Le mémoire scientifique de l'HDR aborde dans un premier temps les problèmes de commande de systèmes en électronique de puissance et se focalise ensuite sur une nouvelle architecture utilisée pour des applications ferroviaires. Les systèmes en électronique de puissance présentent généralement la particularité de fonctionner en régime de commutation. Dans ce cas, même si le système est constitué par des sous-systèmes linéaires, le comportement global est non linéaire. Les non-linéarités sont de plusieurs natures : valeurs des paramètres dépendant du point de fonctionnement ou présentant des discontinuités ou encore variation de l'ordre du système suivant la phase de fonctionnement. On entend ici, par ordre, le degré de l'équation différentielle décrivant l'évolution dynamique des grandeurs du procédé. Ce fonctionnement en commutation est caractéristique de la plupart des systèmes en électronique de puissance. Ainsi, la commande de ce type de systèmes peut s'avérer relativement complexe, et cette difficulté s'accroît fortement lorsque le nombre d'éléments en commutation augmente (interrupteurs commandés, diodes, etc.). Dès lors il est nécessaire d'aborder le problème de la commande dans un cadre formalisé, d'une part afin de faciliter l'analyse et la synthèse de ce type de systèmes, d'autre part dans le but d'améliorer les performances lorsque leur recherche conduit à des fonctionnements aux limites des éléments composant le procédé. Cette nécessité d'outils méthodologiques est encore confirmée par les orientations actuelles d'implantation numérique des lois de commande. En effet, les progrès technologiques en termes de micro-contrôleurs ou de DSP facilitent l'implantation de lois de commandes plus complexes permettant une meilleure robustesse, éventuellement un gain de performances. Les fréquences de commande utilisées peuvent alors augmenter et se rapprocher de la fréquence de commutation des semi-conducteurs, ou même être synchronisées sur cette dernière. Ainsi certaines méthodes utilisées couramment en électronique de puissance, comme le moyennage par exemple, trouvent leurs limites lorsque la dynamique nécessaire pour satisfaire le cahier des charges se rapproche de la fréquence de commutation des interrupteurs commandés. Ce type de méthodes est souvent utilisé pour la commande de certaines classes de convertisseurs. Dans ce contexte, des modèles trop simples peuvent s'avérer insuffisants sur certaines réalisations, et conduire à des problèmes importants du point de vue de la commande. Cela est vrai en particulier lorsque la variation des paramètres du système (par exemple la charge ou la tension d'alimentation) conduit à des changements de mode de fonctionnement entraînant des variations de modèle non seulement paramétriques mais aussi d'ordre. Les outils de l'Automatique offrent une base méthodologique permettant d'aborder la commande de ce type de système. Une manière de traiter le problème de la modélisation et de la commande de certaines classes de systèmes en électronique de puissance est celle que nous avons utilisée dans les travaux concernant les convertisseurs à double résonance ou encore celle utilisée dans le cadre du projet Katium sur le développement d'un nouveau type de convertisseur multicellulaire pour applications ferroviaires.

Cette thèse porte sur la recherche d'une réponse au problème de prise en compte d'un cahier des charges génériques par une approche de synthèse par optimisation non linéaire. Étant donnés un processus et un ensemble de spécifications (en général de natures très diverses) sur le comportement souhaité pour le système bouclé, peut-on développer une formulation générique qui permet via des algorithmes d'optimisation adaptées, de répondre aux spécifications du cahier des charges ? Dans notre problématique, nous nous intéresseront à l'efficacité de la mise en œuvre :<br />• Efficacité des méthodes tant dans le choix de la formulation ; type de formulation des critères et des contraintes, que dans le choix des algorithmes.<br />• Adaptation ou création d'algorithmes spécifiques.<br />• Et surtout, prise en compte des régularités des problèmes pour obtenir des méthodes efficaces et faciles à mettre en œuvre.<br />Ce travail de recherche se propose d'étudier ces problématiques dans le prolongement des travaux portant sur les formulations convexes en utilisant différentes méthodes de l'optimisation non linéaire avec prise en compte de l'information a priori : correcteur initial intelligent, utilisation de changement de paramètres pour le conditionnement (tenant compte des comportements attendus pour la solution), hiérarchisation du problème global en sous problèmes présentant des qualités de résolutions supérieures

Dans le but de trouver un nouvel électrolyte pour les piles à combustible SOFC fonctionnant à basses températures, nous nous sommes intéressés au nouveau mode de synthèse électrochimique de la phase delta de l'oxyde de bismuth. d-Bi2O3 est connu comme le meilleur conducteur ionique, mais sa gamme de stabilité thermique réduite (729 ? 825°C) a freiné son utilisation. La méthode proposée par Switzer et al. permet de stabiliser cette phase à température ambiante. Cela relance l'intérêt d'étude pour ce matériau en vue d'une application comme électrolyte solide des piles à combustible. Nous avons tout d'abord étudié l'influence des paramètres de la synthèse de couches minces. Nous en avons déduit qu'une température de plus de 50°C était nécessaire et que les conditions étaient optimales avec une température de 65°C. La valeur du pH du bain doit être supérieure à 14. Pour l'électrodéposition, nous avons retenu un courant imposé constant entre 400 et 600 µA. Nous avons réalisé cette synthèse sur des substrats de nature variée (platine, inox, inox doré, or massif, argent doré). A l'aide de la diffraction des rayons X et de la microscopie électronique en transmission à haute résolution, nous avons confirmé la structure polycristalline de d-Bi2O3. Ces méthodes nous ont également permis de montrer que tous les grains ont une taille qui varie entre 10 et 170 nm. Ces cristallites de taille nanométrique joue un rôle essentiel dans la stabilité de d- Bi2O3 à température ambiante. A l'aide de la microbalance à quartz, nous avons montré que le dépôt de d-Bi2O3 ne pouvait pas dépasser 2 µm. Nous avons montré la stabilité du dépôt d-Bi2O3 électrodéposé pour une conservation à température ambiante. Par ailleurs, l'étude de la stabilité thermique a montré que la taille des cristallites diminue avec la température de recuit et que la structure est modifiée à partir de 360°C en une structure sillenite. Nous avons montré qu'il est possible de réaliser des nanofils de d-Bi2O3. Nous n'avons pas pu déterminer des conditions optimales qui nous auraient permis de synthétiser uniquement d- Bi2O3 en plus grand nombre. Enfin, nous avons réalisé des premières mesures de conductivité. Les résultats préliminaires nous montrent un comportement ionique de nos dépôts, mais ils ne sont pas tout à fait reproductibles.

L'arrivée du web permis l'émergence de nombreux projets non marchands : Libres, ouverts ou Open Source, ces créations ne fondent pas leur valeur sur la rareté mais au contraire sur leur ouverture et leur foisonnement. De plus, ces projets n'émanent pas d'entreprises, mais d'organisations en apparence informelles qui ne vendent pas de produit mais proposent de s'investir dans un projet. L'objectif de notre thèse est de proposer un cadre méthodologique permettant l'évaluation de la valeur des produits et des projets non marchands. Nous étudions la valeur, le phénomène technologique puis les outils de partage. Puis nous étudions les méthodes de recueil et de traitement des données. Enfin, nous nous penchons sur les méthodes d'évaluation de l'immatériel. Cette recherche nous permet de proposer un modèle d'évaluation de la valeur des projets non marchands de l'ère du web. Nous nous appuyons sur deux axes : l'attractivité et la pérennité et nous définissons 18 critères d'évaluation ainsi que qu'une échelle de pondération permettant de définir un graphique radial multi-critères permettant l'aide au choix. Notre modèle se destine au grand public souhaitant s'investir dans un projet.

La Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI) est aujourd'hui reconnue comme une technique de référence permettant d'augmenter le contrôle local de la tumeur tout en réduisant la dose reçue par les organes à risques avoisinants. Cependant, son développement est freiné par l'étape de préparation du traitement du patient qui nécessite une charge de travail considérable. Dans le but d'augmenter l'efficience de la mise en œuvre d'un traitement, deux axes de travail ont été déterminés.<br />Le premier axe concernait l'optimisation automatique des incidences des faisceaux. Nous avons pour cela mis en œuvre un algorithme (le simplexe) qui a été intégré dans le système de planification de traitement. Il permet, à partir des objectifs dosimétriques fixés par l'utilisateur, de déterminer automatiquement les incidences de faisceaux optimales : irradiant suffisamment le volume cible tout en épargnant les organes à risques avoisinants. En plus d'un gain en temps, les résultats du simplexe ont montré – sur trois patients atteints d'un cancer de l'oropharynx – un gain en qualité par rapport à une sélection manuelle des faisceaux. En effet, pour une couverture du volume cible équivalente voire meilleure, il permet de réduire la dose reçue par les organes à risques.<br />Le second axe concernait l'optimisation des contrôles pré-traitement. Nous avons pour cela utilisé une méthode industrielle : la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) afin d'analyser rétrospectivement les résultats des contrôles de la dose absolue effectués avec la chambre d'ionisation au Centre Alexis Vautrin (CAV). Cette étude a montré l'intérêt de la MSP pour renforcer la sécurité des traitements grâce à la mise en place de cartes de contrôle. Elle a également montré que notre processus de délivrance de la dose était stable et statistiquement capable pour les traitements de la prostate, ce qui implique qu'une réduction du nombre de contrôles peut être envisagée pour ce type de traitement au CAV.

La plate-forme expérimentale PLINIUS du CEA Cadarache est dédiée à l'étude expérimentale des accidents graves de réacteurs nucléaires en réalisant des essais entre 2000 et 3500 K avec du corium prototypique. Le corium est le mélange issu d'une hypothétique fusion du cœur et de son mélange avec les matériaux de structure. Le corium prototypique a la même composition chimique que le corium envisagé pour un scénario d'accident grave mais une composition isotopique différente(utilisation d'uranium appauvri,...). Des programmes de recherches et des campagnes d'essais ont eu pour thème les propriétés physiques du corium, le comportement des produits de fission, l'étalement du corium, sa solidification et son interaction avec le béton, ainsi que sa refroidissabilité. Ils ont servi de cadre a la formation par la recherche de nombreux étudiants. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de collaborations nationales, européennes et internationales.

Le tassement des sols agricoles est l'un des problèmes se posant à l'agriculture moderne dans beaucoup de région du monde: on estime que le tassement lié au passage d'engins concerne 33 millions d'ha en Europe. Du fait des modifications importantes de la structure du sol qu'il engendre (au niveau des couches travaillées et des couches sous-jacentes), le tassement peut avoir des conséquences importantes à la fois sur la production végétales et l'environnement. L'intensité du tassement est déterminée d'une part par les contraintes mécaniques exercées à la surface du sol lors du passage de l'engin agricole (charge, pression des pneumatiques ...) et transmises dans le sol, et d'autre part par la résistance mécanique du sol à ces contraintes. Le travail proposé est constitué de deux parties: la première s'attache à modéliser les contraintes verticales exercées par un engin à la surface du sol. Ce travail numérique réalisé avec le code de calcul PLAXIS montre que les propriétés mécaniques du sol influence fortement la distribution de ces contraintes en surface. Nous proposons une méthode pour les générer numériquement à l'aide d'une plaque de rigidité de flexion variable. La seconde partie concerne la résistance mécanique du sol en interaction avec son état hydrique. Elle s'appuie sur deux dispositifs expérimentaux de laboratoire qui permettent de contrôler ou d'imposer l'état hydrique du sol (succion) au cours de la compression. Cette étude nous a permis de montrer l'importance relative de la structure du sol (granulométrie, masse volumique) et de la succion sur la courbe de compression du sol. Nous avons proposé une typologie de comportement selon la succion et les contraintes appliquées qu'il faudrait généraliser à d'autres sols.

Contrairement à un système d'identification plus traditionnel tel que le code à barres, la nouvelle technologie RFID (Radio Frequency IDentification) utilise des ondes radio fréquence pour transmettre des données entre une étiquette et un lecteur pour pouvoir identifier, localiser ou suivre une entité dans une chaîne d'approvisionnement. Cette propriété lui procure certains avantages (facilité d'accès à l'information, suivi continu, amélioration de l'exactitude des données, détection du vol et de la contrefaçon, etc..) par rapport à d'autres systèmes d'identification et de capture de données. Nous partons du constat que l'utilisation de cette nouvelle technologie permettra aux acteurs de la chaîne logistique de pouvoir partager une information de meilleure qualité, plus exhaustive et fiable concernant le flux physique et le suivi de la localisation produits. Or, l'hypothèse implicite considérée dans la plupart des modèles classiques de gestion de stock est que l'on a une connaissance parfaite du flux entrant et sortant. L'objectif de recherche sera d'intégrer dans ces modèles des dégradations venant fausser le flux nominal et d'en analyser les conséquences (en termes de coût additionnel). Un accent fort sera mis sur le développement de solutions combinant efficacité et simplicité. L'accent sera mis aussi sur le mode de partage du coût de cette technologie entre plusieurs acteurs de la chaîne logistique : serait-il mieux de partager les bénéfices de cette technologie dans un environnement de coordination ou dans un environnement de compétitivité entre acteurs? Les résultas de cette thèse porte sur l'élaboration de modèles théoriques -de type gestion de stock – concernant la production, la distribution et l'approvisionnement dans une chaîne logistique et faisant intervenir et le coût et les gains potentiels de cette nouvelle technologie d'identification automatique.

Le contexte industriel de ces travaux de recherche est lié à l'étude de la durabilité des parois internes des centrales nucléaires à double paroi dont le rôle premier est le confinement des vapeurs toxiques en cas d'accident sur le réseau de refroidissement. Le premier verrou scientifique est donc la connaissance de la relation entre les propriétés de transferts du matériau et son état de fissuration. Le deuxième verrou est relatif à l'état de contrainte permanent élevé (pas ou peu de charge d'exploitation pour une enceinte), par rapport aux charges à rupture, qui entraîne un important fluage. Or, le fluage a des conséquences sur les propriétés à rupture du matériau béton.<br /><br />L'exposé se décompose en deux parties, l'une relative à la relation état de fissuration - endommagement et l'autre aux conséquences du fluage sur les propriétés à rupture du béton.<br />Dans la première partie, l'analyse des résultats expérimentaux, sur un cylindre en compression sur lequel la perméabilité radiale a été mesurée, montre que la perméabilité décroît, jusqu'à une déformation de moitié celle au pic de force, par refermeture des microfissures préexistantes dans le matériau, puis elle augmente fortement jusqu'après le pic par création, connexion et ouverture de fissure, et enfin, elle croît moins rapidement jusqu'à la rupture car seule l'ouverture des macrofissures augmente. Dans le but de simuler ces phénomènes, nous présentons deux méthodes originales, en phase de post-traitement, pour estimer les fuites à partir d'un calcul mécanique basé sur les éléments finis. La première méthode permet de calculer la perméabilité à partir du champ d'endommagement et d'une relation entre la perméabilité et l'endommagement qui raccorde de manière pseudo-asymptotique la loi de Poiseuille à une loi empiriques identifiées pour les faibles endommagements. La deuxième méthode s'appuie sur le champ des déformations, à partir duquel sont calculées la position et l'ouverture de la fissure. La relation de Poiseuille sera alors appliquée le long de la fissure pour estimer les taux de fuite.<br />La relation entre le fluage du béton et ses caractéristiques mécaniques est analysée dans la deuxième partie. En effet, un béton est formulé pour répondre à un cahier des charges (durabilité), mais il est un matériau “vivant” dont les propriétés, notamment mécaniques, évoluent avec le temps et l'histoire du chargement qui lui est appliqué. Nous nous intéressons donc particulièrement aux conséquences du fluage sur les propriétés mécaniques à long terme. Après une revue des résultats expérimentaux qui montre essentiellement une fragilisation du matériau après fluage, nous proposons une analyse qualitative par l'étude des bifurcations, puis par une méthode numérique discrète, pour retrouver la même influence de la viscoélasticité sur la fragilité à rupture qu'observée expérimentalement. Finalement, les premiers résultats de l'analyse quantitative par une approche aux éléments finis utilisant un modèle couplé original sont présentés.<br />P.S. : Toutes ces approches nécessitent une représentation précise du comportement mécanique du béton. Dans la grande majorité des cas, la fissuration du matériau s'amorce d'un bord libre. Ceci rend très critique les conditions limites qui sont appliquées aux milieux régularisés pour éviter la localisation de l'endommagement. Une approche basée sur des considérations micromécaniques a été récemment développée pour tenir compte des effets de bord dans les approches non locales.

La perméabilité du béton influence la durabilité des structures indirectement en gouvernant la vitesse de pénétration d'agents agressifs, mais aussi directement dans le cas où la structure joue un rôle d'étanchéité, ce qui est le cas des enceintes de confinement des centrales nucléaires. Dans le contexte industriel de la sûreté de ces structures, nous avons entrepris des travaux dont l'objectif est de caractériser l'évolution de la perméabilité du béton sous l'effet de la température et du chargement mécanique. <br>Les mesures de la perméabilité au gaz sont effectuées sur des éprouvettes cylindriques en béton soumises à des températures allant jusqu'à 150 °C et à une compression uniaxiale jusqu'à la rupture. Les résultats expérimentaux révèlent que les effets de la température et de l'endommagement peuvent être découplés pour l'estimation de l'évolution de la perméabilité. Ils nous ont permis de proposer une relation reliant la perméabilité à l'endommagement et à la température. Cependant, cette relation ne peut s'appliquer que dans le domaine pré-pic du comportement du béton où le béton demeure microfissuré. Afin de dépasser cette limite pour pouvoir modéliser également l'accroissement de la perméabilité en phase post-pic, un autre paramètre, qui est l'ouverture de fissure, est intégré dans la relation entre la perméabilité et l'endommagement.<br>Cette problématique, faisant l'objet d'une modélisation, est exploitée selon deux approches. La première se base sur la définition d'une loi de raccordement entre les lois existantes d'évolution de la perméabilité avec l'endommagement et l'ouverture de fissure. Avec cette approche les tendances observées expérimentalement sont retrouvées. La deuxième approche consiste à relier d'un point de vue mécanique l'endommagement avec l'ouverture de fissure puis d'appliquer la loi de Poiseuille pour déterminer la perméabilité. La validation expérimentale de cette approche, permettant de déboucher vers un modèle continu capable de reproduire les variations de perméabilité d'une structure, constitue une des perspectives de notre travail.