Les electrobroches UGV sont des éléments très influents sur la durée de vie des moyens de production car elles font partie des sous-systèmes les plus complexes et les plus sollicités d'une machine-outil. L'insufissance de maîtrise du comportement dynamique en usinage de ces systèmes induit des coûts d'exploitation et de maintenance très importants et constitue un frein à l'essor de cette technologie. Les travaux de thèse ont permis d'élaborer un modèle éléments finis de prédiction du comportement dynamique d'électrobroches en rotation. La simulation du modèle permet d'observer une forte dépendance du comportement dynamique avec la fréquence de rotation de la broche.Les propriétés du modèle sont ensuite exploitées pour prédire les conditions de stabilité d'une opération d'usinage. Les résultats numériques présentés dans la thése ont fait l'objet de validations expérimentales. Un logiciel industriel d'analyse d'electrobroches BrochePro a été élaboré

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L'assemblage d'objets microscopiques est actuellement un verrou majeur au c÷ur de domaines aussi importants et variés que les nanosciences, les MEMs ou la médecine. Le projet européen GOLEM s'inscrit dans une démarche novatrice pour résoudre cette problématique et propose d'utiliser des processus biologiques pour assembler des micro-objets de façon parallèle. Dans le cadre de ce projet, cette thèse aborde l'étude et l'analyse des méthodes d'assemblage bioinspirées pour assembler de façon réversible et contrôlée ces objets. L'approche proposée est multidisciplinaire, puisqu'il s'agit d'exploiter des connaissances issues de la biologie dans un contexte microrobotique. Le rapprochement entre ces deux domaines est une étape importante pour les développements futurs en micro et nanotechnologies et ouvre des perspectives intéressantes. Le choix de processus biologiques pour assurer l'assemblage de façon sélective et contrôlable entre les objets est crucial dans ce travail, et dépendent de deux propriétés fondamentales identitées : la stabilité et la spéci cité de l'interaction biologique. La stabilité concerne la capacité des composants à garder un état assemblé, sur une période de temps donnée et dans un environnement déstructuré. La spécificité concerne la reconnaissance mutuelle entre les composants à assembler. L'intégration de ces propriétés dans un processus d'assemblage rend envisageable la conception d'une méthode d'auto-assemblage, massive et parallèle, où les diférents composants, formant un système complexe, se positionnent et s'assemblent dans un processus stochastique sans intervention individuelle. L'intégration des ces propriétés biologiques sur la matière inorganique est abordée en plusieurs étapes : le choix d'un processus biologique, dont la stabilité et la spéci cité sont intrinsèques et contrôlables, l'étude théorique et expérimentale de la stabilité et la spéci cité de cette adhésion biologique sur des composants fonctionalisés, et la détermination des paramètres des contrôle de l'assemblage et leur optimisation. Ainsi, cette thèse cherche dans un premier temps à analyser les di érents travaux dans le domaine et principalement l'auto-assemblage aux échelles micro et nanoscopiques. Cet état de l'art multidisciplinaire ouvre sur le choix de l'ADN avec ses propriétés particulières, capables de répondre aux besoins de l'auto-assemblage. Les propriétés de stabilité et de spécificité du processus d'hybridation d'ADN sont ensuite étudiées. La stabilité est abordée selon deux angles, l'échelle individuelle et l'échelle populationnelle. L'échelle individuelle s'intéresse à l'interaction entre deux brins d'ADN simple avec une approche empruntée aux travaux en modélisation moléculaire. L'échelle d'étude est ensuite élargie à deux populations de brins complémentaires, fixées sur des surfaces à assembler. Cette configuration géométriquement contrainte est étudiée avec une approche thermodynamique au regard des différents paramètres extrinsèques comme la température et la concentration saline du milieu. Cette thèse aborde aussi la validation expérimentale des modèles développés. Dans un premier temps, un modèle est proposé pour coupler les résultats exprimés en termes d'énergie et les mesures expérimentales en termes de force. La première campagne expérimentale effectuée à Londres au NPL cherche à déterminer la stabilité de l'hybridation. Des outils méthodologiques d'analyse statique et énergétique sont mis en place pour l'appréhender et la quantiffier. La méthode énergétique est originale et couple des outils de simulation, de prédiction et d'analyse. Elle montre ainsi que la stabilité et la spécifficité sont intrinsèquement liées par la composition de la séquence en bases azotées des brins d'ADN. Il apparaît donc que celle-ci peut être optimisée pour produire des configurations plus favorables statistiquement. Un algorithme original de génération de séquences, basé sur le caractère programmable de l'ADN, est alors proposé pour disposer de couples de brin d'ADN dont les propriétés de stabilités et de spécifficités sont optimisées. Une validation expérimentale est ensuite entreprise en collaboration avec le laboratoire AMIR à Oldenburg en Allemagne. Ces expériences valident l'approche de conception de séquences et met en évidence l'inffluence de paramètres clefs comme la vitesse d'approche et le temps d'attente sur l'assemblage. Le premier chapitre est ainsi dédié à un état de l'art en auto-assemblage et couvre plusieurs domaines. Il vise à proposer une approche synthétique des différents thèmes de recherche abordés dans ce travail. Le deuxième chapitre aborde l'étude des propriétés de stabilité et de spécifficité à travers une modélisation multi-échelle et les paramètres de contrôle et environnementaux. Le troisième chapitre s'intéresse à la validation expérimentale et propose des méthodes d'analyse statistique et énergétique originales pour comprendre et classifier les interactions en termes de stabilité et de spécifficité. Le dernier chapitre s'attache à définir l'outil logiciel développé pour concevoir des séquences spéci ques optimisées du point de vue de l'auto-assemblage. Une seconde validation expérimentale est entreprise et montre l'intérêt de cette approche, l'optimisation des propriétés fondamentales de stabilité et de spécifficité pour résoudre le problème de l'auto-assemblage d'objets microscopiques à partir de l'ADN.

Ce travail a pour but l'optimisation du dépouillement de l'essai aux barres de Hopkinson dans les cas où une analyse classique ne peut s'appliquer. L'analyse classique suppose, en effet, l'équilibre des efforts imposés à l'échantillon au cours du èhargement. Le comportement est, dans ce 'cas assimilable à une situation quasi-statique et où les champs mécaniques dans l'échantillon sont considérés comme homogènes, donné sous la forme d'une courbe contrainte - déformation. Dans certains cas cependant, cette hypothèse d'équilibre est illicite: l'échantillon doit être considéré comme une structure et non plus comme un élément de matière, puisque les effets d'inertie y jouent un rôle important. Il s'agit alors de trouver le comportement de l'échantillon à partir des efforts et des vitesses mesurées durant l'essai. Ceci constitue un problème de type inverse pour lequel l'information (sur le comportement) réside dans la donnée de conditions aux limites duales. On propose une résolution du problème inverse général qui consiste à déterminer le comportement d'une structure pour laquelle on se donne le chargement à la fois en effort et en déplacement sur la frontière, comme fonctions du temps. Cette analyse permet, dans ce cadre mal posé (et pour des problèmes voisins comme le problème de Cauchy), de donner une solution au problème d'évolution de la structure. La résolution de ce problème inversé répose sur une notion d'écart au comportement, développée et discutée dans ce travail.

Le travail qui est présenté dans ce document a été réalisé au laboratoire G.3S (Groupement pour l'étude des Structures Souterraines de Stockage) de l'Ecole Polytechnique, à Palaiseau. Le G.3S est un G.I.P. (Groupement d'Intérêt Public) fonctionnant grâce à la réalisation de contrats de recherches industrielles. Ces recherches, à caractère expérimental ou de modélisation numérique, portent pour la plupart sur les roches intéressant le stockage souterrain, de déchets radioactifs en particulier. L'accent est mis sur les différents couplages thermohydromécaniques (THM) susceptibles d'intervenir, au champ proche comme au champ lointain.

L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer la représentation du cycle diurne des nuages convec- tifs dans les modèles de circulation générale atmosphérique grande-échelle. La sous-estimation des nuages bas, le déclenchement prématuré des précipitations convectives ainsi que leur arrêt prématuré en fin de journée sont des biais communs à la plupart des modèles de climat. L'amélioration de ces dif- férents aspects passe notamment par une représentation plus réaliste des mouvements convectifs de la couche limite atmosphérique. Pour cela, les processus en jeu dans la turbulence de couche limite, la convection sèche et nuageuse, peu profonde et profonde, sont d'abord étudiés à l'aide d'observations et de simulations haute résolution. Cela permet d'établir les hypothèses à la base de la paramétrisation que l'on souhaite développer. Pour essayer de prendre en compte toutes les échelles de turbulence observées dans la couche limite convec- tive, on combine à un schéma diffusif classique une paramétrisation en flux de masse représentant les structures cohérentes de la couche limite : le modèle du thermique nuageux. Le schéma est principale- ment testé dans une version unicolonne du modèle LMDZ, développé au Laboratoire de Météorologie Dynamique, sur des cas particuliers de convection continentale, sèche et nuageuse, peu profonde et pro- fonde, et évalué à partir d'observations et de simulations haute résolution. La représentation explicite d'un panache ascendant entraînant et détraînant, ainsi que d'une subsidence compensatoire dans l'en- vironnement, permet d'améliorer le cycle diurne de la couche limite et des cumulus qui se forment par beau temps. Cette meilleure représentation des nuages de couche limite a par ailleurs des répercussions sur le cycle diurne de la convection plus profonde associée aux orages et prise en compte par une para- métrisation indépendante. Le contrôle du déclenchement et de l'intensité de la convection profonde par les processus dits sous-jacents, de couche limite d'une part et liés à la formation de poches froides sous le système convectif précipitant d'autre part, permet de retarder le déclenchement des précipitations de plusieurs heures et de les maintenir plus tard dans la soirée. Enfin, les développements effectués sont adaptés à la représentation de la convection induite par les feux de biomasse dans les Tropiques. Initialisé par les caractéristiques des feux dans ces régions, le modèle du thermique nuageux devient celui du pyro-thermique nuageux, avec des panaches qui restent confinés dans la couche limite mais peuvent aussi percer jusqu'à la moyenne troposphère. Les différentes paramétrisations évoquées sont destinées à faire partie de la nouvelle version 3D de LMDZ, en vue des simulations climatiques à effectuer dans le cadre du prochain rapport du Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC).

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CETTE THESE EST CONSACREE A L'ETUDE DE LA TRAJECTOGRAPHIE DU POINT DE VUE DE LA THEORIE DES OBSERVATEURS. ON PRESENTE D'ABORD LE PROBLEME DE TRAJECTOGRAPHIE ET LES MODELES DES SYSTEMES UTILISES POUR LA POURSUITE ACTIVE ET PASSIVE. ON ETUDIE ENSUITE L'OBSERVABILITE DE CES SYSTEMES APRES AVOIR RAPPELE LES CRITERES D'OBSERVABILITE POUR LES SYSTEMES LINEAIRES ET NON LINEAIRES. ON PRESENTE EGALEMENT LES PRINCIPAUX RESULTATS DE LA THEORIE DE L'OBSERVATEUR ET DES METHODES DE CONSTRUCTION D'OBSERVATEURS DANS LES CAS LINEAIRE STATIONNAIRE, INSTATIONNAIRE ET NON LINEAIRE. ON SE CONCENTRE ENSUITE SUR LE PROBLEME DE CONSTRUCTION D'OBSERVATEUR POUR LES SYSTEMES LINEAIRES INSTATIONNAIRES AVEC SINGULARITES POLYNOMIALE A L'INFINI. ON INTRODUIT LES NOTIONS ORIGINALES D'OBSERVABILITE ASYMPTOTIQUE ET D'OBSERVATEUR A GAIN ASYMPTOTIQUE. DE TELS OBSERVATEURS DONT LA CONSTRUCTION EST BASEE SUR LA THEORIE DES FORMES NORMALES DE POINCARE-DULAC SONT PARTICULIEREMENT FACILES A METTRE EN OEUVRE, PUISQUE LE GAIN EST CONSTANT DANS L'ECHELLE DE TEMPS LA PLUS RAPIDE. ON DONNE DES CONDITIONS SUFFISANTES DE CONVERGENCE D'OBSERVATEUR CONSTRUIT A PARTIR DE LA FORME CANONIQUE OBSERVATEUR D'UN SYSTEME A COEFFICIENTS DANS UN CORPS DE HARDY. CES RESULTATS SONT APPLIQUES A LA POURSUITE EN LIGNE DROITE. COMME LA TRAJECTOGRAPHIE EST UN PROBLEME INTRINSEQUEMENT NON LINEAIRE, DIVERSES CONSTRUCTIONS D'OBSERVATEURS NON LINEAIRES SONT ETUDIEES. APRES AVOIR RAPPELE DES RESULTATS NEGATIFS: NON-EXISTENCE D'OBSERVATEUR PAR LES METHODES D'IMMERSION ET DE LINEARISATION DE L'EQUATION D'ERREUR PAR INJECTION DE SORTIE DANS LE CAS PASSIF, NOUS ANALYSONS LES CONDITIONS DE CONVERGENCE D'UN OBSERVATEUR PAR IMMERSION APPROCHEE. UNE AUTRE APPROCHE EST AUSSI PROPOSEE, BASEE SUR LA TRANSFORMATION SOUS FORME CANONIQUE OBSERVATEUR DU LINEARISE TANGENT DU SYSTEME. ON MONTRE DANS DES CAS DE TRAJECTOGRAPHIE LA CONVERGENCE LOCALE DE CET OBSERVATEUR. DES SIMULATIONS NUMERIQUES SONT PRESENTEES POUR CHAQUE METHODE.