Ce travail porte sur un système modèle permettant d'étudier l'ancrage d'un réseau élastique par un ensemble de pièges. Ce réseau 2D est constitué par des billes macroscopiques en interaction électrostatique auquel un potentiel électrique de piégeage peut être appliqué, une agitation mécanique maintenant l'ensemble à une température effective donnée. Tous les paramètres expérimentaux<br />étant contrôlables, il offre l'opportunité unique d'étudier le phénomène d'ancrage tout en ayant directement accès à la position des billes et à leur dynamique.<br /><br />Une première partie de ce travail détermine ses caractéristiques (interaction interparticules, détermination de la température effective, propriétés élastiques) et permet sa qualification comme "système élastique".<br /><br />La réponse de ce système lorsqu'il est soumis à un réseau périodique de pièges a ensuite été étudiée en détail. La dynamique de transition vers les configurations d'équilibre ainsi que les<br />mouvements autour des positions des billes ont également été abordés. À la lumière de ces premiers résultats, les possibilités d'étudier à terme des situations de piégeage aléatoire faible ont été discutées.<br /><br />Enfin, pour mieux comprendre les dynamiques globales de réseaux piégés, nous nous sommes intéressés à des problèmes locaux tels la<br />dynamique de systèmes confinés, ou la diffusion de particules dans un canal modulé.

Les charges réelles d'applications sont souvent dynamiques. Ainsi, le dimensionnement statique de ressources est voué soit au gaspillage, s'il est basé sur une estimation du pire scénario, soit à la dégradation de performance, s'il est basé sur la charge moyenne. Grâce au modèle du cloud computing, les ressources peuvent être allouées à la demande et le dimensionnement adapté à la variation de la charge. Cependant, après avoir exploré les travaux existants, nous avons trouvé que la plupart des outils d'élasticité sont trop génériques et ne parviennent pas à répondre aux besoins spécifiques d'applications particulières. Dans le cadre de ce travail, nous utilisons des boucles autonomiques et diverses techniques d'élasticité afin de rendre élastiques différents types d'applications, à savoir un service de consolidation, un intergiciel de messagerie et une plateforme de traitement de données en temps-réel. Ces solutions élastiques ont été réalisées à partir d'applications libres et leur évaluation montre qu'ils permettent d'économiser les ressources utilisées avec un surcoût minimal. / Real world workloads are often dynamic. This makes the static scaling of resourcesfatally result in either the waste of resources, if it is based on the estimatedworst case scenario, or the degradation of performance if it is based on the averageworkload. Thanks to the cloud computing model, resources can be provisioned ondemand and scaling can be adapted to the variations of the workload thus achievingelasticity. However, after exploring the existing works, we find that most elasticityframeworks are too generic and fail to meet the specific needs of particularapplications. In this work, we use autonomic loops along with various elasticitytechniques in order to render different types of applications elastic, namelya consolidation service, message-oriented middleware and a stream processingplatform. These elastic solutions have been implemented based on open-sourceapplications and their evaluation shows that they enable resources’ economy withminimal overhead.

La caractérisation des propriétés matérielles basée sur le dialogue essai-calcul requiert des précautions quant à la prise en compte des grandeurs physiques mises en jeu, aussi bien mesurées que calculées. Les mesures de champs cinématiques délivrent des informations qui permettent de rendre compte du comportement local du matériau et constituent une entrée riche pour ce type de dialogue axé sur la confrontation modèle - mesure. L'objet de ce travail est de discuter l'identification de propriétés élastiques homogènes ou hétérogènes, basée sur l'exploitation de mesures de champs, qui soulève la problématique de la prise en compte de mesures perturbées et d'hypothèses fortes de modélisation. Le but de cette étude est de discuter deux manières différentes pour aborder le problème. La première consiste à traiter les mesures en amont de l'étape d'identification, afin de filtrer les perturbations de mesures, et est basée sur l'outil d'approximation diffuse. La seconde consiste à développer une méthode d'identification inverse à partir d'essais quasi-statiques cherchant à tenir compte du caractère incertain des mesures, dès sa formulation, en utilisant l'ensemble des informations théoriques et expérimentales disponibles, en particulier en l'absence d'informations sur les conditions aux limites. Cette méthode est basée sur les principes de l'erreur en relation de comportement modifiée, amenant à résoudre des problèmes éléments finis non standards, et a conduit à mettre en œuvre des méthodes de résolution adaptées. L'étude a permis de souligner la robustesse de la méthode face aux incertitudes de mesure, notamment en comparaison avec le recalage par éléments finis.

L'objectif de cette thèse est de concevoir des méthodes de décomposition de domaine qui sont robustes même pour les problèmes difficiles auxquels on est confronté lorsqu'on simule des objets industriels ou qui existent dans la nature. Par exemple une difficulté à laquelle est confronté Michelin et que les pneus sont constitués de matériaux avec des lois de comportement très différentes (caoutchouc et acier). Ceci induit un ralentissement de la convergence des méthodes de décomposition de domaine classiques dès que la partition en sous domaines ne tient pas compte des hétérogénéités. Pour trois méthodes de décomposition de domaine (Schwarz Additif, BDD et FETI) nous avons prouvé qu¿en résolvant des problèmes aux valeurs propres généralisés dans chacun des sous domaines on peut identifier automatiquement quels sont les modes responsables de la convergence lente. En d¿autres termes on divise le problème de départ en deux : une partie où on peut montrer que la méthode de décomposition de domaine va converger et une seconde où on ne peut pas. L¿idée finale est d¿appliquer des projections pour résoudre ces deux problèmes indépendemment (c¿est la déflation) : au premier on applique la méthode de décomposition de domaine et sur le second (qu¿on appelle le problème grossier) on utilise un solveur direct qu¿on sait être robuste. Nous garantissons théorétiquement que le solveur à deux niveaux qui résulte de ces choix est robuste. Un autre atout de nos algorithmes est qu¿il peuvent être implémentés en boite noire ce qui veut dire que les matériaux hétérogènes ne sont qu¿un exemple des difficultés qu¿ils peuvent contourner

Le développement de structures portantes flexibles dans le domaine naval, telles que les hélices ou les safrans, pose de nouveaux problèmes de dimensionnement. Cette thèse a pour but de développer une méthode de dimensionnement validée par des essais pour des structures portantes déformables soumises à des écoulements, éventuellement diphasiques de type cavitant. Les essais sont réalisés sur un hydrofoil de type NACA66-312(mod.), fabriqué en polyacetate, au sein du tunnel hydrodynamique de l'Institut de Recherche de l'Ecole Navale. Lors des essais, des mesures de déformations du profil portant ainsi que de niveaux vibratoires sont réalisées. Une méthode numérique couplant un code structure éléments finis (ANSYS Mechanical) avec un code fluide volumes finis (ANSYS CFX) par une méthode partitionnée, itérative, synchrone et séquentielle, laquelle est validée en terme de prédiction du déplacement et des contraintes pour des écoulements subcavitants dans un premier temps, puis pour des écoulements cavitants stables et instables.

Les bétons sont des matériaux composites à la microstructure complexe et constitués de phases dont le contraste des propriétés physiques et mécaniques peut être très grand. Ces matériaux posent des difficultés aux approches macroscopiques lorsqu'il s'agit de maîtriser leurs comportements effectifs comme celui du fluage. Malgré ces difficultés, EDF doit se doter d'outils permettant de modéliser de façon prédictive l'évolution des bétons des ouvrages en service ou de prescrire lecahier des charges des bétons de nouvelles installations. Ayant pour objectif de contribuer à la résolution de ce problème, ce travail de thèse développe des méthodes numériques multi échelle pour le calcul des structures constituées de matériaux fortement hétérogènes élastiques ou viscoélastiques. Plus précisément, ce travail de thèse comporte trois parties. Dans la première partie, nous nous intéressons à un composite constitué d'une matrice élastique renforcée par des inclusionsélastiques dont les formes géométriques peuvent être quelconques et dont la fraction volumique peut être importante. Pour modéliser ce matériau composite, une première approche numérique consistant à combiner la méthode des éléments finis étendus (XFEM) standard et la méthode "level-set" (LS) classique est d'abord utilisée. Nous montrons que cette première approche numérique, qui apparaît naturelle, induit en fait plusieurs artefacts numériques non rapportés dans la littérature, conduisant en particulier à une convergence non optimale par rapport à la finessedu maillage. Par suite, nous élaborons une nouvelle approche numérique ($mu $-XFEM) basée sur la description des interfaces par des courbes de niveaux multiples et sur un enrichissement augmenté permettant de prendre en compte plusieurs interfaces dans un même élément. Nous démontrons au travers des comparaisons et exemples que la convergence est améliorée de manière substantielle par rapport à la première approche numérique. Dans la deuxième partie, nous proposons une nouvelle méthode pour calculer les déformations différées des structures composées de matériaux hétérogènes viscoélastiques linéaires. Contrairement aux approches proposées jusqu'à présent, notre méthode opère directement dans l'espace temporel et permet d'extraire de manière séquentielle le comportement homogénéisé d'un matériau hétérogène viscoélastique linéaire. Concrètement, les composantes du tenseur de relaxation effectif du matériau sont d'abord obtenues à partir d'un volume élémentaire représentatif et échantillonnées au cours du temps. Une technique d'interpolation et un algorithme implicite permettent ensuite d'évaluer numériquement la réponse temporelle du matériau par le biais d'un produit de convolution. Les déformations différées des structures sont enfin calculées par la méthode des éléments finis classique. Différents tests sont effectués pour évaluer la qualité et l'efficacité de la méthode proposée, montrant que cette dernière permet d'avoir un gain en temps de l'ordre de plusieurs centaines par rapport aux approches de type éléments finis multiniveaux. La troisième partie est consacrée à l'étude de la structure de l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire. Nous prenons en compte les quatre niveaux d'échelles associés à la pâte deciment, au mortier, au béton et à la structure en béton précontraint par des câbles en acier. La méthode numérique d'homogénéisation élaborée dans la seconde partie est appliquée afin de construire les lois de comportement pour chacun des trois premiers niveaux. Les résultats obtenus présentent un intérêt pratique pour résoudre des problèmes posés par EDF

Les charges réelles d'applications sont souvent dynamiques. Ainsi, le dimensionnement statique de ressources est voué soit au gaspillage, s'il est basé sur une estimation du pire scénario, soit à la dégradation de performance, s'il est basé sur la charge moyenne. Grâce au modèle du cloud computing, les ressources peuvent être allouées à la demande et le dimensionnement adapté à la variation de la charge. Cependant, après avoir exploré les travaux existants, nous avons trouvé que la plupart des outils d'élasticité sont trop génériques et ne parviennent pas à répondre aux besoins spécifiques d'applications particulières. Dans le cadre de ce travail, nous utilisons des boucles autonomiques et diverses techniques d'élasticité afin de rendre élastiques différents types d'applications, à savoir un service de consolidation, un intergiciel de messagerie et une plateforme de traitement de données en temps-réel. Ces solutions élastiques ont été réalisées à partir d'applications libres et leur évaluation montre qu'ils permettent d'économiser les ressources utilisées avec un surcoût minimal. / Real world workloads are often dynamic. This makes the static scaling of resourcesfatally result in either the waste of resources, if it is based on the estimatedworst case scenario, or the degradation of performance if it is based on the averageworkload. Thanks to the cloud computing model, resources can be provisioned ondemand and scaling can be adapted to the variations of the workload thus achievingelasticity. However, after exploring the existing works, we find that most elasticityframeworks are too generic and fail to meet the specific needs of particularapplications. In this work, we use autonomic loops along with various elasticitytechniques in order to render different types of applications elastic, namelya consolidation service, message-oriented middleware and a stream processingplatform. These elastic solutions have been implemented based on open-sourceapplications and their evaluation shows that they enable resources’ economy withminimal overhead.

Cette thèse comprend deux parties principales:La première partie est une étude du problème d'élasticité linéaire en temps par une méthode de Galerkin discontinue (SIPG). Dans cette partie, nous avons toutd'abord obtenu un estimateur a posteriori pour la formulation semi-discrète. En utilisant une technique de reconstruction et des résultats montrés dans le cas stationnaire, on a établi un estimateur a posteriori d'erreur pour le problème d'onde élastique dépendant du temps. Afin de calculer l'estimateur d'erreur lié au cas stationnaire, nous avons présenté deux méthodes, l'une utilisant la technique de la dualité ce qui nous a donné un calcul d'erreur en norme L^2 et l'autre en calculant l'erreur en norme énergie. Pour la discrétisation en temps l'équation, nous utilisons un schéma numérique d'Euler. En utilisant une technique et de reconstruction spatio-temporelle, on propose un nouvel estimateur a posteriori.La deuxième partie a pour but l'établissement d'un développement asymptotiquepour la solution de problème résolvant Stokes avec une petite perturbation dudomaine. Dans ce travail, nous avons appliqué la théorie du potentiel. On a écrit la solution du problème non perturbé et du problème perturbé sous forme d'opérateurs intégraux. En calculant la différence, et en utilisant des propriétés liées aux noyaux des opérateurs on a établi un développement asymptotique de la solution. / This thesis contains two main parts:The first part concerning the discontinuous Galerkin method for the timedependentlinear elasticity problem. In this part, we have derived the a posteriorierror bounds for semi-discrete and fully discrete formulation, by makinguse of the SE reconstruction technique which allows to estimate the errorbound for time-dependent problem through the error estimation of the ascociatedstationary elasticity problem. Then to derive the error bound for thestationary problem, we have presented two methods to obtain two different aposteriori bounds, by L2 duality technique and via energy norm. For fully discretescheme, we make use of the backward-Euler scheme and an appropiatespace-time reconstruction which has the zero-mean value in time.The second part concerning the derivation of an asymptotic expansionfor the solution of Stokes resolvent problem with a small perturbation of thedomain. In this work, we have applied the potential theory, boundary integralequation method and geometric properties of perturbed boundary. Thederivation is rigorous, and this method allows to derive high-order terms inasymptotic expansion. Also, it can be used for many other boundary valueproblems, whenever a suitable potential theory is available.

Le Cloud Computing permet une optimisation des coûts de déploiement et de maintenance des applications. Grâce au cloud, celles-ci peuvent être déployées et reconfigurées en l'espace de quelques minutes. La nécessité pour une application d'être en permanence à la juste taille afin que celle-ci maintienne continuellement une qualité de service suffisante sans pour autant utiliser trop de ressources, requiert de mettre en place l'élasticité des applications dans le cloud. Cependant, l'état de l'art montre que les solutions actuelles de gestion de l'élasticité sont restreintes à des applications multi-tiers tout en limitant fortement les scénarios possibles. Le cloud est effectivement un paradigme jeune et les différents acteurs du marché ont rapidement cherché à offrir l'élasticité. Si cette élasticité présente l'avantage indéniable d'apporter une mise place rapide et simple de l'élasticité, celle-ci n'obéit pas aux besoins de nombreux utilisateurs.Afin de repousser les limites actuelles de l'élasticité, les travaux présentés dans ce manuscrit proposent un outil de spécification de l'élasticité nommé Vulcan. A la fois simple et complet, Vulcan montre qu'il n'existe pas de corrélation entre la complétude de la solution et la complexité de son utilisation. Basé sur une approche autonomique, Vulcan apporte les contributions suivantes : - un modèle d'applications élastiques : celui-ci permet de décrire selon un mode dit "par intention", la façon dont l'application doit évoluer au cours des reconfigurations induites par l'élasticité. Le formalisme de ce modèle est à la base de la simplicité recherchée quant à l'utilisation de la solution.- un algorithme de planification : cet algorithme permet la résolution des différents paramètres lors de l'élasticité tout en offrant une compréhension simple à l'utilisateur de Vulcan.- un prototype qui met en oeuvre l'ensemble des concepts mis en avant dans ce document.Reposant sur des principes à la fois novateurs mais également issus de solutions éprouvées, des expérimentations ont démontré tant les capacités d'intégration de Vulcan vis-à-vis de l'existant, que la viabilité des concepts proposés ou le potentiel de l'approche. Il en ressort une solution générique, sans restriction quant aux applications gérées et qui repousse les limites actuelles en matière d'élasticité. / Cloud computing permits cost optimization of both deployment and maintenance applications. Thanks to the cloud, applications can be deployed and reconfigured in a few minutes. Each application can thus be continuously maintained at a fair size, so that it can continuously maintain a sufficient quality of service without using too many resources. This adaptation is achieved thanks to the feature named « elasticity ». However, the state of the art shows that current solutions for the management of elasticity are restricted to multi-tier applications and do not manage all possible scenarios. The cloud is actually a young paradigm and the various market providers manage to offer elasticity. If the provided elasticity has the undeniable advantage of being a fast and easy mean to manage basic cases, it does not address the needs of many users.To tackle the current limits of elasticity, the work presented in this manuscript propose a tool for the specification of elasticity that is named Vulcan. Besides being simple and complete, Vulcan shows that there is no correlation between the completeness of a solution for the management of elasticity and the complexity of its use. Based on an autonomous approach, Vulcan brings the following contributions :- a model for elastic applications : it is used to describe how an application should evolve over the reconfigurations induced during elasticity. This description is done at a high level said « by intension » thanks to an innovative formalism. The proposed formalism is at the basis of the Vulcan simplicity of use.- a scheduling algorithm : this algorithm resolves various parameters during elasticity while providing to the user of Vulcan an easy comprehension. - a prototype that implements all of the concepts described in this manuscript.Making use of both innovative concepts and principles from proven solutions, Vulcan has shown its capabilities to push the current limits of elasticity.

Le développement de structures portantes flexibles dans le domaine naval, telles que les hélices ou les safrans, pose de nouveaux problèmes de dimensionnement. Cette thèse a pour but de développer une méthode de dimensionnement validée par des essais pour des structures portantes déformables soumises à des écoulements, éventuellement diphasiques de type cavitant. Les essais sont réalisés sur un hydrofoil de type NACA66-312(mod.), fabriqué en polyacetate, au sein du tunnel hydrodynamique de l'Institut de Recherche de l'Ecole Navale. Lors des essais, des mesures de déformations du profil portant ainsi que de niveaux vibratoires sont réalisées. Une méthode numérique couplant un code structure éléments finis (ANSYS Mechanical) avec un code fluide volumes finis (ANSYS CFX) par une méthode partitionnée, itérative, synchrone et séquentielle, laquelle est validée en terme de prédiction du déplacement et des contraintes pour des écoulements subcavitants dans un premier temps, puis pour des écoulements cavitants stables et instables. / The design of flexible lifting bodies in the naval industry, such as propelleror rudders, create some new design problems. This thesis proposes a numerical method validated by experimental comparison for solving the case of lifting bodies loaded by flow with or whitout cavitation. The tests are carried out in the hydrodynamic tunnel of the French Naval Academy Research Institute, on a polyacetate flexible hydrofoil NACA66-312 (mod.). During tests, strains and vibrations are measured for comparisons with numerical results. The numerical method uses a sequential synchrone iterative partitionned coupling betweena structural finite-element code (ANSYS Mechanical) and a finite-volume code (ANSYS CFX). Good agreement between numerical and experimental results for displacements, and stresses of the structure is highlighted. For the cavitating flow, a good agreement for the cavitation dynamic is observed and the stresses are evaluated with satisfying accuracy.