et mécaniques sont adaptées aux exigences du système complet. Généralement, un mortier ITE est d'origine minérale et modifié avec des polymères afin d'améliorer sa souplesse et son adhérence sur le support d'application. Nous avons considéré divers paramètres de formulation, toutefois, le cœur de cette étude concerne l'influence des poudres de polymère redispersable (PPR) sur le comportement mécanique d'un mortier ITE. Ces PPR sont utilisés dans la pratique principalement pour leurs propriétés plastifiantes et d'adhérence, mais ils ont également un impact sur la porosité du matériau, d'où l'intérêt d'utiliser la tomographie pour quantifier cet effet. Pour caractériser l'impact des PPR sur les propriétés mécaniques, nous avons utilisé l'essai de fendage. Les essais mécaniques sont couplés avec de l'imagerie optique en surface et tomographique en volume. Cela nous a permis de caractériser aussi bien les champs de déformation surfaciques que les modes d'endommagement en surface et en volume. Le technique de corrélation d'images numériques a été exploitée pour effectuer des études quantitatives. A l'échelle du système ITE, les outils mécaniques expérimentaux sont inexistants dans la littérature. Grâce à des essais innovants de flexion 3-points jusqu'à rupture sur des échantillons d'un système d'ITE, nous avons pu considérer le comportement mécanique du système dans son ensemble (isolant-enduit). Nous avons ainsi constaté un comportement de type "système" et non de type "matériau". Nous avons dans un premier temps mis en évidence l'impact significatif du type de revêtement de finition sur la réponse mécanique du système. Le comportement en volume (3D) a été également étudié à l'aide d'essais in-situ sous tomographe suivi d'une analyse de la cinématique par corrélation d'images volumiques. Nous avons notamment mis en évidence le rôle de l'armature dans la propagation de fissures dans le cœur du système. Enfin, nous avons proposé les premières tentatives de mise au point d'un essai à l'anneau multicouche permettant de générer des contraintes thermomécaniques pour qualifier les systèmes ITE. / Nowadays ETICS (External Thermal Insulation Composite System) are largely used to improve the energy efficiency of both new and existing buildings. They are complex structures composed of several layers characterized by different physical properties. Typical ETICS components are adhesive, thermal insulation material, reinforced basecoat (reinforcing glass fiber mesh embedded in it), finishing coat and/or decorative coat, and accessories, etc. During its lifecycle the system is meant to experience several environmental solicitations, including chemical, thermal and mechanical stresses. Each layer of an ETICS has a different response to these stresses, which may lead to development of disorders such as cracking or debonding in the finishing layer. These disorders have a direct impact on the durability of ETICS implementation. The main goal of this thesis is to investigate the mechanical behavior of ETICS. We focus in particular on the behavior of the basecoat, which is a key component for durability.Finishing coats of ETICS are specifically mix-designed to fulfill several requirements for the whole system. Generally, it is composed of a mineral mortar with additives, as polymers and fibers, to improve flexibility and grip on the final support. We considered various formulation parameters; however, the main focus of this study is on the impact of redispersible polymer powders (RPP) on the mechanical behavior of these ETICS mortars. Addition of RPP significantly increases the deformability and adhesion properties of the material. RPP also impacts the porosity of the material. Tomography is especially suitable for quantifying this impact. In order to characterize the impact of PPR on the mechanical properties, we used a splitting test. The mechanical tests are coupled with optical imaging and 3D computed microtomography (CT). This allowed characterizing the 2D deformation as well as the superficial and volume damage mechanisms. The Digital Image Correlation (DIC) technique has been exploited to perform quantitative studies.To the best of our knowledge studies of the mechanical behavior of ETICS as a system has never been reported in the literature. In the present investigation 3-point flexural tests have been developed to deal with the mechanical behavior, including damage, of ETICS samples. The tested samples comprise both the isolating system and the different mortar layers. We in particular demonstrated the significant impact of the properties of the finishing layer on the mechanical response of the system. The behavior in volume (3D) was also considered through in situ flexural tests performed within a Tomograph. CT images were used to determine the 3D deformation field using the volumetric image correlation technique. In particular, we highlighted the role of the reinforcement mesh in the propagation of cracks inside the system. Finally, we present the first attempts to implement a simple test based on a multilayer ring that generates thermo-mechanical stresses, which may be used to qualify the durability of ETICS.

De nouvelles réglementations imposent désormais aux compagnies aériennes d'établir une stratégie de gestion des risques pour réduire encore davantage le nombre d'accidents. Les données des enregistreurs de vol, très peu exploitées à ce jour, doivent être analysées de façon systématique pour identifier, mesurer et suivre l'évolution des risques. L'objectif de cette thèse est de proposer un ensemble d'outils méthodologiques pour répondre à la problématique de l'analyse des données de vol. Les travaux présentés dans ce manuscrit s'articulent autour de deux thèmes statistiques : la sélection de variables en apprentissage supervisé d'une part et l'analyse des données fonctionnelles d'autre part. Nous utilisons l'algorithme des forêts aléatoires car il intègre des mesures d'importance pouvant être employées dans des procédures de sélection de variables. Dans un premier temps, la mesure d'importance par permutation est étudiée dans le cas où les variables sont corrélées. Nous étendons ensuite ce critère pour des groupes de variables et proposons une nouvelle procédure de sélection de variables fonctionnelles. Ces méthodes sont appliquées aux risques d'atterrissage long et d'atterrissage dur, deux questions importantes pour les compagnies aériennes. Nous présentons enfin l'intégration des méthodes proposées dans le produit FlightScanner développé par Safety Line. Cette solution innovante dans le transport aérien permet à la fois le monitoring des risques et le suivi des facteurs qui les influencent. / New recommendations require airlines to establish a safety management strategy to keep reducing the number of accidents. The flight data recorders have to be systematically analysed in order to identify, measure and monitor the risk evolution. The aim of this thesis is to propose methodological tools to answer the issue of flight data analysis. Our work revolves around two statistical topics: variable selection in supervised learning and functional data analysis. The random forests are used as they implement importance measures which can be embedded in selection procedures. First, we study the permutation importance measure when the variables are correlated. This criterion is extended for groups of variables and a new selection algorithm for functional variables is introduced. These methods are applied to the risks of long landing and hard landing which are two important questions for airlines. Finally, we present the integration of the proposed methods in the software FlightScanner implemented by Safety Line. This new solution in the air transport helps safety managers to monitor the risks and identify the contributed factors.

Même si les anticorps sont plus connus pour leur capacité à neutraliser les agents infectieux en se liant aux antigènes via leurs paratopes, leurs fragments cristallisables (Fc) sont aussi impliqués dans la signalisation des réponses immunitaires en se liant à des récepteurs spécifiques. Les interactions entre les récepteurs et les anticorps sont reconnues pour être affectées par la glycosylation des anticorps. Pour observer la cinétique de telles interactions biologiques, une des méthodes les plus utilisées est la spectroscopie de résonance des plasmons de surface (SPR). La synthèse et l’analyse, via SPR, d’anticorps en laboratoire sont un procédé long et exigeant si toutes les étapes sont réalisées manuellement. La possibilité d’effectuer le couplage d’un appareil SPR commercial à un bioréacteur pourrait être envisagée, mais le coût d’achat et d’opération d’un tel appareil SPR limiterait l’utilité d’un tel projet pour une possible utilisation à plus grande échelle. C’est pourquoi le couplage d’un appareil SPR de faible coût et d’un bioréacteur serait avantageux. Cela permettrait de superviser la synthèse des anticorps et leur affinité au récepteur en temps ‘’réel’’. Ce mémoire de maîtrise explorera le développement de deux des composantes nécessaires pour la réalisation de ce couplage entre le SPR et un bioréacteur, soit la chimie de surface pour passiver le capteur SPR et un algorithme d’optimisation par nuée de particules (Particles swarm Optimisation) évolutive. L’algorithme réalisera une corrélation du signal obtenue d’un instrument P4-SPR aux équations cinétiques décrivant les interactions entre les anticorps et leurs récepteurs dans le but d’obtenir les constantes cinétiques et thermodynamiques (Kd,kon,koff). De plus, ce mémoire présentera une étude qui a été réalisée afin de minimiser l’adsorption non spécifique des molécules composant le biocapteur et maximiser le signal de l’anticorps Trastuzumab (TZM), utilisé dans le couplage de l’instrument P4-SPR au bioréacteur, sur des monocouches de composition variée. / While antibodies are best known to help the neutralization of pathogens by binding to the antigens with their paratope, their crystallizable fragment region (Fc region) is also used to trigger immune response by binding to specific receptors. Interactions between receptors and antibodies are known to be affected by the glycosylation the antibodies. To observe the kinetic of those interactions, one of the favored method is surface plasmon resonance (SPR). However, a substantial time may have elapsed between synthesis of a modified antibody and its test in a SPR apparatus as the two are not coupled and oftentimes in different laboratories. The coupling of a SPR and a bioreactor would accelerate the process, but using a commercial instrument would limit it usefulness due to the high price and high cost of use of these SPR instruments. This is why the coupling of a low-cost SPR to a bioreactor is of interesting in the context of glycosylated antibody production. This could permit to monitor the synthesis of the antibody and it affinity to the target receptor in near real time. This masters’ thesis will show the development of two of the essential components, consisting in the surface chemistry to passivate the SPR chip and an algorithm using an evolving PSO (Particles Swarm Optimisation), to estimate kinetic and thermodynamics constants (Kd,kon,koff) by correlating the signal obtained of a P4-SPR instrument to the kinetic and thermodynamics equations describing the interactions between antibodies and their receptors. The thesis also presents the results of the tests while trying to minimize nonspecific adsorption of the molecules used for the biosensor on multiple self-assembled monolayers (SAM) and maximize signal of the antibody named Trastuzumab (TZM) and used in the coupling of the P4-SPR to the bioreactor.

Pour évaluer l'impact d’un rejet accidentel ou chronique de polluants dans les écosystèmes, il est important d’étudier le dépôt sec des aérosols en milieu rural. Le manque de données expérimentales en milieu rural sur la vitesse de dépôt sec des particules ayant une taille inférieure à 1 μm conduit à des incertitudes au vu des modèles et de leurs différences, qui vont jusqu’à dépasser un ordre de grandeur. Le but de cette étude est de développer une mesure directe de la vitesse de dépôt sec des aérosols (Vd), notamment en utilisant un impacteur à basse pression (Electrical Low Pressure Impactor, ELPI, DEKATI), à travers des mesures expérimentales in situ. L’originalité de la méthode est le calcul des flux de dépôt par corrélation turbulente. Les vitesses de dépôt sec ont été obtenues pour des aérosols atmosphériques de tailles comprises entre 7 nm et 2 μm, sur un terrain plat dans le sud-ouest de la France, sous différentes conditions atmosphériques, ainsi que sur différents couverts (maïs, herbe, sol nu). Vd est analysée en fonction du diamètre des particules et l’impact des conditions micro météorologiques est étudié. / To evaluate the impact of accidental or chronic pollutant releases on ecosystems, we must study the dry deposition of aerosols in rural areas. The lack of experimental data on the dry deposition velocity of particle sizes below 1 μm over rural environments leads to uncertainties regarding models and differences between them, which exceed one order of magnitude. The aim of thisstudy is to develop a method, especially using an Electrical Low Pressure Impactor (Outdoor ELPI, DEKATI) to determine aerosol dry deposition velocities (Vd) over rural areas through experimental measurements. This method is based on eddy covariance flux calculation and spectral analysis correction. Dry deposition velocities were obtained for atmospheric aerosols sizing from 7 nm to2 μm, in the South-West of France on a flat terrain under varied meteorological conditions andvaried substrates (maize, grass and earth). Vd was analysed as a function of the particle diameters, and the impact of micrometeorological parameters was studied.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de diagnostic assisté par ordinateur pour la localisation subcellulaire des protéines dans les images microscopiques. L'objectif est la conception et le développement d'un système de classification automatique permettant d'identifier le compartiment cellulaire dans lequel une protéine d'intérêt exerce son activité biologique. Afin de surmonter les difficultés rencontrées pour discerner les compartiments cellulaires présents dans les images microscopiques, les systèmes décrits dans la littérature proposent d'extraire plusieurs descripteurs associés à une combinaison de classifieurs. Dans cette thèse, nous proposons un schéma de classification différent répondant mieux aux besoins de généricité et de flexibilité pour traiter différentes bases d'images.Dans le but de fournir une caractérisation riche des images microscopiques, nous proposons un nouveau système de représentation permettant d'englober de multiples descripteurs visuels identifiés dans les différentes approches d'extraction de caractéristiques : locale, fréquentielle, globale et par région. Nous formulons ensuite le problème de fusion et de sélection des caractéristiques sous forme d'un problème de sélection de noyaux. Basé sur l'apprentissage de noyaux multiples (MKL), les tâches de sélection et de fusion de caractéristiques sont considérées simultanément. Les expériences effectuées montrent que la plateforme de classification proposée est à la fois plus simple, plus générique et souvent plus performante que les autres approches de la littérature. Dans le but d'approfondir notre étude sur l'apprentissage de noyaux multiples, nous définissons un nouveau formalisme d'apprentissage MKL réalisé en deux étapes. Cette contribution consiste à proposer trois termes régularisant liés à la résolution du problème d'apprentissage des poids associés à une combinaison linéaire de noyaux, problème reformulé en un problème de classification à vaste marge dans l'espace des couples. Le premier terme régularisant proposé assure une sélection parcimonieuse des noyaux. Les deux autres termes ont été conçus afin de tenir compte de la similarité entre les noyaux via une métrique basée sur la corrélation. Les différentes expérimentations réalisées montrent que le formalisme proposé permet d'obtenir des résultats de même ordre que les méthodes de référence, mais offrant l'avantage d'utiliser moins de fonctions noyaux. / This thesis arises in the context of computer aided analysis for subcellular protein localization in microscopic images. The aim is the establishment of an automatic classification system allowing to identify the cellular compartment in which a protein of interest exerts its biological activity. In order to overcome the difficulties in attempting to discern the cellular compartments in microscopic images, the existing state-of-art systems use several descriptors to train an ensemble of classifiers. In this thesis, we propose a different classification scheme wich better cope with the requirement of genericity and flexibility to treat various image datasets. Aiming to provide an efficient image characterization of microscopic images, a new feature system combining local, frequency-domain, global, and region-based features is proposed. Then, we formulate the problem of heterogeneous feature fusion as a kernel selection problem. Using multiple kernel learning, the problems of optimal feature sets selection and classifier training are simultaneously resolved. The proposed combination scheme leads to a simple and a generic framework capable of providing a high performance for microscopy image classification. Extensive experiments were carried out using widely-used and best known datasets. When compared with the state-of-the-art systems, our framework is more generic and outperforms other classification systems. To further expand our study on multiple kernel learning, we introduce a new formalism for learning with multiple kernels performed in two steps. This contribution consists in proposing three regularized terms with in the minimization of kernels weights problem, formulated as a classification problem using Separators with Vast Margin on the space of pairs of data. The first term ensures that kernels selection leads to a sparse representation. While the second and the third terms introduce the concept of kernels similarity by using a correlation measure. Experiments on various biomedical image datasets show a promising performance of our method compared to states of art methods.

Cette thèse étudie l’assurabilité des risques catastrophiques sous différents angles. Le premier chapitre intéresse aux risques de très faibles probabilités. Nous montrons comment des instruments financiers hybrides, tels que les obligations catastrophes, peuvent être utilisés pour étendre le domaine d’assurabilité des risques catastrophiques. Notre application au cas du nucléaire en France révèle que, malgré des prix plus élevés pour la réassurance des événements de faibles probabilités, il est possible, et vraisemblablement souhaitable d’organiser un système d’assurance plus important que ce que prévoit la loi française. Le second chapitre s’attaque à la question du prix de la réassurance des risques de faibles probabilités. Nous montrons que les risques catastrophiques, ayant une composante systémique, donnent lieu à une prime de risque dont le montant décroit avec la probabilité de la catastrophe moins rapidement que la disposition à payer d’un assuré typique. Cela explique pourquoi les risques systémiques de faibles probabilités sont difficiles à assurer. Le troisième chapitre étudie le rôle des contrats mutuels et participatifs pour améliorer l’assurabilité des risques catastrophiques. De tels contrats permettent aux assurés d’ajuster au mieux leur demande d’assurance, en prenant en compte la dimension systémique des risques auxquels ils sont exposés. Enfin, le quatrième chapitre étudie l’utilisation d’obligations catastrophes pour assurer le risque de variations du prix des matières premières agricoles consécutives à des aléas climatiques extrêmes. En émettant une obligation catastrophe, l’entreprise qui s’approvisionne en matières premières emprunte un capital qu’elle peut conserver en cas de catastrophe, lorsque ses coûts d’approvisionnement sont élevés. Cette solution présente deux avantages par rapport à une couverture par achats de contrats à terme. D’une part,elle permet de réduire la facture d’assurance par effet de diversification. D’autre part, elle permet d’ajuster la couverture aux contraintes logistiques et stratégiques particulières de l’entreprise. / This thesis addresses several aspects of the insurability of catastrophic risks. In a first chapter, we focus on very low probability events and we show how hybrid financial instruments can be used to extend the domain of insurablerisks. Our application to the case of nuclear accidents using cat-bonds data in France shows that despite the higherprice of reinsurance for low probability events, it is advisable to insure more than is currently provided for by the Frenchlaw. The second chapter takes on the issue of why reinsurance is more costly for low probability events. We show thatbecause catastrophic risks have a systemic component, they give rise to a risk premium in equilibrium which decreasesat a lower pace than the willingness to pay for insurance. We use this finding to explain why systemic low probability catastrophes are hard to insure. The third chapter investigates the role of mutual and participating contracts to improveinsurability. Such contracts are necessary for people to adjust their demand for insurance when individual losses are correlated. Finally, the fourth chapter investigates the use of cat-bonds to hedge the risk of extreme agricultural suppliesprice variations. By issuing a cat-bond, the firm that purchases supplies borrows a capital that can be retained in caseof catastrophe. Such a solution would combine the advantage of risk-pooling, to lower the price of insurance, with lowerbasis risk compared to more traditional hedging strategies such as future purchases.

Ce manuscrit décrit des expériences d’optique atomique quantique utilisant un détecteur résolu en impulsions d’atomes uniques d’hélium métastable. La première partie du manuscrit décrit la mesure de cohérence de deuxième ordre de la superradiance à partir d’un condensat de Bose-Einstein d’helium métastable. Bien que le condensat soit cohérent et le gain du processus de superradiance élevé, celle-ci montre toujours une statistique thermique comme celle de l’émission spontanée. La suite du manuscrit est dédiée au test de la non localité d’une source atomique corrélée en impulsion. Le schéma du test s’inspire d’une réalisation faite par Rarity et Tapster sur des photons intriqués en impulsion. Les ingrédients principaux d’un tel schéma sont la source atomique générée par instabilité dynamique du condensat dans un réseau optique en mouvement, le contrôle cohérent des atomes par diffraction de Bragg et la mesure de la corrélation des atomes dans les différentes voies de sortie du schéma interférométrique. Un point clé est le contrôle et la manipulation de la phase des ondes atomiques. Le chapitre 3 décrit les tests sur le contrôle cohérent par diffraction de Bragg et leurs résultats encourageants. La nature non classique de notre source atomique est démontrée par l’observation d’une interférence à deux particules en les envoyant sur une séparatrice atomique. Cet analogue atomique de l’expérience de Hong Ou et Mandel est le sujet du dernier chapitre de ce manuscrit. Le résultat de cette expérience ouvre la possibilité du test d’inégalité de Bell avec des particules massives corrélées sur des degrés de liberté externe. / This manuscript describes quantum atom optics experiments using metastable helium atoms with a single-atom momentum resolved detector. In the first part of this manuscript, the second order correlation measurement of the superradiance from a metastable helium Bose-Einstein condensate is presented. The superradiance effect is the collective radiation of dense ensemble where a strong gain of the radiation is expected. We have shown the thermal like statistics of the emission even in the presence of the strong gain. The next part of the manuscript is devoted to the quantum nonlocality test using a pair of atoms entangled in momentum. The protocol we came up with is inspired from the one of Rarity and Tapster with pairs of photons entangled in momentum. The essential ingredients of this protocol are the atomic pair produced by dynamical instability of the Bose-Einstein condensate in a moving optical lattice, the coherent control of the atomic pair by Bragg diffraction and the correlation measurement of the atoms in different output modes of the interferometric protocol. The experimental characterization and preparation of coherent control by Bragg diffraction are presented showing the proof of principle of such a protocol. The last part of the manuscript discusses the realization of the atomic Hong-Ou-Mandel experiment using the same atomic pair with an atomic beamsplitter. The non-classical interference result of this experiment has opened an opportunity for us to realize Bell’s inequality test with massive particles correlated in external degrees of freedom.

Dans les installations industrielles, des inspections régulières sont planifiées pour évaluer l’état de santé interne des composants. Si des fissures sont révélées, il est souhaitable de savoir si l’exploitation de la structure peut se poursuivre ou si un régime de fonctionnement dégradé pourrait être envisagé. En se basant sur la mécanique élastique linéaire de la rupture, les travaux présentés traitent donc dans le cas de composants fissurés de la dispersion de durée de vie résiduelle relative aux incertitudes sur les paramètres du modèle de prévision. La longueur de fissure initiale, les propriétés du matériau ainsi que les paramètres d’entrée de la loi de Paris ont été considérés comme des variables aléatoires, dont les distributions ont été déterminées expérimentalement puis ajustées par des lois statistiques adéquates. Des contrôles ultrasonores par mesure du temps de vol de l’onde diffractée – Time Of Flight Diffraction (TOFD) en anglais – et des mesures de champs obtenues par corrélation d’images numériques ont été utilisés pour quantifier la propagation d’une fissure dans une éprouvette à défaut soumise à des sollicitations cycliques uniaxiales. Les données expérimentales recueillies ont été utilisées pour initialiser les calculs et valider les résultats numériques. Les distributions de taille de fissure obtenue après un nombre donné de cycles de sollicitation et de nombre de cycles de sollicitation conduisant à une taille définie de fissure ont été obtenues par une méthode de Monte-Carlo appliquée au modèle de prévision. L’ajustement de ces distributions par de lois log-normales a fourni des outils analytiques d’estimation probabiliste de propagation de fissure. Cela a notamment permis la réalisation de cartographies de risques et l’évaluation de l’évolution de la fiabilité du composant étudié. Enfin, les effets d’une actualisation de la connaissance de la longueur de fissure au cours de la vie de ce composant en termes d’incertitude de prévision et d’extension de durée de vie résiduelle prévisionnelle ont été étudiés. En particulier, afin de limiter le coût des campagnes de contrôle non destructifs dans le cas industriel, une stratégie d’optimisation de l’actualisation de cette connaissance basée sur l’étude de fiabilité a été proposée. / In industrial plants, regular inspections are planned to assess the internal state of installations. If some cracks are revealed, it is desirable to know whether the structure can still be used or if a degraded mode of operation should be considered. Starting from a linear elastic fracture mechanics model, the work presented studied the scatter of the remaining life of such cracked parts due to the uncertainties on the parameters of the prediction model. Initial crack size, material properties and input parameters of Paris’ law have been considered as random variables and their distributions have been experimentally identified and fitted with convenient statistical laws. Time Of Flight Diffraction (TOFD) and field measurement technique based on Digital Image Correlation (DIC) were used to monitor the crack propagation initiated from a notch introduced in specimen submitted to uniaxial cyclic loading. Experimental crack length results were used to initiate computations and as a mean to validate numerical results. Both the crack lengths distributions resulting from the application of loading cycles and the distribution of the number of cycles leading to a given crack length were obtained from a Monte-Carlo method applied to the prediction model. The fit of these distributions with log-normal laws provided analytical tools to assess probabilistic crack propagation. It allowed for risk mapping and for the evaluation of the studied component’s reliability evolution. Last, the effects of an actualisation of crack length knowledge along the life of this component in terms of assessment uncertainty and predicted residual life extension has been studied. Especially, to limit the cost of non-destructive techniques inspection in industrial cases, a reliability-based strategy has been proposed for the optimisation of the crack knowledge actualisation.

Lorsqu'une structure est soumise à un chargement thermique hétérogène, des dilatations empêchées génératrices de contraintes surviennent. Lorsque ces sollicitations sont répétées un grand nombre de fois, un endommagement puis une fissuration du matériau peuvent apparaître. On parle alors de fatigue thermique du matériau. Ce phénomène, jugé responsable de différents incidents rencontrés dans les zones de mélange entre fluides chaud et froid des centrales nucléaires a fait l'objet de nombreuses études lancées au sein de projets successifs pilotés par EDF. Ces études portaient sur la détermination des chargements thermo-hydrauliques dans les zones de mélange, le transfert de chaleur à la structure, la résolution du problème thermomécanique permettant de connaître les champs de contrainte et de déformation en tout point de la structure et enfin la résistance du matériau (un acier inoxydable austénitique AISI 304L)soumis à de telles sollicitations. Concernant ce dernier aspect, plusieurs types d'essais ont été réalisés : d'une part, des essais de fatigue uniaxiaux et isothermes pour construire une courbe de fatigue mécanique du matériau et, d'autre part, des essais sur plusieurs dispositifs expérimentaux de fatigue thermique développés au sein d'organismes de recherche (CEA, EDF, JRC, JAEA,…) pour s'approcher des conditions de service. L'interprétation de ces derniers essais passe par l'estimation des champs de température et de déplacement dans la structure à partir de quelques mesures ponctuelles de température par thermocouples. On constate alors que les premières fissures s'amorcent en fatigue thermique pour un nombre de cycles sensiblement inférieur à celui estimé à partir des courbes de fatigue mécanique du matériau et de l'amplitude maximale de déformation équivalente estimée dans les essais de fatigue thermique. L'objet de ce travail de thèse consiste donc à concevoir et à réaliser des chocs thermiques sur un matériau de structure couplés à des mesures synchrones et sans contact de champs de température et de déplacement au niveau de la surface endommagée. Les chocs thermiques seront réalisés à l'aide d'un laser de puissance dont la longueur d'onde sort du spectre utilisé par la caméra infrarouge qui mesure le champ de température de surface de telle manière que le dépôt d'énergie n'affecte pas les mesures de température. Plusieurs pistes sont envisagées selon que les champs sont mesurés uniquement avec la caméra infrarouge ou en utilisant deux caméras, l'une travaillant dans l'infrarouge et l'autre dans le visible. Dans les deux cas de figure, l'absorptivité et l'émissivité de la surface soumise au choc thermique doivent être optimisées pour permettre d'avoir à la fois un dépôt d'énergie homogène par laser et une mesure précise des champs thermomécaniques. Une difficulté qu'il conviendra de surmonter est d'obtenir un champ d'émissivité de surface représentant un compromis acceptable entre une émissivité forte et homogène dans l'infrarouge pour des mesures de température et une émissivité hétérogène (dans l'infrarouge ou le visible selon la caméra utilisée) pour créer un contraste de niveau de gris indispensable aux mesures de déplacement par corrélation d'images. Parallèlement aux essais,des simulations numériques thermomécaniques seront également réalisées pour compléter ces champs en volume et tester l'influence des conditions aux limites. L'objectif final de la thèse est d'obtenir pour la première fois une mesure fiable des quantités d'intérêt dans une zone d'amorçage en fatigue thermique et ainsi pouvoir quantifier convenablement un éventuel effet aggravant des sollicitations de fatigue thermique. / Thermal fatigue occurs in nuclear power plant pipes. The temperature variations are due to the turbulent mixing of fluids that have different temperatures. Many experimental setups have been designed but the measured temperatures have only been punctual and out of the zone of interest (e.g., via thermocouples). The equivalent strain variation in the crack initiation region is calculated with numerical thermomechanical simulations. In many cases, the comparisons between numerical and experimental results have shown that the crack initiation predictions in thermal fatigue are non-conservative. A new testing setup is proposed where thermal shocks are applied with a pulsed laser beam while the thermal and kinematic fields on the specimen surface are measured with infrared (IR) and visible cameras, respectively. Experimental testings are performed and different measurement techniques for temperature and kinematic fields are used. IR camera and pyrometers allow to measure the temperature variations in the zone impacted by the laser beam. To estimate the absolute temperature, the surface emissivities at the respective wavelengths are determined by different methods. The absolute temperature field is then used to apply the actual thermal loading in a decoupled FE model after an identification process of the parameters of the laser beam. Once the thermal loading is generated based upon the experimental data, the stress and strain fields can be computed in the region of interest with an elastoplastic law.The experimental strain variations calculated from the DIC measurements are compared with the predictions obtained with the FE simulation.