La modélisation et la simulation réaliste de vêtements sur ordinateur prennent de plus en plus d'importance au sein de la communauté scientifique dans l'ère du tout numérique. Cette thèse se propose d'apporter des améliorations au niveau de la modélisation mécanique du tissu et de la détermination de ses paramètres afin de rendre les animations de vêtements plus réalistes.<br /><br />Nous nous plaçons dans le cadre de la représentation d'un tissu en chaîne et trame par un système "masses-ressorts" soumis aux lois de la dynamique. Nous proposons un modèle non linéaire hystérétique du cisaillement d'un tissu qui est avantageux en temps de calcul car il se base sur des ressorts linéiques et qui reproduit fidèlement le comportement mécanique mesuré par les machines de Kawabata. Les fonctions de transfert des ressorts ont été déterminés pour que le modèle de tissu numérique reproduise les courbes de Kawabata du tissu réel, quand le tissu virtuel est soumis aux mêmes contraintes que le tissu réel dans les machines de Kawabata.<br /><br />Nous proposons aussi un schéma expérimental utilisant un système de capture de mouvement (MOCAP) permettant de mesurer la cinématique d'un tissu en mouvement. La dynamique du tissu est calculée à partir des données expérimentales ce qui a permis de déterminer les paramètres de la dissipation visqueuse utilisés dans la loi de la mécanique.<br /><br />Enfin, nous avons pu valider notre modèle mécanique du tissu muni des paramètres trouvés avec la mise en place d'une technique de reconstruction 3D de la forme d'un tissu à partir de photographies, en se basant sur l'algorithme de calibration POSIT et sur un algorithme de reconstruction 3D par stéréovision. Nous pouvons ainsi comparer le drapé réel d'un tissu avec celui obtenu grâce à notre simulateur.

L'accélération de particules est une thématique d'astrophysique générale qui <br />peut être étudiée dans un laboratoire naturel : les régions aurorales de la <br />Terre, et plus globalement, celles des planètes magnétisées. Ces régions sont <br />en effet le siège de nombreux processus qui donnent, entre autres, naissance <br />aux aurores boréales et australes, phénomènes spectaculaires mais dont de <br />nombreux aspects restent incompris. En particulier, de multiples mesures de <br />satellites ont montré l'existence de populations de particules énergétiques <br />précipitant vers la Terre, nécessitant le maintien d'une différence de <br />potentiel électrique élevée que la plupart des modèles proposés sont incapables <br />de reproduire. D'une manière générale, comprendre l'accélération, c'est <br />comprendre une partie du couplage dynamique entre la magnétosphère, où <br />l'énergie est libérée lors des sous-orages, et l'ionosphère où l'énergie est <br />dissipée. L'étude de cette dissipation, qui opère sur de courtes échelles <br />spatiales et temporelles, constitue le thème principal de ce travail. Dans <br />ce but, nous considérons une perturbation électromagnétique, sous forme d'onde <br />d'Alfvén, se propageant le long des lignes de champ magnétique. Son <br />interaction, en région aurorale, avec les cavités de plasma, structures <br />fortement inhomogènes, conduit à l'apparition de champs électriques parallèles <br />susceptibles d'accélérer les particules, ainsi qu'à un transfert d'énergie <br />significatif des ondes vers les électrons. Finalement, cette étude permet de <br />dégager un nouveau scénario de formation des arcs auroraux. Ce travail a été <br />mené de façon analytique avant d'être traité numériquement grâce à un code <br />particulaire.

Ce travail porte sur la mesure de temps de fission par la technique d'ombre dans les monocristaux et l'interprétation de ces temps en termes de dissipation nucléaire. Nous avons étudié la fission de noyaux voisins du plomb dans la réaction ^(208)Pb+Si à 29 MeV/u à GANIL. La fission est sélectionnée par identification des numéros atomiques Z_(1) et Z_(2) des deux fragments de fission F_(1) et F_(2). La mesure de la distribution angulaire du fragment F_(1) émis avec une vitesse presque parallèle à la direction de l'axe <110>du monocristal de silicium permet d'accéder aux effets d'ombre. Cette distribution présente un creux dans la direction de l'axe <110>dont le taux de remplissage et la forme dépendent directement du temps mis par le noyau pour fissionner. La sélection événement par événement de l'énergie d'excitation s'est faite à l'aide de la réponse rapide d'ORION, un détecteur 4\pi de neutrons, et a permis un suivi des creux de blocage avec l'énergie d'excitation. Les taux de remplissage montrent des évolutions avec l'énergie d'excitation qui dépendent de la valeur de Z_(1)+Z_(2). Pour Z_(1)+Z_(2)\leq 82 et E^(*)<350 MeV, nous observons l'existence de composantes de temps de vie longs (\tau >3\times 10^(-19)s) dans les distributions de temps de fission. Une simulation des creux de blocage (incluant l'effet des émissions de post-scission) pour différents temps de vie \tau a permis d'accéder soit à la forme de la distribution des temps de fission (cas de forte statistique), soit uniquement à la valeur moyenne des temps de fission (faible statistique). Les temps longs mesurés pour le plomb ont été comparés aux temps mesurés dans une expérience similaire pour de la fission de l'uranium. L'ensemble de ces temps a été interprété dans le cadre d'approches statistiques de la fission incluant la dissipation nucléaire. Pour l'uranium, avec E^(*)\leq 250 MeV, et pour le plomb, avec 130\leq E^(*)\leq 270 MeV, les temps de fission ont été trouvés compatibles avec des coefficients de dissipation relativement élevés, \beta \geq 2\times 10^(21)s^(-1).

La rupture en fatigue à grand nombre de cycles est une des sources de défaillance les plus fréquentes pour des pièces en service. Dans le cas des aciers, l'endommagement par fatigue trouve ses origines microstructurales dans des mécanismes liés aux mouvements des dislocations. L'objectif du présent travail est de comprendre les multiples interactions entre la microstructure et la dissipation intrinsèque induite par les mouvements de dislocations puisque limiter la dissipation semble permettre d'améliorer la limite de fatigue. L'estimation expérimentale de la dissipation intrinsèque à partir de la température nécessite une formulation de l'équation de la chaleur qui découle d'hypothèses relatives aux sources de chaleur et aux moyens de mesure. L'outil expérimental permet de mettre en place un modèle micro-macro qui décrit les multiples interactions entre les phénomènes dissipatifs et la microstructure. La dissipation lors de sollicitations cycliques est supposée être soit liée à la courbure des lignes de dislocations (anélasticité) soit due au glissement viscoplastique des dislocations (inélasticité). L'utilisation du cadre de la plasticité cristalline aboutit à une description physique de ces mécanismes et le modèle de transition d'échelle, développé pour tenir compte des différents ordres de dérivation qui interviennent dans la loi de comportement locale, permet de considérer la nature hétérogène des aciers. Une procédure d'identification des paramètres basée sur les courbes de comportement oligocyclique est ensuite proposée et donne des résultats satisfaisants. Finalement, le modèle est principalement utilisé afin de prévoir le rôle divers paramètres relatifs au chargement ou à la microstructure sur les courbes d'échauffement.

Le travail proposé porte sur les mesures, la modélisation et l'identification du comportement dynamique d'un plot en élastomère dans la plage de fréquence 0-100 Hz. Notre plot est utilisé pour l'isolation vibratoire dans l'automobile. Il est testé sous excitation uniaxiale par vérin hydraulique à différents niveaux de précharge et d'amplitude de déplacement. Ces essais permettent de mesurer le module d'Young complexe. Nous avons recherché des modèles adaptés à nos données expérimentales et ayant un nombre réduit de paramètres. Deux modèles viscoélastiques linéaires à quatre paramètres ont été retenus: le premier est en fait un modèle proposé par Biot pour le frottement solide et un autre, nouveau, très proche du précédent utilisant les dérivées fractionnaires. De plus, nous avons établi des relations d'interpolation définissant les paramètres des modèles en fonction de la précharge et de m'amplitude, afin de prendre en compte de façon assez simple les aspects non linéaires du comportement de l'élastomère. Des essais quasi-statiques ont permis de vérifier la prédictivité de nos modèles dans le domaine temporel. Enfin, une étude critique est conduite sur leur qualité à modéliser les propriété dissipatives du matériau.

<p>0.18 um CMOS technology is increasingly used in design and implementation of full adder cells. Hence, there is a need for better understanding of the effects of different cell designs on cell performance, including power dissipation and time delays. </p><p>This thesis contributes to better understanding of the behavior of single-bit full adder cells when low power-delay products are essential. Thirty one single-bit full adder cells have been implemented in Cadence tool suit and simulated using 0.18 µm CMOS technology to obtain a comprehensive study of the performance of the cells with respect to time (time-delays) and power consumption (power dissipation). </p><p>Simulation method used for performance measurements has been carefully devised to achieve as accurate measurements as possible with respect to time delay and power dissipation. The method combines the simple measurement technique for obtaining accurate time-delays and power dissipation of a cell, and the transistor resizing technique that allows systematicallyresizing of transistors to achieve minimal power-delay product. The original technique of sizing of the transistors has been extended in this thesis for the purpose of the performance measurements to include both resizing the transistors in the critical path and resizing the transistors on the global level, and therefore efficiently obtain minimal power-delay product for every cell. </p><p>The result of this performance study is an extensive knowledge of full adder cell behaviour with respect to time and power, including the limitations of the 0.18 µm CMOS technology when used in the area of full adder cells. Furthermore, the study identified full adder cell designs that demonstrated the best performance results with respect to power-delay products. </p><p>In general, the complex performance simulation method in this thesis that combines the simulation of time delay and critical path transistor resizing provides the most accurate measurements and as such can be used in the future performance analysis of single-bit full adder cells.</p>

The aim of this work is to better understand the factors and mechanisms leading to the supramolecular organization of collagen layers adsorbed on polymers. Native collagen adsorption on polystyrene (PS) and plasma-oxidized polystyrene (PSox) substrates revealed that the adsorbed layer consists in two parts: a dense and thin sheet (~ 10 nm) in which fibrils are formed, as revealed by atomic force microscopy, and an overlying thick layer (~ 200 nm) which contains protruding molecules, as revealed by quartz crystal microbalance with dissipation monitoring. The protruding molecules are in low density but modify noticeably the local viscosity. Faster and enhanced fibril formation takes place on hydrophobic compared to hydrophilic substrate. As a result of drastic thermal denaturation, the ability of collagen to assemble into fibrils is lost and the number of protruding molecules responsible for higher viscosity is reduced. Radiochemical measurements showed that collagen molecules are more easily displaced when adsorbed on a hydrophobic substrate compared to a hydrophilic substrate. This may explain why fibril formation occurs more readily on the more hydrophobic substrate, but is in contrast with higher surface affinity. The possible explanation of this paradox by the quick formation of a dense layer of collagen molecules having a smaller number of contact points with a very hydrophobic surface could not be demonstrated by a comparison of adsorption procedures. Comparing different collagen sources revealed various modes of aggregation with different characteristics regarding size and order (large fibers in solution, smaller fibrils to featureless underneath layer in the adsorbed phase). Moreover, collagen aggregation in the solution is a process competing with adsorption: more aggregated solutions behave like less concentrated solutions regarding the adsorbed amount and fibril formation in the adsorbed phase. It must be emphasized that interpretation of the QCM-D data, which is based on fitting physical quantities according to a model, has to be performed very carefully, and requires the examination of the sensitivity of the fitted data to the fitting parameters.

Le vétiver a été choisi pour former des haies autour des parcelles cotonnières et maraîchères du Burkina Faso, afin de limiter la dispersion des polluants vers les plantes, les eaux de surface et souterraines. L'influence du vétiver sur le devenir des polluants métalliques (Cu et Cd) et organique (insecticide : endosulfan) dans le système sol-eau-vétiver a été étudiée dans deux sols représentatifs du Burkina Faso, un sol vertique et un sol ferrugineux. Des études d'adsorption en batch, des essais en vase de végétation en conditions contrôlées et en lysimètres en conditions naturelles ont été réalisées. Les sols plantés au vétiver montrent des coefficients d'adsorption de l'endosulfan (Kf = 6,5 - 9,7 mg1-n Ln kg-1), de Cu (3162,6 - 4445,1 mg1-n Ln kg-1) et de Cd (76,8 - 280,2 L kg-1) significativement plus élevés comparés à ceux des sols non plantés (Kf = 6,3 - 7,2, 328,1 - 2921,9 et 37,2 - 206,1 mg1-n Ln kg-1, respectivement). De plus, le sol vertique adsorbe plus ces micropolluants que le sol ferrugineux, en relation avec sa CEC plus importante résultant de ses plus fortes teneurs en carbone organique et en argiles. En vases de végétation, 6 mois après traitement, l'endosulfan n'est détecté ni dans les parties aériennes et racinaires du vétiver, ni dans les sols. La non-détection de l'endosulfan pourrait s'expliquer par sa dégradation, sa minéralisation, sa volatilisation et la formation de résidus non extractibles. Dans nos conditions, le temps de demi-vie estimé de l'endosulfan (DT50) est supérieur dans le sol ferrugineux (43,1 jours) comparé à celui du sol vertique (40,6 jours). Dans les sols plantés, le DT50 de l'endosulfan est 1,1 fois moins important comparé aux sols non plantés, en relation avec l'augmentation significative de la microflore dégradant l'endosulfan en présence du vétiver. Par ailleurs, les teneurs en Cu et Cd dans le vétiver sont significativement plus élevées pour le sol ferrugineux que pour le sol vertique 6 mois après traitement, en relation avec les teneurs en CuMgCl2 et CdMgCl2 supérieures dans le sol ferrugineux comparé au sol vertique. Le coefficient d'absorption biologique (CAB) de Cu et Cd et leur facteur de bioconcentration (FBC) supérieurs à 1, ainsi que leur facteur de translocation (FT) inférieure à 1 dans le vétiver démontrent son efficacité à absorber et à accumuler Cu et Cd. En conditions extérieures, 6 mois après le traitement, les quantités lessivées de Cu sont très faibles pour l'ensemble des colonnes (0,001 - 0,010%). Pour les deux autres micropolluants, les pertes par lessivage à travers le sol ferrugineux (0,07% d'endosulfan et 1,48% de Cd) sont supérieures à celles du sol vertique (0,01% d'endosulfan et 0,04% de Cd). En présence du vétiver, les quantités lessivées d'endosulfan et de Cd sont plus de deux fois inférieures à celles des sols non plantés, en relation avec leur adsorption plus élevée et la dégradation favorisée de l'endosulfan dans les sols plantés. L'efficacité du vétiver à réduire le transfert des micropolluants vers les eaux de surface et souterraines nécessiterait d'être validée à l'échelle de la parcelle avant d'encourager la plantation de haies autour des parcelles cotonnières et maraîchères du Burkina Faso.

This study introduces a multiscale model for analyzing nonlinear thermo-viscoelastic responses of particulate composites. A simplified micromechanical model consisting of four sub-cells, i.e., one particle and three matrix sub-cells is formulated to obtain the effective thermal and mechanical properties and time-dependent response of the composites. The particle and matrix constituents are made of isotropic homogeneous viscoelastic bodies undergoing small deformation gradients. Perfect bonds are assumed along the sub-cell⁰́₉s interfaces. The coupling between the thermal and mechanical response is attributed to the dissipation of energy due to the viscoelastic deformation and temperature dependent material parameters in the viscoelastic constitutive model. The micromechanical relations are formulated in terms of incremental average field quantities, i.e., stress, strain, heat flux and temperature gradient, in the sub-cells. The effective mechanical properties and coefficient of thermal expansion are derived by satisfying displacement- and traction continuities at the interfaces during the thermo-viscoelastic deformations. The effective thermal conductivity is formulated by imposing heat flux- and temperature continuities at the subcells⁰́₉ interfaces. The expression of the effective specific heat at a constant stress is also established. A time integration algorithm for simultaneously solving the equations that govern heat conduction and thermoviscoelastic deformations of isotropic materials is developed. The algorithm is then incorporated within each sub-cell of the micromechanical model together with the macroscopic energy equation to determine the effective coupled thermoviscoelastic response of the particulate composite. The numerical formulation is implemented within the ABAQUS, general purpose displacement based FE software, allowing for analyzing coupled heat conduction and deformations of composite structures. Experimental data on the effective thermal properties and time dependent responses of particulate composites available in the literature are used to verify the micromechanical model formulation. The multiscale model capability is also examined by comparing the field variables, i.e., temperature, displacement, stresses and strains, obtained from heterogeneous and homogeneous composite structures, during the transient heat conduction and deformations. Examples of coupled thermoviscoelastic analyses of particulate composites and functionally graded structures are also presented. The present micromechanical modeling approach is found to be computationally efficient and shows good agreement with experiments in predicting the effective thermo-mechanical response of particulate composites and functionally graded materials. Our analyses forecast a better design for creep resistant and less dissipative structures using particulate composites and functionally graded materials.

Résumé : Cette étude a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes précurseurs de l'amorçage de fissures dans le cas de métaux ductiles monophasés, comme le cuivre pur, sollicités à des amplitudes de contrainte inférieures à la limite de fatigue conventionnelle et jusqu'à des nombres de cycles atteignant le domaine de la fatigue gigacyclique (Very High Cycle Fatigue, VHCF). Les essais ont été réalisés sur une machine de fatigue ultrasonique à une fréquence de sollicitation de 20 kHz. Les mécanismes précurseurs de l'amorçage des fissures se manifestent (1) sous forme de bandes de glissement qui apparaissent sur la surface de l'éprouvette et (2) par un auto-échauffement du matériau dû à la dissipation intrinsèque. Les cartographies de température de la surface des éprouvettes nous ont permis d'estimer des dissipations d'énergie moyennes et de caractériser leur évolution avec le nombre de cycles et l'amplitude de contraintes. En parallèle, l'évolution du relief de la surface, initialement lisse et sans contrainte résiduelle, a été analysée à partir d'observations en microcopie optique, électronique à balayage et à force atomique. Nous avons établi que l'amplitude de contrainte nécessaire pour faire apparaître les premières bandes décroit en fonction du nombre de cycles. Des analyses EBSD, couplées à des calculs éléments finis intégrant l'anisotropie élastique des grains, ont révélé le rôle clé (1) des joints de macles et (2) du glissement dévié dans l'amorçage de bandes de glissement intenses.Mots clés : Fatigue gigacyclique, Bandes de glissement, Microplasticité cyclique, Dissipation, Anisotropie élastique, Simulation multicristalline, Thermographique infrarouge.