La modélisation et la simulation de la croissance des plantes peut être abordée selon plusieurs aspects tant pour ce qui concerne la connaissance que les moyens mis en œuvre. Ce champ d'étude se trouve à la croisée de diverses expertises telles que botanique, agronomie, physiologie, mathématique ou informatique. Beaucoup de travaux ont été proposés dans ce domaine dont la plupart sont fortement colorés par une seule de ces spécialités. Nous proposons une approche qui nous semble généraliste et qui s'appuie sur des connaissances provenant conjointement des champs de l'agronomie, des mathématiques et du génie logiciel. Cette étude se décompose en trois étapes : - Proposition d'un modèle purement structural de description de l'architecture des plantes (AmapSim). Ce modèle utilise des processus stochastique pour représenter les distributions de branches, de pousses et d'entre-nœuds observées sur des plantes réelles . Ces processus sont organisés autour d'un automate à états finis dont la variable d'état est l'âge physiologique et qui simule l'évolution de la vigueur des bourgeons de la plante au cours de leur vie. - Définition d'un ensemble d'outils logiciels propres à accueillir des simulateurs de croissance de plante (Vitis). Cette librairie offre des services pour la gestion de la description de plante en cours de simulation, pour la gestion des paramètres des modèles qui édifient la plante et pour la synchronisation et l'échange d'information entre les blocs fonctionnels qui constituent le simulateur. - Développement d'un simulateur d'AmapSim dans Vitis puis de quelques exemples d'applications. Cette étape a pour but de démontrer le bien fondé des choix effectués lors des étapes précedentes. On y montre des résultats de simulation d'AmapSim puis d'applications basées sur AmapSim et agrémentées dynamiquement de connaissances additionnelle grâce aux fonctionnalités de Vitis. On y montre notamment comment ajouter de la connaissance issue du domaine de la physiologie pour créer de applications de type structure-fonction. Ce travail ouvre des perspectives concernant l'utilisation d'AmapSim et le développement de nouveaux plugins ; l'introduction de nouveaux modeles dans Vitis ; la formalisation de la notion de simulateur de plante à l'usage des futurs modélisateurs

Ce travail de thèse est consacré à l'étude d'un modèle transitoire qui tient compte des effets multidimensionnels dans le procédé de purification par fusion de zone. Nous avons étudié les effets des principaux paramètres gouvernant le processus de purification à savoir: la vitesse de translation des sources de chauffage et de refroidissement, l'intensité de flux de chauffage, l'intensité de flux de refroidissement, la largeur de la zone fondue et en fin le rapport d'aspect géométrique. Ces différents paramètres influent de façon importante sur le processus de purification, sur son efficacité et sur le degré de purification atteint après un ou plusieurs passages des sources. Une application dans le cas du matériau SiGe à très faible concentration a été simulée à l'aide d! u code de calcul par éléments finis Castem 2000. Le résultat de cette simulation a montré la difficulté de résolution numérique pour un nombre de Lewis très grand. Afin d'atteindre l'objectif visé, une étape importante dans cette étude a été consacrée à la détermination d'un couple (nombre de Lewis dans le liquide et rapport des coefficients de diffusion des espèces) pour que le processus de purification soit correctement représenté. Pour ce faire, nous avions étudié la fusion d'une tranche par une source immobile et choisir un couple convenable de ces 2 paramètres déterminants qui nous permet d'atteindre l'objectif visé. Afin d'analyser l'effet de chacune des grandeurs évoquées ci-dessus sur la purification, une deuxième étape a été consacrée à l'étude de la ! phase de purification proprement dite en adoptant une étu! de param étrique.

La morphologie des rivières met en jeu deux composantes physiques aujourd'hui encore mal comprises: l'hydrodynamique au-dessus d'un fond érodable et la dynamique du transport sédimentaire. Nous avons mis à jour deux problèmes touchant aux rivières et éclairant chacun de ces aspects. Nous avons abordé le problème de la sélection de la largeur des rivières de manière expérimentale, en confrontant mesures de terrain et résultats de laboratoire. Nous avons montré que la loi de puissance reliant largeur et débit résulte d'une dynamique locale et non de l'auto-organisation des bassins versants. Nous avons analysé les champs de vitesse moyenne et montré que la diffusion transverse de quantité de mouvement, habituellement négligée, doit être prise en compte pour reproduire les mesures expérimentales. Pour étudier la formation de rides et de dunes sur le lit des rivières, nous avons effectué l'analyse de stabilité linéaire d'un lit sableux cisaillé par un écoulement turbulent. Pour ce faire, nous avons calculé l'écoulement turbulent au dessus d'un relief et caractérisé l'effet des différents mécanismes physiques (inertie, rugosité hydrodynamique, fluctuations turbulentes, surface libre). Nous avons montré que les rides se forment par instabilité linéaire et que la longueur d'onde à laquelle elles apparaissent est contrôlée par la longueur de relaxation du transport de sédiments. A l'inverse, les dunes se forment par coalescence progressive de structures, cette évolution non-linéaire étant limitée par l'effet stabilisant de la surface libre. Enfin, le formalisme général que nous avons adopté nous a permis de transposer cette étude théorique à la formation des dunes géantes dans les déserts.

Cette thèse présente une recherche en psychomécanique qui est une combinaison d'études vibroacoustiques et psychoacoustiques. Un des buts de la psychomécanique est d'identifier les attributs perceptifs qui sont pertinents pour la perception auditive de sons rayonnés par des structures vibrantes. Le travail porte sur la perception des sons rayonnés par une plaque mince, rectangulaire, encastrée, bafflée et soumise à une excitation de durée finie. Trois études ont été réalisées. La première étude met en évidence l'effet perceptif de la variation des paramètres mécaniques de la plaque (amortissment) ou de l'excitation (durée et lieu d'impact) en terme de perception de la qualité et de la similarité des sons. Une analyse multidimensionnelle des sons a montré que les dimensions perceptives traduisant les différences entre les sons étaient : la brillance, la tonalité sur la portion des sons dite "résonante" et l'acuité sur la portion dite "initiale ". Pour les estimations d'agrément, deux groupes de sujets se sont distingés. Une première moitié du groupe a basé ses jugements sur la brillance des sons estimant que l'agrément décroissait avec une augmentation de brillance. Les jugements de la seconde moitié des sujets étaient basés sur l'intérêt musical des sons : plus les sons étaient amortis, moins ils présentaient un intérêt musical, moins ils étaient agréables. La seconde étude concerne le problème de la simplificaiton de modèles complexes de plaques en se basant sur des critères perceptifs. La complexité concerne l'épaisseur de la plaque. Il est montré qu'un son de plaque d'épaisseur variable peut être perceptivement similaire à un son de plaque d'épaisseur constante "équivalente" ; le critère de similarité étant la hauteur tonale des sons déterminée par la composante spectrale de plus forte intensité. La dernière étude aborde le problème de la comparaison entre sons enregristrés et sons synthétisés de plaques. Le but est d'identifier les paramètres importants à prendre en compte dans le calcul de telle sorte que le son synthétisé soit le plus proche du son enregistré d'un point de vue perceptif. Les résultats montrent que, dans notre cas, le son synthétisé le plus proche du son enregistré correspond à une concordance de hauteur tonale, de fluctuation de niveau et de décroissance des signaux.

Dans le cadre de l'étude par éléments finis du crash des structures aéronautiques, la prédiction des modes de ruine engendrés au sein ou au voisinage des assemblages rivetés, telle la déchirure d'une tôle le long d'une ligne de rivets, s'avère, encore aujourd'hui, délicate. Dans ce contexte, une méthodologie permettant la formalisation et la caractérisation d'un modèle de fragilisation structurale est proposée. Ce modèle a pour objectif de simuler la rupture d'une plaque métallique perforée à un niveau macroscopique. La notion de fragilisation structurale est rappelée dans la première partie du mémoire. Engendrée par présence de perforations, celle-ci a une incidence directe sur la tenue mécanique des structures et elle est définie comme la distribution inhomogène des déformations le long du futur chemin de rupture. Le rapport de la déformation locale, observée le long de ce chemin, à une déformation de référence permet d'accéder à une "mesure" particulière de cette fragilisation. Sur la base d'observations expérimentales menées en quasi-statique sur des éprouvettes perforées ou non, le second chapitre tente de proposer un cadre théorique qui permet de mieux comprendre les fondements physiques de l'exercice de modélisation proposé. Le formalisme algébrique de Dvorak est ensuite mis en œuvre dans le troisième chapitre, pour poser les premiers jalons d'une méthode numérique multi-échelle de caractérisation du modèle de fragilisation structurale. Le développement de ce modèle, entrepris dans un premier temps dans le domaine élastique, a permis de démontrer la faisabilité d'une telle approche. Le développement de cette démarche en plasticité est ensuite tenté et discuté. Le quatrième chapitre cherche enfin à étudier l'influence de la dynamique sur le modèle de fragilisation structurale, via une étude expérimentale mettant en œuvre des matériaux sensibles ou non à la vitesse de déformation.

Les réseaux de communication devenant de plus en plus présents dans nos activités quotidiennes, l'interruption des services fournis par le réseau, ou même une dégradation significative de leurs qualit és, deviennent de moins en moins tolérables. Une conception robuste des réseaux de communication, anticipant les pannes éventuelles d'équipements ou les variations sur la demande en trafic, devient donc de plus en plus nécessaire. Cette thèse traite de plusieurs problèmes de conception et de planification robustes apparaissant dans le domaine des télécommunications. Nous étudions tout d'abord le problème de la conception et du dimensionnement d'une topologie de communication résilience. Nous proposons un nouveau modèle de conception de réseaux intégrant les coûts et les contraintes des différents équipements (liens, routeurs, cartes). Ce modèle prend également en compte de nombreuses contraintes opérationnelles telles que la présence de noeud potentiel et de capacités modulaires, mais aussi des contraintes sur les délais de communication. Un algorithme exact et deux approximations sont proposés pour résoudre ce problème. Les résultats numériques montrent que des économies substantielles peuvent être effectuées en intégrant les coûts d'équipements dans la phase amont du processus de conception. Avec la croissance exponentielle de l'Internet et l'incroyable développement des applications réseaux, les variations sur les volumes de trafic sont devenus un des problèmes majeurs auxquels sont confrontés les opérateurs. Aujourd'hui, concevoir un réseau sur la base d'une unique matrice de trafic "en heure de pointe" est de moins en moins crédible du fait de la forte volatilité des trafics. Il devient ainsi nécessaire d'intégrer explicitement l'incertitude sur la demande en trafic dans les problèmes d'optimisation du routage. Nous étudions deux problèmes d'optimisation robuste du routage : (1) le problème de conception des VPN dans le cadre du modèle hose d'incertitude sur la de mande et (2) le problème d'optimisation des métriques de routage IGP avec incertitude sur la demande. Nous formulons des modèles mathématiques de chacun de ces problèmes et proposons des heuristiques efficaces basées sur des techniques de recherche locale pour les résoudre. L'efficacité pratique des techniques et méthodes développées dans le cadre de cette thèse est démontrée et validée par une batterie de tests sur des données réalistes. Ce travail a d'autre part donné lieu `a plusieurs développements logiciels dans le logiciel de planification de réseaux NEST de QoS Design.

La précipitation de phases durcissantes dans les alliages métalliques est une préoccupation industrielle et scientifique majeure. En effet, l’'ajout de quelques éléments d’'alliages, même en faible quantité, peut changer radicalement les propriétés d’'usage de bon nombre de matériaux métalliques. Or, les premiers instants de la précipitation sont, à l’'heure actuelle, mal connus. Quels sont les paramètres qui régissent la morphologie des précipités ? Pourquoi certains précipités germent-ils sur les dislocations ? Pourquoi la chimie des précipités est-elle parfois différente de celle du même matériau massif ? L’'ambition de ce mémoire n’'est pas de trouver des réponses à toutes ces questions, mais de proposer une approche qui combine les outils expérimentaux locaux (microscopies) et globaux (pouvoir thermo- électrique, diffusion des rayons X,..) à des techniques de modélisation allant de l’'échelle atomique (dynamique moléculaire, Monte-Carlo cinétique) à l’'échelle mésoscopique (théorie « classique » de la germination, thermodynamique). Dans ce mémoire, un point est fait sur les travaux que j’'ai réalisés dans ce domaine au laboratoire MATEIS et sur les collaborations qu’'ils ont impliquées. Une large place est faite aux perspectives dégagées par ces quelques années de recherche et d’'enseignement effectuées à l’'INSA de Lyon.

Résumé indisponible

L'objectif de cette thèse est de caractériser par des approches expérimentales et numériques les effets hydrique, mécanique et hydromécanique dus à la désaturation et la resaturation de l'argilite de l'Est, roche hôte du futur laboratoire souterrain de stockage des déchets radioactifs à Bure (France). Nous présentons des approches expérimentales et numériques pour caractériser le phénomène de transfert hydrique dans l'argilite. Une méthode simple d'identification est proposée, en déterminant la diffusivité hydrique linéarisée à partir de mesures pondérales sur des échantillons (tube mince et plaque mince) soumis à des paliers d'humidité suivant un cycle de désaturation-resaturation. Le transfert hydrique est non-linéaire. Pour interpréter ce phénomène, on établit un modèle numérique non linéaire tenant compte des phénomènes physiques (la conduction hydraulique, la diffusion de vapeur, le changement de phase etc.). On étudie ensuite l'évolution du comportement physique et mécanique de la roche argileuse en fonction de l'humidité imposée, suivant un cycle de désaturation-resaturation par paliers successifs. La déformation hydrique, la vitesse de propagation des ondes ultrasoniques, les propriétés élastiques, les caractéristiques de rupture et les phénomènes différés dépendent de l'état hydrique de matériau. L'influence de la désaturation et de la resaturation sur "un modèle réduit de tunnel» est étudiée. Pour mettre en valeur l'anisotropie de la roche, on utilise des tubes épais dont l'axe est parallèle ou perpendiculaire à la stratification. Ces tubes sont soumis à des chargements hydriques par ventilation d'air à hygrométrie variable dans leur trou central. Nous utilisons un modèle poroélastique non-linéaire, pour interpréter les phénomènes hydromécaniques anisotropes observés. On montre que les chargements hydriques peuvent conduire à des ruptures de l'éprouvette qui respectent les directions d'anisotropie de la roche, et qui peuvent être interprétées par le modèle hydromécanique comme une violation d'un critère de rupture en contrainte totale de traction. Finalement, des calculs numériques pour les phénomènes engendrés par la désaturation et la resaturation à l'échelle des ouvrages souterrains sont réalisés, par des modèles numériques calibrés à partir de résultats expérimentaux. Des solutions analytiques et numériques par la méthode des éléments finis sont réalisées pour prévoir l'influence de la désaturation et de la resaturation sur le massif d'argilite dans les galeries souterraines.

Au cours de ce mémoire, nous avons présenté un modèle complet et unifié de comportement des matériaux à mémoire de forme et un critère énergétique applicable au calcul à la fatigue de structures fonctionnant dans le domaine pseudo élastique. Le modèle et le critère sont validés en comparant leurs prédictions à des résultats expérimentaux. Notre modélisation présente les avantages suivants : – elle est complète, c'est-à-dire qu'elle permet de simuler tous les principaux phénomènes caractéristiques du comportement des MMF. La simulation s'appuie sur une même loi de comportement et sur un même ensemble de lois complémentaires, ce qui lui confère un caractère unifié ; – les paramètres sont simples à identifier ; – l'accord des prédictions avec les résultats expérimentaux disponibles est satisfaisant ; – étant donné la prise en compte des chargements non proportionnels, il est possible d'effectuer des calculs de structures en MMF soumises à des chargements complexes ; – les chargements cycliques sont pris en compte. Il est donc possible de déterminer l'état stabilisé d'une structure soumise à des cycles de changement de phase répétés dans le domaine pseudoélastique. En particulier, le modèle permet de calculer l'énergie dissipée par cycle stabilisé en tout point de la structure ; le critère énergétique peut ensuite être utilisé pour estimer sa durée de vie. Notre travail ouvre la voie vers une modélisation plus détaillée du comportement des MMF, permettant la prise en compte de certains effets souvent négligés, comme la formation de la phase R, l'apparition de boucles internes liées à des charges décharges partielles dans le domaine pseudoélastique et la dissymétrie du comportement en traction et en compression. Nous pensons, par ailleurs, qu'il est possible de décrire la dynamique des MMF moyennant une extension du présent modèle. Sur le plan expérimental, il serait intéressant d'appliquer des technologies nouvelles à l'étude des matériaux à mémoire de forme. Dans ce cadre, la thermographie infrarouge nous semble utile pour caractériser la localisation du changement de phase au niveau de certaines structures ; d'autres techniques, comme l'interaction laser matière, promettent une meilleure description de la cinétique de la transformation martensitique. En outre, le problème de la fatigue des MMF devra faire l'objet de recherches plus poussées. Dans l'immédiat, il est nécessaire de tester la validité de notre critère de durée de vie pour différents types de chargement, notamment pour la torsion, afin de vérifier son caractère intrinsèque.