La problématique de cette thèse réside dans le guidage automatique de robots mobiles évo- luant en milieu naturel Elle s attache plus particulièrement au suivi de trajectoire pour les véhicules roulant sur des sols présentant une adhérence faible avec comme cadre expérimental privilégié l application au guidage d engins agricoles par GPS Dans de telles conditions l hy- pothèse commune de roulement pur sans glissement ne peut s appliquer Les lois de commande reposant sur une telle hypothèse conduisent ici à une perte de précision inacceptable au regard de l application privilégiée L objectif est alors de proposer des algorithmes de commande per- mettant de conserver la précision du suivi de la trajectoire pour le véhicule quelles que soient les conditions d adhérence la configuration du terrain d évolution et la trajectoire de référence En premier lieu l obtention de modèles pertinents et exploitables est décrite Étant donné la complexité d extraction des paramètres nécessaires à une description dynamique du mouve- ment dans le cadre envisagé (en particulier ceux liés à la description du contact roue/sol) les points de vue dynamique ont été écartés En contrepartie deux modèles alternatifs qualifiés de "modèles cinématiques étendus" sont proposés Ceux-ci permettent de décrire de façon précise le comportement du véhicule - comprenant le phénomène de glissement - tout en réduisant à deux le nombre de paramètres devant être estimés en ligne En outre ces modèles préservent une description cinématique compatible avec des principes de commande bien maîtrisés Afin d exploiter ces modèles il est nécessaire de procéder à l estimation en ligne des para- mètres décrits précédemment Deux types d estimateur sont décrits dans ce mémoire Le premier repose sur un calcul direct des propriétés d adhérence (basé sur la diférence entre les sorties mesurées du processus et celles estimées par un modèle négligeant les glissements) Le second principe repose sur la notion d observateur Afin d appliquer cette notion au système envisagé la propriété de dualité entre commande et observation est exploitée pour construire un algorithme d observation robuste vis-à-vis des problèmes liés au système de mesure En s appuyant sur ces modèles étendus deux types de commande adaptative sont construits une loi de commande adaptative à modèle interne ainsi qu une loi de commande référencée observateur Celles-ci permettent de guider le véhicule avec une précision satisfaisante en régime permanent (conditions d adhérence lentement variables) tout en tirant parti des principes non linéaires développés dans le cas où l hypothèse de roulement sans glissement est acceptable Afin de conserver ce niveau de précision y compris durant les phases transitoires de courbure il est nécessaire de prendre en compte les retards actionneurs et inertiels - non négligeables pour les types de véhicule considérés Une loi de commande prédictive à modèle a été mise en place pour assurer l asservissement de courbure Utilisant un modèle de l actionneur celle-ci permet d anticiper les virages et par conséquent de limiter les dépassements durant ces périodes L ensemble des schémas de commande proposés dans ce mémoire a été testé au travers d ex- périmentations réelles sur un véhicule agricole (tracteur) en partenariat avec le constructeur de machines agricoles CLAAS Il apparaît alors qu avec le capteur utilisé (GPS centimétrique) l erreur de suivi est équivalente à la valeur obtenue dans le cas où l hypothèse de roulement sans glissement est applicable (±15cm) conforme aux attentes de l agriculture en matière d aide à la conduite.

La foudre par ses effets directs ou indirects peut engendrer des dégâts importants dans un réseau de télécommunications. Dans cette thèse, nous étudions comment aborder la modélisation des mécanismes de couplage de la foudre lors d'un impact au sol ou encore sur une structure constituée d'un pylône et d'un bâtiment de télécommunications. Pour cela, l'étude des phénomènes de couplage entre une décharge atmosphérique et un réseau de câbles est effectuée à l'aide d'une approche topologique basée sur la Théorie des Lignes de Transmission (TLT). La modélisation de couplage de la foudre sur une structure métallique est effectuée dans un premier temps à l'aide d'une méthode approchée à partir de modèles basés sur la TLT puis rigoureusement à l'aide du formalisme des antennes (Méthode FDTD). Cependant, notre objectif étant de prendre en compte l'ensemble des phénomènes physiques, le développement de nouveaux modèles, notamment le formalisme des fils minces en milieu dispersif est détaillé

Grâce à leurs propriétés mécaniques spécifiques, les matériaux composites sont devenus une alternative intéressante aux matériaux métalliques. De plus, l'utilisation de stratifications judicieusement choisies permet d' obtenir des propriétés mécaniques adaptées aux sollicitations de la structure. Enfin ils sont considérés comme peu sensibles à la fatigue. C'est pour ces raisons que, au cours de ces dernières années, l'emploi des matériaux composites pour la réalisation de structures aéronautiques, navales ou ferroviaires c'est considérablement répandu. Nous proposons dans cette étude une modélisation de la fissuration intra-laminaire dans les composites stratifiés soumis à des sollicitations quasi-statiques ou cycliques. L'analyse expérimentale nous permet dans un premier temps de capitaliser les renseignements permettant de dégager les caractéristiques et paramètres à prendre en compte lors de la modélisation. Sur la base de ces résultats nous proposerons une modélisation de la fissuration intra-laminaire. Nous proposons une loi d'évolution de l'endommagement en fatigue que nous avons implémenté dans le code de calcul par éléments finis ZeBuLoN. Après avoir identifié les différents paramètres du modèle à partir des résultats expérimentaux nous proposerons une application du modèle au cas d'une structure afin de valider notre modèle. Pour cela, nous avons développé une stratégie de calcul basée sur la méthode des sauts de cycles. Notre modèle est finalement appliqué au cas d'une structure de type plaque trouée.

Le système de positionnement Galileo est un nouveau système de navigation par satellite en cours de développement pour l'Union Européenne, qui devrait être opérationnel en 2013. Tout en fournissant un service de positionnement autonome, Galileo sera interopérable avec les systèmes de navigation par satellite déjà existants comme le système américain GPS (Global Positioning System). En effet, un utilisateur pourra, avec un récepteur compatible, obtenir une position quelque soit le système utilisé. De plus, Galileo a pour objectif de garantir la disponibilité de certains services tels que le service commercial (CS) par exemple ou le service public réglementé (PRS). Mais Galileo fournit aussi, avec le service Sécurité de la vie (SOL), un message d'intégrité permettant de déterminer si l'information satellite est fiable, afin de l'utiliser pour des applications critiques telles que le transport aérien, maritime ou terrestre. Afin de fournir une position, une synchronisation et une information d'intégrité précises, en accord avec les besoins des utilisateurs, le système Galileo doit posséder des signaux et une architecture performants. L'étude de la conception de ces signaux, leur génération et leurs performances constitue le coeur de cette thèse. En effet, l'objectif principal de ce travail est l'optimisation de la charge utile et des signaux Galileo afin d'obtenir les meilleures performances possibles du point de vue du récepteur. Une analyse complète du système Galileo, de la charge utile au récepteur est d'abord effectuée. Elle montre que des distorsions peuvent affecter les signaux pendant leur génération, leur propagation et leur traitement dans le récepteur. Ces distorsions, dues aux instabilités d'horloges, aux non-linéarités de l'amplificateur, aux filtrages ou aux trajets multiples (multitrajets), réduisent la performance des signaux, en particulier lors de la poursuite du code ou lors de la poursuite de la phase de la porteuse. Pour éviter ces distorsions ou pour réduire leur impact, les signaux Galileo doivent présenter certaines propriétés, comme une enveloppe constante ou une large bande par exemple. Il est donc important d'analyser ces contraintes pour la conception d'une charge utile et de signaux performants. Une étude est ensuite menée afin de déterminer si les signaux Galileo proposés par la GJU (Galileo Joint Undertaking), en particulier en bande E5 et E1(E1-L1-E2), présentent ces propriétés et ainsi vérifient les contraintes de conception. La modulation Interplex et la modulation ALTBOC (Alternate Binary Offset Carrier) sont les solutions proposées pour multiplexer, respectivement, les signaux E1 et E5. Les expressions théoriques et les performances de ces modulations sont analysées afin de montrer qu'elles transmettent les signaux avec une enveloppe constante permettant de réduire les distorsions dues aux non-linéarités de l'amplificateur. Récemment, de nouvelles formes d'onde ont été proposées pour transmettre le signal " Open Service " de Galileo en bande E1, toujours avec l'objectif d'obtenir de meilleures performances. Ces nouveaux signaux sont basés sur la combinaison linéaire d'un signal BOC(1,1) avec un signal " Binary Coded Symbol (BCS) " ou avec une autre sous porteuse BOC. Ces signaux sont alors appelés Composite BCS (CBCS) ou Composite BOC (CBOC). Ces nouveaux signaux, conçus afin de réduire l'impact des multitrajets sur les performances, sont étudiés tout au long de la chaîne de transmission afin de contrôler s'ils vérifient les contraintes de conception et s'ils peuvent être transmis avec la modulation Interplex. Leurs performances sont aussi évaluées et comparées à celle du signal BOC(1,1), grâce à des observables qui caractérisent les performances en réception. Ces observables sont la fonction d'autocorrélation, la densité spectrale de puissance, le coefficient d'isolation spectrale et l'enveloppe d'erreur due aux trajets multiples. Pour terminer, des simulations permettent d'évaluer l'influence des distorsions dues aux équipements de la charge utile et du récepteur, sur les signaux Galileo et sur leur performance en réception, sont présentées. En particulier, l'influence des horloges, des amplificateurs et des filtres est évaluée grâce notamment au calcul de l'erreur de phase dans la boucle de poursuite du récepteur.

Concevoir un circuit numérique en technologie CMOS inferieur à 100nm se heurte à de multiples défis en termes de variation de process, voltage et temperature. L'attention s'est portée essentiellement sur les variations " inter-die " qui forme la plus grande partie des variations de process. Dans cette étude, nous nous sommes attachés sur deux formes particulières de variations : les divergences "Inter-die NMOS a PMOS " et les divergences aléatoires "Intra-die local". Aucune d'elles n'avait jusqu'alors d'effet notable durant les conceptions industrielles et sont désormais toutes deux source de soucis majeurs. Le travail en academia se concentre principalement sur le changement de process ou sur les améliorations architecturales. Notre action s'est orientée vers l'amélioration de la conception au niveau porte logique et au niveau chemin. Notre attention s'est portée sur les systèmes synchrones, i.e. system de distribution d'horloge qui est fortement impacté par ces variations. Nous avons proposé quelques méthodes de conception et des stratégies d'optimisation pour fabriquer des circuits plus robustes. La plupart de ces méthodes sont exploitables au sein même du flot de design existant ce qui minimise le cout et permet son adoption rapide dans l'industrie. Nous avons inclus l'effet des changements de voltage et de température sur ces deux variations pour élaborer une compréhension globale. Nous avons aussi proposé des méthodes pour vérifier les bases de notre travail en le comparant vis à vis des résultats de test sur silicium. Les résultats de ce travail ont permis de façonner la politique de comment gérer les divergences locales dans la conception industrielle.

La modélisation de vagues et de leur impact côtier et offshore (déferlement, interactions avec les structures, tsunami) reste un problème difficile à appréhender du fait de la complexité des phénomènes physiques mis en jeu. Dans cette thématique, une étude numérique des processus physiques est effectuée dans le cadre de cette thèse. L'objectif de la thèse est ainsi d'améliorer le domaine de validité du code en y développant des méthodes numériques performantes qui permettraient une grande précision des résultats des simulations et des gains en temps de calcul. Le modèle numérique utilisé repose sur les équations d'Euler 3D multi-fluides. Une méthode de compressibilité artificielle permet une approche explicite et une parallélisation efficace. Le modèle bi-fluide à faible Mach, déjà validé avec des données expérimentales, repose sur une approximation par volumes finis avec un schéma de Godunov du second ordre en temps et en espace. Dans le cadre de nos travaux, une modification de la technique d'intégration en temps du solveur basée sur l'intégration d'Adams-Bashforth multi-pas avec une approche multi-échelle dans laquelle le pas de temps est ajusté à la taille locale du maillage et une méthode de compression d'interface pour une meilleure précision de l'interface entre les fluides sont implémentées dans le code. Ces méthodes numériques ont été validées avec des mesures expérimentales dans le cas d'un déferlement 2D et de la rupture 3D de barrage avec obstacle. Des comparaisons expérimentales et numériques ont permis de constater la pertinence des développements apportés au logiciel avec une amélioration de la précision des résultats et une diminution des temps de calcul.

Ce mémoire de thèse a été consacrée à étudier expérimentalement la perméabilité relative au gaz et à l'eau des matériaux cimentaires partiellement saturés, et à simuler numériquement le transfert d'eau dans le béton. La perméabilité relative d'un mortier de référence et d'un béton utilisé dans un centre de stockage de déchets radioactifs a été mesurée. Une méthode de mesurer la perméabilité relative à l'eau de deux bétons CEM I et CEM V, qui seront utilisés dans un stockage profond, a été proposée. Mais les quantités d'eau mis en jeu n'ont pas permis d'exploiter cette approche. Ceci indique la prépondérance de la capillarité sur la perméation lors du processus de saturation du matériau. On a ensuite mesuré la sorption capillaire de deux bétons CEM I et CEM V. A la même saturation en eau, la perméabilité relative au gaz de l'échantillon pré-traité par l'imbibition capillaire est moins grande que celle de l'échantillon pré-traité par adsorption sous humidité relative. Un double-modèle de rétention a été proposé qui peut bien modéliser l'isotherme de sorption des bétons CEM I et CEM V. La perméabilité relative au gaz et à l'eau est déduite. L'hystérésis de l'isotherme de sorption entraîne l'hystérésis de la perméabilité relative à l'eau tandis que la perméabilité relative au gaz n'a pas d'hystérésis remarquable. Avec le double-modèle de rétention et les courbes de la perméabilité relative à l'eau, on a pu simuler le processus de sorption sous humidité relative en utilisant une propre perméabilité intrinsèque à l'eau qui est dans le domaine de valeurs mesurées tandis que on n'a pas réussi à simuler l'imbibition capillaire à cause de la cinétique différente

La thèse s'inscrit dans le cadre d'un programme de recherche global ayant pour objectif de développer des composites à base de polymères biodégradables. L'objectif est de parvenir à contrôler à la fois la durée de vie ainsi que la fragmentation de ces matériaux. Le programme de thèse porte sur plusieurs aspects : <br/>- l'amélioration de la résilience du polylactide (P(L)LA) par incorporation d'agents modifiants au choc ou de biopolymères à faible module d'Young tels que la poly-epsilon-caprolactone (PCL) et le poly-butylène-succinate (PBS). De plus, deux voies de compatibilisation des mélanges ont été testées, par introduction d'agents de polycondensation ou de monomères photo-réticulants. <br/>- l'étude de la résistance à divers vieillissements climatiques (hydrolyse, oxydation thermique et photo-vieillissement) des systèmes présentant une bonne résistance au choc. <br/>- le contrôle de la phase de fragmentation des systèmes les plus performants via l'incorporation de catalyseurs d'oxydation.

L'industrie de la mise en forme utilise de plus en plus les codes de simulation numérique afin de minimiser les temps de conception et les coûts de mise au point des outillages. Le frottement, qui influence fortement le résultat de la mise en forme, est généralement modélisé par un coefficient de frottement de Coulomb constant. La validité de cette description sommaire du comportement tribologique du triplet tôle-lubrifiant-outils est discutée dans ce mémoire. Dans une première partie relative au procédé d'emboutissage, l'utilisation du tribomètre plan-plan est étendue à la caractérisation de la transition statique-dynamique. Cette nouvelle procédure d'essai met en évidence un niveau de frottement statique plus élevé que le frottement dynamique dans toute la gamme de pressions de contact explorée et pour des tôles d'aciers nus et revêtus. L'influence du frottement statique et plus généralement d'un frottement local et évolutif sur le résultat de la mise en forme est discutée à travers différentes modélisations calées sur les résultats de tribométrie et implémentées dans des codes de calculs par éléments finis (FORGE2® et ABAQUS®) : Une modélisation de la transition statique-dynamique comme fonction de la longueur de glissement, met en évidence l'influence du coefficient de frottement statique sur le retard à l'avalement du flan sous le serre-flan et sur la répartition des épaisseurs dans les zones de faibles glissements relatifs sous le poinçon. Une modélisation du frottement comme fonction de la vitesse de glissement et de la pression de contact permet de prendre en compte de manière réaliste l'influence de l'hétérogénéité de ces paramètres du contact. Pour des vitesses d'emboutissage croissantes, l'écart entre les résultats à frottement constant et variable décroît. La discrétisation du frottement par zone, le frottement sous le poinçon étant plus élevé que sous le serre-flan, permet une réduction sensible de l'erreur commise avec l'utilisation d'un coefficient de frottement constant pour tous les outillages. Le modèle de Devine qui décrit l'histoire microscopique du contact (interactions microplastiques, aspects hydrodynamiques) a été généralisé. C'est un modèle alternatif intéressant qui en outre permet d'estimer l'évolution du frottement local avec l'arasement des plateaux et une approche de l'avarie de contact. La seconde partie est dédiée à l'étude du frottement en hydroformage de tubes. Nous développons un essai de caractérisation du frottement et l'appliquons à des tubes en alliage d'aluminium 6060. Le coefficient de frottement de Coulomb varie entre de très faibles valeurs (0,03) pour des graisses à des valeurs beaucoup plus élevées (0,3) pour des huiles ou des lubrifiant solides. Des simulations par éléments finis mettent en évidence l'influence majeure de cette gamme de coefficient de frottement sur la distribution d'épaisseur en déformation plane.

Cette thèse a pour objectif d'étudier la modélisation et la résolution numérique de la macroségrégation pendant la solidification de lingots d'alliages métalliques binaires. La macroségrégation est une hétérogénéité de la concentration en éléments d'alliages à l'échelle du lingot. Ces changements de concentration affectent de manière importante les propriétés mécaniques et chimiques du matériau. Il est donc essentiel de pouvoir prédire ces hétérogénéités pour assurer la qualité des lingots. Après avoir décrit le contexte tant industriel que bibliographique de ce travail, nous préciserons les différents modèles implémentés dans le code de calcul THERCAST, un logiciel de solidification développé au CEMEF. La description des équations macroscopiques employées sera précédée d'une discussion sur la manière de valider la modélisation de la macroségrégation. Nous aborderons ensuite la théorie du remaillage adaptatif et nous décrirons les éléments essentiels de la stratégie de remaillage développée dans le cadre de cette thèse. Ces modèles seront appliqués à la simulation de la solidification de plusieurs lingots. La validation se fera sur un lingot de petite taille par comparaison avec des résultats expérimentaux et des simulations avec d'autres logiciels. Ensuite nous analyserons en détail les prédictions de THERCAST sur un lingot plan, un lingot 3D similaire à un lingot industriel et finalement un lingot plus petit qui nous permettra une étude numérique plus complète. Les limitations de notre modélisation et les phénomènes qu'elle a permis de mettre en évidence seront enfin discutés et permettront de définir quelques orientations intéressantes pour poursuivre cette étude de la macroségrégation.