La qualité de l’air est un enjeu environnemental majeur de notre société. Cette thèse se focalise sur l’observation depuis l’espace du polluant gazeux majeur, l’ozone troposphérique. Les instruments satellitaires de nouvelle génération permettent de le mesurer journalièrement aux échelles régionales à globale. Cependant, les mesures d’un seul domaine spectral n’amène pas d’information suffisante pour quantifier les concentrations de l’ozone dans la couche limite atmosphérique, où se situe l’air que nous respirons. Le couplage des mesures de multiples domaines spectraux offre un fort potentiel pour mieux caractériser la pollution à l’ozone. La première approche multispectrale à 2 bandes combinant les mesures de l’infrarouge (IR) de IASI et l’ultraviolet (UV) de GOME-2 a été développée au laboratoire LISA, que j’ai intégré dans le cadre de ma thèse. L’objectif de mon travail de thèse est de franchir un pas supplémentaire dans la quantification de la pollution à l’ozone en incluant la bande visible (VIS) de Chappuis, afin de développer un couplage multispectral inédit à trois bandes spectrales UV+VIS+IR. Premièrement, j’ai mis au point une approche pour extraire l’information sur l’ozone des spectres VIS de GOME-2, en sélectionnant les longueurs d’onde affectées majoritairement par l’absorption à l’ozone et rejetant celles avec des absorptions d’autres gaz, ainsi que déterminant les variables d’ajustement conjoint de l’approche (profil vertical d’ozone, albédo de surface, shifts spectraux, etc) et les bases de données nécessaires pour simuler les spectres VIS (albédo de surface, spectroscopie).Ensuite, j’ai mis en œuvre la méthode multispectrale à trois bandes UV+VIS+IR, premièrement sur des observations simulées défilantes de IASI et GOME-2 et géostationnaires de MAGEAQ afin d’estimer l’amélioration en terme de sensibilité et précision, par rapport aux méthodes existantes. Dernièrement, j’ai appliqué l’approche multispectrale à 3 bandes à des observations satellitaires réelles de IASI et GOME-2. Des comparaisons avec d’autres données montrent des meilleures performances des nouvelles observations UV+VIS+IR pour caractériser des évènements de pollution à l’ozone, par rapport à l’approche à 2 bandes / Air quality is a major environmental issue for our society. This PhD thesis focuses on space borne observation of the major gaseous pollutant. Tropospheric ozone. New generation satellite instruments allow measuring it daily at regional to global scales. However, single spectral domain measurements do not provide enough information for quantifying ozone concentrations at the atmospheric boundary layer, where the air we breathe is located. Synergism of measurements from multiple spectral domains offers a great potential for better characterizing ozone pollution. The first 2-band multispectral approach combining infrared (IR) measurements of IASI and the ultraviolet (UV) of GOME-2 was developed at LISA laboratory, where I conducted my thesis. The goal of my thesis is to go a step further in the quantification of ozone pollution by including the visible (VIS) Chappuis band, in order to develop an unprecedented 3-band multispectral synergism UV+VIS+IR. First, I developed a approach for extracting ozone information from GOME-2 VIS spectra, by selecting the wavelengths mostly affected by ozone absorption and rejecting those with absorptions from other gases, as well as determining the joint adjustment variables of the approach (vertical ozone profile, surface albedo, spectral shifts, etc) and the databases needed to simulate the spectra VIS (surface albedo, spectroscopy).Then, I implemented the multispectral method with three bands UV+VIS+IR, first on simulated low-orbit and geostationary observations from respectively IASI and GOME-2 and MAGEAQ to estimate the improvement in terms of sensitivity and precision, as compared to existing methods. Last, I applied the 3-band multispectral approach to real satellite observations of IASI and GOME-2. Comparisons with other data shows enhanced performances of the new UV+VIS+IR observations to characterize ozone pollution events, with respect to the 2-band approach

Dans cette thèse, nous proposons une modélisation unifiée du couplage hydromécanique des massifs rocheux fracturés en se basant sur la caractérisation de réseaux de fractures discrètes (DFN). En particulier, nous proposons une extension de la méthode dite de ressorts de corps rigides (RBSM). Les principales contributions de ce travail portent sur les points suivants:(1) Un modèle de comportement mésoscopique, basé sur la méthode RBSM, est développé pour décrire la fissuration de la roche. Ce modèle permet de prendre en compte la distribution de fractures préexistantes, l'initiation, la propagation et la coalescence de nouvelles fissures. La roche intacte est représentée par un certain nombre de blocs rigides, répartis aléatoirement et reliés par des ressorts. La déformation macroscopique du massif est due à la déformation locale des interfaces entre blocs.(2) Nous avons ensuite proposé un modèle à double porosité pour modéliser le transfert hydraulique dans le massif à partir de la distribution de fractures discrètes. En combinaison avec le modèle RBSM, la variation de la perméabilité lors de la fissuration du massif est étudiée.(3) La formulation d’inégalité variationnelle pour le problème d’écoulement avec surface libre est étendue aux réseaux de fractures en 2D et 3D. Cette formulation permet d’aborder les problèmes de surfaces libres dans les massifs fracturés même des topologies et des frontières complexes.(4) Le comportement hydromécanique des massifs avec une grande densité de fractures est étudié. Un modèle de comportement est proposé pour décrire les relations non linéaires entre la contrainte normale et la déformation normale, entre le glissement tangentiel et la dilatation normale. / In this thesis, we have proposed a unified approach, based on the improved rigid body spring method (RBSM), for modeling the hydromechanical coupling in both intact and fractured rocks. The main contributions of the thesis are summarized as follows.(1) A mesoscopic model, based on the improved RBSM, is developed to account for the initial distribution of preexisting fractures, the whole process of initiation, propagation and coalescence of new cracks. The macroscopic deformation is due to the local deformation of interfaces between blocks.(2) A dual porosity model for seepage flow in rock mass is proposed, based on the discrete fracture network model and the permeability variation during rock fracturing is investigated.(3) The Variational Inequality (VI) formulation for seepage problem with free surface is extended to fracture networks both in 2D and 3D conditions. This formulation is in particular suitable to solve free surface problems in fracture networks even with very complex topology and boundaries.(4) By introducing a non-linear constitutive model for fractures, a hydromechanical coupling model is established for fracture networks. The governing mechanisms of hydromechanical coupling under different stress conditions are detected.

Polyèdres et systèmes d'inéquations linéaires. Rappels sur la théorie du couplage u-graphes. Rang des couplages maximum dans un graphe biparti. Rang des couplages maximum dans un graphe quelconque.

Cette thèse rassemble des travaux réalisés dans le cadre du transfert de la technologie des mémoires TAS-MRAM (acronyme pour mémoires magnétiques à accès aléatoire à écriture assistée thermiquement) entre le laboratoire Spintec et la société Crocus-Technology. L'objectif de cette thèse était de trouver des solutions permettant le fonctionnement des TAS-MRAM sur une gamme de température(-s) étendue(-s). Le stockage de l'information dans les TAS-MRAM repose sur le piégeage d'une couche ferromagnétique par couplage d'échange avec une couche antiferromagnétique (AF). Mon travail a consisté à étudier l'écriture des cellules mémoires TAS-MRAM en utilisant deux AFs d'épaisseur variable, l'IrMn dans un premier temps, puis le FeMn. L'utilisation de ce type de cellules mémoires a permis d'accéder à des temps de chauffage très courts afin d'étudier l'influence de l'activation thermique, dans une gamme de temps allant de 10ns à 100µs. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence le rôle de l'activation thermique dans l'écriture des points mémoires, pour l'ensemble des épaisseurs choisies des deux AF et ce dans l'étendue complète de la gamme de temps de chauffage explorée. Ils ont montré également que l'augmentation de l'épaisseur de l'AF permet d'augmenter la stabilité thermique de l'information dans la mémoire. Néanmoins, en augmentant l'épaisseur d'IrMn, le rôle réduit de l'activation thermique pour les durées de chauffage les plus courtes aboutit à des températures d'écriture trop élevées. Le FeMn en revanche s'est révélé être un bien meilleur candidat pour la réalisation de TAS-MRAM en montrant qu'il était possible d'obtenir une stabilité thermique identique à celle de l'IrMn tout en permettant de réduire les températures d'écritures pour les impulsions de chauffages les plus courtes. Les résultats suggèrent que la température de Néel du FeMn, plus basse que celle de l'IrMn est à l'origine de cette différence de température d'écriture lorsque le rôle de l'activation thermique diminue.

Le coefficient de couplage électromécanique (CCEM) est un paramètre essentiel pour la description des matériaux piézoélectriques, il traduit la conversion d'énergie électrique en énergie mécanique et vice versa. Ce coefficient de couplage est étudié et déterminé dans le cadre de cette thèse pour des céramiques piézoélectriques. Ces dernières sont utilisées pour trois structures différentes ; la première structure étudiée est constituée d'une poutre longue et mince avec des petits patchs collés symétriquement sur les deux faces de la poutre en Aluminium, la seconde structure se compose d'une poutre courte et épaisse avec deux grands patchs. La dernière structure étudiée est une plaque composite multicouche du type aéronautique avec un seul grand patch. Ces trois structures ont été étudiées afin de déterminer le coefficient de couplage électromécanique effectif qui est considéré comme un indicateur de performance de l'amortissement passif shunté. Ce coefficient de couplage a été évalué de différentes manières en utilisant différents paramètres dont les conditions limites électriques, les propriétés élastiques des patchs, les propriétés modales de la poutre seule ainsi que les facteurs de couplages piézoélectriques. Une première étude expérimentale a été menée sur la poutre longue pour deux types de configurations en court circuit et circuit ouvert pour identifier ses propriétés modales. La poutre longue a été simulée pour deux types de polarisations, identiques et opposées, et simulée dans les deux codes Ansys® et Abaqus®. L'influence de la condition d'équipotentielle sur le coefficient de couplage a été étudiée. Une seconde campagne expérimentale et numérique sur une autre structure a été nécessaire pour valider les résultats obtenus. Pour pouvoir atteindre cet objectif, il était nécessaire de travailler sur une structure plus courte et plus rigide. Ainsi, la poutre courte a été simulée dans Ansys® et les résultats obtenus ont confirmé la nécessité de prendre en compte l'équipotentialité sur les faces des patchs. Cette condition a pour effet de réduire le couplage électromécanique et parfois de découpler certains modes. L'écart résultant de la corrélation expérimentale / numérique des deux poutres instrumentées a incité à recaler les modèles numériques. Ce recalage peut se présenter sous trois formes : mécanique en remplaçant l'encastrement par des ressorts linéaires, électrique en remplaçant les capacités fournies par le fabricant par les valeurs mesurées expérimentalement et électromécanique en utilisant les deux recalages précédents simultanément. Les deux poutres ont ensuite été simulées en déformations planes et contraintes planes et recalées afin d'approcher les résultats expérimentaux. L'étude de ces deux structures a permis de confronter les différentes méthodes d'évaluation du CCEM effectif, d'évaluer l'influence de l'équipotentialité sur les faces des électrodes et de comparer les simulations bidimensionnelles aux tridimensionnelles. Une plaque composite multicouche du type aéronautique a été ensuite étudiée pour généraliser la méthode d'évaluation du CCEM effectif pour les structures minces composites. La plaque seule a d'abord été simulée dans Ansys® pour valider le modèle numérique. Des tests sur la structure adaptative ont ensuite été menés pour l'évaluation du CCEM expérimental. La position choisie du patch a été déterminée par une analyse de l'énergie de déformation de la plaque seule pour les modes d'intérêt. Cette méthode de placement du patch s'est avérée efficace dans le sens où elle a conduit à des CCEM effectifs élevés pour certains modes de la bande de fréquence retenue.

La spectroscopie électrochimique d'impédance (SEI) renseigne sur les mécanismes à l'interface électrode-électrolyte, mais ne peut pas identifier la nature des espèces adsorbées à la surface de l'électrode. La spectroscopie Raman est une technique puissante pour la recherche structurale ; elle peut fournir les informations requises au niveau moléculaire, qui sont absentes des mesures de SEI. Le but de ce travail a été de mettre au point la méthode de couplage dynamique de ces deux techniques. Cette nouvelle méthode -La spectro-électrochimie Raman-Impédance- a ensuite été appliquée à l'étude d'un film de polymère conducteur. Le principe de la méthode consiste à analyser le spectre émis par l'interface, et à convertir l'intensité des bandes choisies en une tension électrique. Plusieurs fonctions de transfert ΔV/ΔI, ΔRaman/ΔV, Δ Raman/ΔI ; sont enregistrées simultanément. Les premiers résultats de cette méthode appliquée à l'étude d'un film mince de polyaniline prouvent que l'équilibre acido-basique à l'intérieur du polymère doit être pris en considération sur la base d'un mécanisme cinétique impliquant deux réactions rédox et une réaction chimique.

Depuis leur apparition, la cohésion et le couplage (C&C) ont fait couler beaucoup d'encre, et ce en raison du rôle qui leur a été attribué dans la détermination des traits de plus qu'un attribut de la qualité du logiciel. Cette détermination a pris plusieurs aspects modelés selon les besoins et les réalisations de chaque étape d'évolution par lesquels ils sont passés. Ces aspects ont contribué grandement au retrait d'une large ambigüité qui a couvert le couple C&C comme tout autre concept mesurable de la qualité logicielle. En revanche, ils ont pris part à l'exacerbation du nombre de questions de recherche ---quelques unes vagues et d'autres précises, à propos de ce qui a formé une preuve évidente de la difficulté d'utilisation de ces deux concepts. Depuis toujours la source du problème de cette difficulté est connue: définitions informelles, et la solution est unique et unanime: définition de mesures objectives et normalisées. Mais, les visions, qui diffèrent à cause des multiples chemins possibles à prendre et des divers moyens envisageables, rendent en quelque sorte la réalisation de cette solution difficile. Dans notre étude nous avons analysé l'histoire de ces deux concepts en prenant comme point de départ le livre Structured Design de Yourdon et Constantine (1979). Nous avons ensuite suivi à la trace les changements de ces concepts tout au long des trois dernières décennies, en analysant une vingtaine d'articles marquants. Avec cette étude, nous avons découvert, qu'avec leurs visions différentes, les chercheurs sont arrivés à résoudre certains sous-problèmes (qui découlent du problème principal qui s'est avéré très complexe), tout en découvrant d'autres sous-problèmes qui ont besoin d'être solutionnés, pour que le tout permette un éclaircissement et une précision qui accordent une utilisation efficace du couple C&C, dans la production d'applications d'envergure où l'on applique les principes du génie logiciel (GL). Le résultat de notre étude peut être résumé par le «non» que nous avons donné comme réponse à notre question de recherche principale «Est-ce que les concepts de cohésion et de couplage ont des définitions assez précises pour pouvoir être employés de manière efficace dans le GL ?». ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cohésion, Complexité, Couplage, Modularisation, Métrique, Qualité.

Cette thèse traite du problème industriel de la modélisation et de<br />la simulation numérique du rayonnement acoustique à l'entrée d'air des nacelles<br />d'Airbus. Les hypothèses physiques subséquentes au contexte industriel<br />précis conduisent à un modèle simplifié de propagation acoustique linéaire sur<br />un écoulement porteur potentiel et non-linéaire. La modélisation de la source<br />modale de bruit du moteur se traduit par une condition de bord exprimée par<br />un opérateur Dirichlet-Neumann. L'existence et l'unicité du problème mathématique<br />général (auquel on a rajouté une condition de Sommerfeld convectée)<br />de la perturbation potentielle et locale autour d'un écoulement uniforme sont<br />démontrées. Un couplage discret alliant le potentiel acoustique (éléments finis<br />de volume) et sa dérivée conormale de bord (éléments finis de frontière) par une<br />équation intégrale est proposé. Le code informatique est validé analytiquement<br />et comparativement. Les résultats originaux prouvent la nécessité de la prise en<br />compte des non-linéarités de l'écoulement par des différences de plus de 5 décibels<br />en champ lointain. Le positionnement optimal de la surface rayonnante et<br />la possibilité d'adaptation de la méthode multipôle rapide rendent ce couplage<br />incontournable. Le modèle simplifié potentiel-linéaire, même si il n'est a priori<br />apte qu'à traiter l'entrée d'air, trouve toute sa justification en tant que brique<br />d'un code global basé sur la décomposition de domaine. Finalement, soulignons<br />l'avènement d'un élément fini axisymétrique naturel et d'une alternative originale<br />de calcul de l'écoulement non-linéaire par une méthode de point fixe.

Ce mémoire de « Habilitation à Diriger des Recherches » est divisé en deux parties. <br /><br /> La partie I est composée de trois chapitres. Les deux premiers traitent des interactions entre porteurs et vibrations du réseau. Le troisième est consacré aux états électroniques non-liés des boîtes quantiques. <br />Le premier chapitre de la première partie (I-1) présente une description générale de l'interaction électron-phonon dans les semiconducteurs, du massif aux boîtes quantiques. L'étude des interactions entre porteurs et vibrations du réseau a grandement bénéficié des importantes avancées dans les domaines de l'élaboration de matériaux nanostructurés et des techniques d'analyse spectroscopiques. L'accès à la structure fine des transitions optiques (par exemple, par des techniques de sonde locale à haute résolution spectrale et/ou temporelle) a permis la mise en évidence de différents effets liés aux couplages électron-phonons. Ainsi, les ailes de phonons acoustiques d'une paire radiative confinée dans une boîte quantique ont été observées dans différents types de boîtes quantiques. De même, l'existence d'un fort couplage entre les porteurs confinés et les vibrations optiques est désormais bien établie. Finalement, les processus de diffusion des porteurs par les phonons, omniprésents en physique des semiconducteurs massifs, est encore aujourd'hui au centre de nombreuses études expérimentales et théoriques dans les nanostructures. Le chapitre 1 présente donc une revue de ces différents aspects du couplage entre porteurs et phonons : leur description et leurs conséquences optiques. Il faut noter que le matériel de ce chapitre ne correspond pas à une contribution personnelle de « recherche » dans le domaine, mais plutôt à un souci pédagogique de présentation, d'une manière unifiée, des différentes facettes de l'interaction électron-phonon dans les boîtes quantiques auto-organisées <br />Le deuxième chapitre de la première partie présente une discussion détaillée des états polarons (première partie du chapitre : I-2A) et de la relaxation en énergie (deuxième partie du chapitre : I-2B) dans les boîtes quantiques auto-organisées de semiconducteurs. Ces états correspondent aux véritables excitations élémentaires des boîtes quantiques auto-assemblées. En effet, la description d'ordre zéro en termes d'états découplés électrons-phonons devient inappropriée en présence d'un fort couplage entre les porteurs confinés et les vibrations du réseau. On n'a pas fini d'explorer toutes les conséquences de ce couplage fort, encore aujourd'hui au centre de nombreuses études théoriques et expérimentales. Parmi les champs actuels d'investigations dans ce domaine, il faut citer :<br />(i) l'étude de la dynamique (linéaire) de relaxation de l'énergie des états excités d'une boîte quantique, mettant en jeu des processus intrinsèquement liés aux états mixtes de polarons (comme la désintégration par couplage anharmonique ; voir deuxième partie du chapitre) ;<br />(ii) les mises en évidence de couplage polaron pour les transitions optiques des boîtes quantiques chargées avec un trou (domaine FIR) ou intrinsèques (en optique interbande) ;<br />(iii) les études récentes de la dynamique non-linéaire (sous excitation FIR intense) des transitions polarons des boîtes;<br />(iv) l'observation d'un effet polaron pour les boîtes doublement chargées.<br /><br />Le chapitre trois de la première partie (I-3) est un article de revue sur les états non-liés des boîtes quantiques de semiconducteurs. La plupart des études sur les boîtes quantiques sont focalisées sur la partie basse énergie du spectre (états liés). Le spectre continu joue toutefois un rôle de premier plan dans beaucoup de situations : par exemple, ce sont les états finals pour les processus d'ionisation des boîtes dopées, ou les états initials pour les processus de capture (chargement des boîtes). Ces processus d'ionisation et (re)-capture se trouvent au sein même du fonctionnement de différents dispositifs, comme les détecteurs et lasers à base de boîtes quantiques. De même, ils jouent un rôle décisif dans les transitions optiques inter-bandes, à cause des transitions « croisées », c'est-à-dire, faisant intervenir des états liés d'une bande avec des états du continuum de l'autre. Pourtant, peu de travaux ont été consacrés à l'analyse de ces états. Une bonne partie du travail discuté dans ce chapitre est le résultat d'une longue étude, initiée au LPA il y a maintenant une petite dizaine d'années avec les premières études des mécanismes de capture assistée par les phonons et de relaxation Auger intra-boîte, poursuivie par le travail d'A. Vasanelli sur le fond spectral d'absorption inter-bandes, et consolidée par les récentes simulations numériques de N. D. Phuong et N. Regnault de la magnéto-absorption de différentes structures à boîtes quantiques pour la photo détection IR. Comme souligné à la fin de ce chapitre, les états non-liés jouent un rôle important dans bien d'autres situations physiques, comme pour les états « liés » excités à plusieurs particules. Ces voies de recherche, plus récentes, sont encore à leurs commencements.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie mécanique : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 81 réf.