Trois types d'argile ont été étudiés dans cette thèse, l'argile de Mol (argile plastique), l'argile du Mont Terri (argile à opalines) et l'argile de L'Est (argile raide). La thèse comprend trois parties: une partie expérimentale qui a permis d'identifier le phénomène de cicatrisation et de fermeture des fissures. On a cherché à travers plusieurs types d'essais à déterminer l'évolution de la perméabilité des échantillons argileux intacts et endommagés en fonction du temps et en fonction des différents chargements hydromécaniques appliqués. Une loi rhéologique pour décrire le phénomène de cicatrisation a été développée à partir des observations expérimentales et sous certaines hypothèses. Les paramètres du modèle de cicatrisation ont pu être déterminés suite à une simulation numérique. Pour prendre en compte des effets de structures à grandes échelles, la modélisation d'un tunnel a permis de mieux identifier le phénomène de cicatrisation et d'analyser la stabilité à long terme de cet ouvrage.

De nouvelles lois de comportement ont récemment été développées afin de prédire le comportement et la rupture des composites à matrice organiques. Coupler à la méthode des éléments finis, ces lois doivent permettre de prédire la dégradation de structures en composite. Cependant, le couplage de ces lois à la méthode des éléments finis est à l'origine de défaillances (instabilités, localisation, . . .) pouvant remettre en cause les résultats obtenus. Une des solutions consiste à travailler dans un cadre thermodynamique non local. La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de ces méthodes originales dans un cas simplifié (matériau homogène isotrope) ainsi qu'à leur couplage avec les méthodes de résolution par longueurs d'arc et de calculs parallèles. Ensuite, des extensions de la formulation à gradient implicite, au cas des composites stratifiés, sont proposées afin de prendre en compte les spécificités de ces matériaux. Un élément fini spécifique est également développé afin de modéliser le stratifié à l'échelle mésoscopique sans explicitement mailler les plis et sans utiliser de méthodes de changement d'échelle. Enfin, une comparaison entre les résultats expérimentaux et ceux issus de simulation par éléments finis est réalisée afin d'étudier l'efficacité de ces méthodes et la nature du nouveau paramètre induit par le modèle non local.

La filtration des particules diesel est un enjeu industriel et environnemental majeur depuis la découverte des effets cancérigènes de ces particules et l'avènement des réglementations drastiques Euro IV (2005) et V (2008-2010). Le but de cette étude est de montrer la faisabilité industrielle d'une filtration de ces particules sur un support métallique fibreux plongé dans un champ électrique. Le procédé prend la forme d'un électrofiltre fil-cylindre à contre-électrode poreuse à travers de laquelle passe tout le gaz traité. Il a été montré que ce procédé pouvait avantageusement être utilisé comme agglomérateur de particules et permettait un glissement de taille d'un facteur 50 des particules diesel. Le procédé, de par sa conception originale, permet de travailler avec des temps de séjour de quelques millisecondes et avec une forte intensité énergétique, ce qui entraîne par conséquent un volume extrêmement réduit compatible avec un montage sur véhicule. Sur un plan technique, le filtre électrostatique s'est montré peu tributaire des matériaux utilisés, en terme de matrices filtrantes et d'électrodes haute tension, mais très influencé par contre par la polarité de la haute tension et la qualité de l'isolation électrique. Les derniers essais avec un montage optimisé ont permis d'obtenir des abattements minimums de 90% en nombre de la phase particulaire submicronique diesel sur cycle NEDC avec des surconsommations carburant estimées de moins de 1%, ce qui correspond à peu près à une énergie volumique de 1 Joule par litre de gaz traité. Cette étude a permis de mettre au point un modèle mathématique de l'agglomérateur intégrant les toutes dernières avancées sur les méthodes numériques de résolution des équations de Maxwell en présence de charge espace, sur la prise en compte de la turbulence et sur le traitement des particules diesel comme amas fractaux. Le procédé est actuellement dans une phase d'industrialisation très avancée.

Après une rapide présentation des systèmes d'assemblage et des différentes représentations des processus d'assemblage, ce travail de recherche présente plus précisément trois grands types de modélisation : les graphes d'assemblage, les graphes de précédence et les ASTD. Les graphes de précédence étant très utilisés avec les méthodes d'équilibrage ou de conception des lignes d'assemblage, l'objectif de ce travail est de proposer une méthode de génération des graphes de précédence simple et efficace à partir d'un ensemble de graphes d'assemblage préalablement établis. Deux méthodes de génération de graphe de précédence sont proposées dans ce travail : une par transformation de graphes et une directement basée sur la logique booléenne. La méthode par transformation de graphes permet d'obtenir un graphe de précédence si l'ensemble des séquences d'enchaînement peut être représenté par un unique graphe de précédence. Dans le cas contraire, avec les améliorations apportées à la méthode, il est possible d'obtenir soit un ensemble de graphes de précédence soit un hypergraphe de précédence. La deuxième de ces méthodes permet d'obtenir directement un ensembl e de graphes de précédence ou d'hypergraphes de précédence selon le niveau de complexité du problème. Un calcul des complexités des algorithmes respectifs montre qu'ils sont polynomiaux.

La micromanipulation constitue l'une des fonctions principales de la microrobotique. Elle concerne la manipulation d'objets dont la taille est comprise globalement entre 1 µm et 1 mm. La maîtrise de la manipulation d'objets à ces dimensions représente des enjeux stratégiques et économiques majeurs. La conception et la réalisation de micromanipulateurs se heurtent à un grand nombre de difficultés liées d'une part aux problèmes de fabrication et d'autre part à la complexité des interactions qui se produisent dans le micromonde. Le travail mené dans le cadre de cette étude concerne la conception et la réalisation d'un système de micromanipulation constitué d'une micropince à actionneurs piézoélectriques et d'un micropositionneur utilisant des fils en alliage à mémoire de forme (AMF). La micropince, pour laquelle un modèle physique du comportement dynamique à été développé, est caractérisée par une résolution de positionnement de chaque doigt meilleure que 10 nm, largement compatible avec l'exécution de tâches dans le micromonde. Elle permet également la mesure ou l'estimation des forces exercées sur les objets manipulés. Cette propriété est particulièrement intéressante lorsqu'il s'agit de saisir des micro-objets fragiles (organismes biologiques, microcomposants optiques, électroniques...). Le micropositionneur réalisé est constitué d'une table de micropositionnement et d'un bras portant la micropince. Un microobjet peut être déplacé dans un volume de 6 mm3 avec une résolution de 1 µm. Plusieurs essais de micromanipulation ont été réalisés avec succès. Le système conçu est caractérisé par une grande simplicité de réalisation et par un coût extrêmement bas ce qui permet d'envisager son utilisation dans des applications industrielles et biomédicales.

L'évaluation du comportement de structures de béton armé est une problématique cruciale dans le domaine du génie civil : l'objectif de cette thèse est la mise en place d'un modèle mécanique capable de décrire l'évolution des paramètres physiques qui régissent l'évolution de la perméabilité de ce matériau. Le béton (initialement micro-fissuré) est modélisé comme un milieu fia microstructure : la cinématique du corps est enrichie par une variable caractéristique de la taille et de l'orientation du champ de fissure. La théorie des forces configurationnelles est utilisée afin de tenir compte des évolutions irréversibles des micro-défauts. Ces deux approches nous permettent de déterminer les équations d'équilibre régissant la déformation du milieu ainsi que la propagation des fissures. Les paramétres utilisés pour décrire la microstructure ont été choisis de faficon fia schématiser le milieu poreux : la résolution des équations de Stokes sur le volume élémentaire représentatif (microstructure) permettra d'évaluer la perméabilité intrinsèque en tout point du corps. Un exemple a été détaillé : on détermine le comportement d'un solide en traction tout en considérant des conditions d'étude simplifiées (champ de fissures homogène, isostaticité, application de la mécanique linéaire de la rupture). Déformation, propagation des fissures et perte de rigidité sont déterminées en fonction du chargement. On présente par ailleurs l'évolution de la perméabilité du milieu : une fois amorcée, la propagation du champ de fissure devient la cause principale de la perte d'étanchéité.

La maintenance et la production sont deux fonctions qui agissent sur les mêmes ressources. Cependant l'ordonnancement de leurs activités respectives est indépendant, et ne tient pas compte de cette contrainte. Les ressources (machines) sont toujours considérées comme disponibles à tout moment ou éventuellement durant certaines fenêtres de temps. Dès lors la planification de la maintenance n'est jamais prioritaire sur la production, pour effectuer des interventions préventives. Les travaux de cette thèse proposent quelques éléments de réponse au problème de la planification commune et intégrée des tâches de maintenance et de production, avec comme objectif le respect des contraintes intrinsèques au problème. L'objectif de notre travail est double. D'une part démontrer la nécessité de développer des heuristiques d'ordonnancement conjoint production/maintenance pour atteindre l'objectif d'optimisation de la sûreté de fonctionnement du système de production. Dans ce contexte nous avons proposé l'adaptation d'un certains nombre d'heuristiques des approches constructive, itérative et évolutive pour le cas de l'ordonnancement conjoint production/maintenance dans un atelier de type flowshop de permutation. D'autre part, nous avons étudié la contribution de la maintenance à la robustesse de ces ordonnancements conjoints. Le modèle proposé a pour objectif d'inscrire la génération d'ordonnancements conjoints comme une démarche proactive, et de démontrer que l'intégration de la maintenance lors de la génération des ordonnancements de production est à mettre au profit de la robustesse de ces derniers.

La digestion anaérobie implique un écosystème complexe qui dégrade progressivement la matière organique est la transforme en dioxyde de carbone et en (bio)méthane. Ce biogaz est une source d'énergie renouvelable dont l'utilisation s'inscrit dans une optique de développement durable. Le potentiel biogaz reste néanmoins sous-exploité à cause d'un manque d'outils adaptés pour garantir la pérennité des installations et mieux maîtriser la qualité du biogaz. Nous proposons des stratégies pour mieux valoriser les résidus organiques liquides, à travers deux approches. L'une propose des méthodes pour identifier un risque de déstabilisation et prévenir un mauvais fonctionnement du procédé, l'autre repose sur la régulation de la qualité du biogaz. Ces méthodes nécessitent des modèles dynamiques pour décrire avec précision l'évolution des variables du système. Nous proposons une modélisation fine des transferts liquide-gaz, qui conduit à un modèle où le coefficient de transfert (kLa) dépend du débit total de biogaz.<br />Ce lien implique une relation linéaire entre la qualité du biogaz et la concentration en CO2 dissous, qui sert à améliorer les modèles existants. Un indice de risque de déstabilisation du procédé est construit à partir d'une analyse de stabilité d'un modèle simplifié. Cette procédure, appliquée à un procédé pilote, peut détecter une éventuelle déstabilisation du fermenteur, plus tôt que les indicateurs usuels (pH, acides gras volatils). Enfin, nous introduisons une nouvelle stratégie de contrôle de la qualité du biogaz basée sur la régulation de l'alcalinité dans le digesteur. Différentes lois de commande sont proposées et validées expérimentalement sur un réacteur pilote.

L'objectif de cette thèse est d'identifier à l'échelle locale les phénomènes physiques et chimiques liés aux variations volumiques afin de prévoir le risque de fissuration sur une géométrie d'enduit donnée. À l'échelle de la structure, l'essai à l'anneau semi-rigide permet de reproduire en laboratoire les conditions thermo-hydro-mécaniques réelles imposées au mortier lors de son état de service. Ainsi, les couplages entre les phénomènes peuvent être identifiés de manière expérimentale. Une campagne expérimentale sur deux mortiers industriels a permis d'adapter et de valider l'essai pour les couches minces. Par ailleurs, un outil comparatif simple est proposé afin d'identifier les déformations non-linéaires liées au fluage et à la microfissuration du matériau. Dans un second temps, des investigations ont été menées afin de caractériser l'effet de paramètres de formulation, de la carbonatation et du temps de démoulage sur un mortier modèle. Ces études ont révélé la prédominance du couplage hydratation/séchage sur l'évolution des contraintes et la macro-fissuration du mortier. La dernière partie du travail concerne le développement d'un modèle éléments finis multi-échelles qui permet de prévoir les évolutions des propriétés hydriques, physiques et mécaniques du matériau. À travers celui-ci, nous proposons une nouvelle représentation de la distribution poreuse du mortier basée sur une somme de trois sous-distributions comprenant la porosité des C-S-H internes et externes et la porosité capillaire. Une nouvelle loi dite d'hydroactivation est également utilisée pour traduire l'interaction entre hydratation et dessiccation. Le modèle est implanté dans le code de calcul Castem2001.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la recherche d'architectures fiables pour les circuits logiques. Par "fiable", nous entendons des architectures permettant le masquage des fautes et les rendant de ce fait "tolérantes" à ces fautes. Les solutions pour la tolérance aux fautes sont basées sur la redondance, d'où le surcoût qui y est associé. La redondance peut être mise en oeuvre de différentes manières : statique ou dynamique, spatiale ou temporelle. Nous menons cette recherche en essayant de minimiser tant que possible le surcoût matériel engendré par le mécanisme de tolérance aux fautes. Le travail porte principalement sur les solutions de redondance modulaire, mais certaines études développées sont beaucoup plus générales.