La crise du pétrole et les contraintes écologiques obligent de nombreux constructeurs automobiles à développer des programmes de recherche importants dans le développement des véhicules électriques et hybrides électriques. Dans ce contexte, cette thèse a pour but de vérifier la faisabilité d'une chaine de traction hybride innovante consistant à partir d'un véhicule thermique existant et à réduire la puissance du moteur thermique tout en ajoutant des moteurs intégrés dans les roues du train arrière. Ce travail a été réalisé dans le cadre d'un projet financé par l'ADEME et en collaboration notamment avec le constructeur automobile AIXAM-MEGA. Plus précisément, le travail de thèse a donc porté sur le dimensionnement des sources énergétiques, la modélisation énergétique et fonctionnelle du véhicule et enfin la réalisation et la caractérisation expérimentale du véhicule. Dans le premier chapitre, l'auteur développe une revue bibliographique relative aux véhicules hybrides électriques existants. Cela permet ensuite d'introduire le concept innovant de chaine de traction hybride décrit ci-dessus, reposant en quelque sorte sur un couplage par la route des puissances de propulsion thermiques et électriques. Dans le deuxième chapitre l'auteur aborde le dimensionnement des sources énergétiques en se focalisant sur les super-condensateurs. Il propose une approche analytique simple de calcul reposant sur les missions définies par le constructeur AIXAM-MEGA. Les modules de super-condensateurs retenus sont ensuite caractérisés expérimentalement (capacité, résistance interne, rendement de stockage...) en prenant en compte l'effet de la température. Les troisième et quatrième chapitres sont consacrés à la modélisation du véhicule. En premier lieu, le troisième chapitre aborde la modélisation énergétique du véhicule. Le véhicule a entièrement été modélisé en utilisant le formalisme de représentation énergétique macroscopique développée initialement au Laboratoire d'Électrotechnique et d'Électronique de Puissance de Lille. Ce modèle a permis de développer le contrôle du véhicule. Ensuite, dans le quatrième chapitre, l'auteur présente la modélisation fonctionnelle du véhicule par machine d'état. Cela permet de prévoir le comportement du véhicule dans ses différentes phases de vie et de définir les transitions entre ces différentes phases. Cette étape de prototypage virtuel est essentielle afin de vérifier en amont la fonctionnalité du véhicule et sa sécurité. Enfin, le cinquième et dernier chapitre est entièrement consacré à la caractérisation expérimentale du véhicule. Les différents fonctionnements thermiques, électriques et hybrides sont testés lors de vrais essais de roulage. En conclusion, le travail de thèse a abouti à la réalisation d'un véhicule hybride. Les approches de dimensionnement des sources et de modélisation sont ainsi validées, tout en faisant également la preuve de la faisabilité d'une chaine cinématique hybride électrique avec couplage par la route.

Les systèmes non liés 10;12Li et 13Be ont été étudiés par des réactions de perte d'un ou plusieurs nucléons à partir d'un faisceau de 14B à 35 MeV/nucléon. L'énergie de décroissance a été reconstruite à travers la mesure des coïncidences 9;11Li-n et 12Be-n. Une simulation prenant en compte les effets du dispositif expérimental et de la réaction a été développée. Les spectres en masse invariante ont été interprétés en utilisant les distributions théoriques calculées pour les différents états et convoluées à la réponse du dispositif, ainsi que les distributions des événements non corrélés déterminées à partir des données par un mélange d'événements. Concernant le système 10Li, les données ont été reproduites par les distributions d'un état s virtuel avec une longueur de diffusion ([formule]) confirmant l'inversion des niveaux v1p1=2 et v2s1=2. Pour le 12Li, la présence d'états excités d'énergie entre 0; 2 et 0; 8 MeV au-dessus du seuil a été mise en évidence. Pour le 13Be, l'énergie de décroissance ainsi que les autres observables ont été reproduites par l'hypothèse d'une résonance ([formule]). Cette hypothèse est soutenue par la sélectivité du processus de knockout d'un proton, pour lequel la configuration du neutron des états peuplés dans le 13Be reflète celle du 14B.

Face à des enjeux économiques, politiques et environnementaux, les compagnies électriques développent des outils incitatifs visant à réduire la demande des consommateurs, en particulier lors des périodes de pointe de demande. Chez le client résidentiel, ces outils sont pour l'essentiel de nature tarifaire (tarification dynamique ou horo-saisonnière), ou informative (feedbacks sur la consommation). Lorsqu'un ou plusieurs de ces outils sont employés par les acteurs de la filière électrique, on attend une réaction du consommateur, sous forme d'un effacement, d'un report ou d'une réduction globale de la consommation. C'est ce phénomène de réaction que nous appelons la demand response. Afin d'évaluer l'efficacité de ces dispositifs, les compagnies développent des protocoles d'études, notamment des expérimentations de terrain (pilotes) durant lesquels les offres de la demand response sont implémentées sur un échantillon de population. Ces études donnent lieu à des analyses que nous avons compilées afin de tenter d'en extraire des enseignements généralisables. Nous mettons en avant les limites méthodologiques de ces démarches longues et coûteuses et dont la généralisation des résultats est parfois remise en question. Dans l'optique de proposer un éventuel substitut aux pilotes, nous avons examiné le potentiel des méthodes de l'économie expérimentale pour étudier la demand response. La discipline a pour objet d'évaluer l'efficacité d'institutions comme les marchés, mais aussi d'étudier les comportements et leurs déterminants. Est-il possible d'employer les méthodes de l'économie expérimentale afin d'analyser le comportement du consommateur résidentiel face à des incitations à réduire sa demande en électricité, en particulier lors des périodes de pointe ? L'économie expérimentale peut-elle se substituer aux pilotes de terrain ? L'économie expérimentale a déjà contribué à maintes reprises à la compréhension des marchés de gros de l'électricité. Mais jamais l'aspect " consommateur final " de la demand response n'a été abordé, ni dans son acceptabilité, ni dans son efficacité : c'est là que se situe notre contribution qui alimente cette thèse. Nous avons élaboré un protocole visant à mesurer l'acceptabilité de différentes offres de demand response, et mené une série de sessions expérimentales. Nous avons montré que l'acceptabilité des contrats de tarification de pointe est plus grande pour ces consommateurs que celle des contrats de type " bonus à l'effacement ", du fait de l'asymétrie des comportements face aux risques de pertes et de gains probabilistes. De plus, une économie substantielle sur la facture électrique est nécessaire pour déclencher une motivation suffisante pour induire des changements de comportements. Quoi qu'il en soit, les offres tarifaires incitatives sont perçues comme un facteur de stress difficile à intégrer aux contraintes du quotidien de certains foyers. Les résultats montrent que l'économie expérimentale peut apporter des éléments utiles et robustes sur les briques fondamentales des comportements des ménages face à ces offres innovantes. Le type et la granularité des enseignements diffèrent de ceux obtenus par les pilotes. Ces derniers testent des solutions plus abouties industriellement ; ils sont relativement contraints et apportent des réponses en termes de modification de consommations in situ. Il s'est avéré difficile, voire impossible d'encapsuler les routines de consommation électrique des clients au sein du laboratoire. Le lien distendu entre l'instant de l'achat d'électricité et la réception de la facture n'est pas aisément modélisable lors de nos sessions expérimentales. Au-delà des résultats de l'expérimentation, nous montrons que l'économie expérimentale, si elle ne peut constituer un substitut partiel aux pilotes de terrain, peut intervenir en tant que méthodologie exploratoire à l'amont ou en complément de ces derniers, facilitant l'approche préalable des comportements des clients résidentiels.

Nous avons étudié la structure des noyaux autour de 68Ni, ainsi que la production, séparation et identification des isotopes se trouvant dans le voisinage du noyau doublement magique 100Sn. Dans la première partie, est discutée l'évolution de la collectivité et l'interaction entre degrés de liberté particule indépendante et collectifs autour de 68Ni. Nous avons mesuré des temps de vie dans les noyaux de Zn autour de N=40, produits par réactions profondément inélastiques 238U+70Zn à GANIL, à l'aide d'un "plunger". Les noyaux d'intéérêt, étaient identifiés par le spectromètre VAMOS, les gamma par le détecteur EXOGAM. Des durées de vie, nous avons extrait les probabilités de transition réduites. De nouvelles transitions ainsi que des durées de vie sont mesurées pour la première fois. Les résultats sont discutés dans le cadre de calculs modèle en couches. Dans la deuxième partie, la conservation partielle de séniorité dans la couche g9/2 et son influence sur le transfert d'une particule est discuté. La troisième partie présente un test réalisé à RIKEN (Japon), visant à évaluer deux configurations du séparateur BigRIPS, afin d'optimiser la production et la sélection des noyaux de 100Sn. Cette étude a été utilisée par la suite pour notre expérience, consacrée à la mesure de la force Gamow-Teller dans la désintégration de 100Sn. Les noyaux autour de 100Sn ont été produits par fragmentation d'un faisceau de 124Xe à 345 MeV/u. La section efficace de production des noyaux autour de 100Sn a été mesurée. La recherche de nouveaux isotopes et de nouveaux isomères est présentée.

La majorité des bâtiments existant aujourd'hui ne respectent pas les réglementations thermiques actuelles. Pour répondre aux exigences environnementales il est impossible, dans ce contexte, d'envisager une politique globale de démolition-reconstruction. Des campagnes de réhabilitation doivent être mises en place. Une solution innovante de réhabilitation énergétique est proposée permettant d'exploiter les ressources énergétiques urbaines, peu utilisées actuellement. Elle consiste à rajouter autour du bâtiment une enveloppe extérieure qui aurait pour fonction principale le captage d'énergie solaire. Un outil d'optimisation de la géométrie de l'enveloppe et de la distribution spatiale de panneaux capteurs à sa surface est développé. Sa validation est effectuée sur des cas simples, puis il est appliqué aux situations présentant de forts contrastes : optimisation pendant la période d'hiver ou d'été, à Oslo ou à Tunis, avec des obstacles proches masquant le Soleil. Afin de réaliser les formes complexes obtenues, il est proposé d'utiliser les gridshells comme système constructif. Ces structures obtenues par déformation élastique d'une grille de poutres en matériau composite initialement planes posent la question de la durabilité de ces matériaux soumis au chargement permanent. Pour étudier le comportement à long terme (fluage et rupture différée) de ces matériaux composés de fibres de renfort et matrice polymère viscoélastique, un modèle micro-mécanique est développé. Ce modèle de type shear-lag permet d'étudier l'influence des propriétés mécaniques des constituants sur la durée de vie du composite soumis à un chargement en traction et traction-cisaillement combinés

Le contrôle de stabilité est un sujet essentiel dans les systèmes avancés d'aide à la conduite développés par les constructeurs et équipementiers automobiles. Les systèmes de sécurité actifs sont devenus un standard dans les véhicules particuliers, tels que : le contrôle électronique de la stabilité (ESC) et le système de contrôle de traction (TCS). La description du comportement dynamique du véhicule pendant le mouvement, est fondamental dans le fonctionnement des nouveaux systèmes de sécurité active. Certains systèmes actifs sont déjà implémentés dans des véhicules standards comme des options supplémentaires, pour améliorer la sécurité sur la route ou pour le confort du conducteur et des passagers. Cependant, ces systèmes ont besoin d'informations sur la dynamique de véhicule, qui représente les caractéristiques de mouvement du véhicule sur la route. L'accès à ces informations est souvent difficile, pour des raisons technologiques ou économiques. De ce fait, nous développons des algorithmes, basés sur la technique d'observation d'état, pour estimer une partie de ces variables notamment, les efforts dynamiques du contact pneumatique/chaussée et l'angle de dérive dans son environnement. En revanche, ces systèmes sont conçus pour faire face à l'état actuel du véhicule où la situation de danger a toujours eu lieu, la capacité de ces systèmes est limitée à minimiser les effets de danger. L'objectif ultime est de prévoir et d'éviter efficacement un accident avant qu'il se produise. Par conséquent, ce travail est dédié aussi à développer une méthode de prédiction des risques pour rappeler au conducteur la vitesse de sécurité pour négocier les virages à venir. Dans un premier temps, nous développons dans ce mémoire une nouvelle approche pour estimer la répartition de la charge verticale sur chaque roue dans un environnement réel. L'influence de l'angle de pente est considérée dans la phase de reconstruction du modèle du véhicule. Les forces verticales sont estimées en utilisant un filtre de Kalman. Afin d'estimer la force latérale du pneu, un filtre de Kalman entendu et un filtre Particulaire ont appliqués pour tenir compte des non-linéarités du modèle de véhicule. Deux techniques différentes d'observateurs sont proposées et comparées avec des données expérimentales. Dans un deuxième temps, nous étendons, à l'instant futur, la prise en compte de l'évaluation de risque d'accidents. La prédiction des paramètres de la dynamique du véhicule, l'évaluation du risque potentiel ainsi que la détermination d'une vitesse d'alerte à l'approche des virages, sont introduites pour réduire le risque potentiel d'accident dans les virages. Enfin, la dernière partie du mémoire est consacrée à l'application en temps réel, sur un véhicule démonstrateur, du processus d'observation d'état développé précédemment. Les résultats expérimentaux sont réalisés pour démontrer la performance des estimateurs intégrés en temps réel.

Les robots industriels représentent un moyen de production sophistiqués pour l'industrie manufacturière d'aujourd'hui. Ces manipulateurs sont plus agiles, plus flexibles et moins coûteux que les machines-outils spécialisées. L'exploitation de ces avantages fait l'objet d'une demande croissante de l'industrie. La dynamique de ces manipulateurs est soumise à des nombreuses sources d'imprécision. En effet les défauts de la chaîne de transmission, ou encore les éléments de liaisons peuvent être le siège de déformations et de vibrations dégradant sensiblement leur précision. Ces phénomènes physiques sont d'autant plus difficiles à compenser que seul un sous ensemble des états du système est mesuré par les codeurs moteurs. La structure de commande industrielle actuelle d'un robot n'agit donc pas directement sur ces phénomènes. Il est nécessaire alors de progresser sur le front de l'amélioration de la précision par l'adaptation de la commande à ces nouvelles exigences. Un état de l'art met en évidence un manque de travaux qui traitent de l'élaboration d'anticipations adaptées aux axes d'un robot et intégrant les phénomènes de déformation. En outre, la planification de trajectoire n'est classiquement pas remise en cause et peu évoquée. Elle représente pourtant un moyen d'action éprouvé afin d'améliorer les performances dynamiques en suivi de profil. L'approche proposée dans ce mémoire se veut une alternative à ces méthodes. Elle est basée sur une exploitation d'un modèle dynamique représentatif et détaillé. Il intègre les principaux phénomènes physiques mis en évidence tels que les effets de la gravité, les systèmes mécaniques de compensation, les forces de frottement et la flexibilité articulaire. Cette modélisation associée à des méthodes d'identification expérimentale est exploitée afin de déduire une structure de commande. Elle permet la réduction des déformations élastiques et des vibrations par une action sur la précommande et sur la loi de mouvement adaptée. Ainsi, nous introduisons une méthode d'estimation non asymptotique appliquée en robotique, afin d'estimer rapidement les paramètres vibratoires de ce dernier et contribue à une réactualisation des modèles exploités. Des résultats expérimentaux montrent que cette méthodologie mène à une amélioration des performances de positionnement par rapport à la commande industrielle.

Les noyaux au rapport neutron/proton exotique font l'objet d'une grande part des recherches actuelles de la physique nucléaire, aussi bien pour les moyens de les synthétiser -car ils sont difficilement accessibles- que pour leur interprétation. Dans cette thèse les noyaux riches neutrons de la masse A=100 ont été créés, à haut spin, par une réaction d'ions lourds particulière, la fission induite par ions lourds. Les noyaux produits ont été identifiés, un à un, au travers de leur rayonnements gamma mesurés par le multi-détecteur EUROBALL III. Quelques caractéristiques de ce mode de production, extraites de nos données, sont discutées. La spectroscopie gamma précise d'isotopes riches en neutrons de Technétium (A = 103) et d'Argent (A = 111, 113, 115) est présentée. Les orbitales de protons sous-jacentes sont identifiées par le rôle qu'elles jouent dans la structure des bandes d'excitation de noyaux de masse impaire de cette region de masse (Technétium, A de 97 à 107; Rhodium, A de 105 à 111; Argent A de 107 à 115). Une interprétation de ces noyaux impairs en protons est proposée, utilisant également les résultats d'un code rotor plus une quasi-particule et de calculs microscopiques self­consistants. Ces noyaux sont en effet un bon test pour ces modèles théoriques dont la plupart des ingrédients est issue de résultats sur quelques noyaux seulement de la vallée de stabilité.

Le tricotage est une technique d'obtention de textiles ancestrale qui est encore couramment utilisée de nos jours. Cette technique permet de produire des textiles possédant une forte déformation élastique, un comportement mécanique anisotrope modifiable simplement en jouant sur la géométrie de la maille, la possibilité d'obtenir des formes générales (préformes) ou internes (trous) durant le procédé de fabrication, rendant ces textiles particulièrement attractifs et rentables. Plus récemment, l’utilisation des alliages à mémoire de forme (AMF), en particulier de fils de Nickel-Titane (Ni-Ti), pour produire ces tricots a permis de proposer des textiles aux fonctionnalités nouvelles, telles qu'une très grande déformation élastique, un changement de forme sous l'effet d'un échauffement, une forte capacité d’amortissement, etc.Cependant, le comportement mécanique de tels tricots AMF reste encore assez mal connu, et bien qu'un certain nombre d'études aient déjà été proposées dans la littérature concernant la caractérisation du comportement mécanique de ces tricots, l'application aux tricots NiTi reste insuffisamment faite.Dans ce travail, un ensemble d’outils expérimentaux et numériques a été mis en place pour étudier la déformation des tricots NiTi, en particulier pour évaluer l'influence des paramètres matériaux, géométrie, frottements, etc., sur le comportement mécanique. Un montage expérimental a été développé pour caractériser le textile en traction biaxiale. Il s'inspire des techniques utilisées pour les membranes souples visant à obtenir un champ de déformation le plus uniforme possible dans la zone déformée. De plus, sa conception ainsi qu’un programme de traitement d'images permettent la mesure de la distribution des efforts aux frontières ainsi que la mesure de la morphologie des mailles du tricot au cours de la déformation.Le comportement mécanique du tricot a été modélisé par homogénéisation numérique en réalisant des simulations numériques par éléments finis sur une maille représentative sous conditions périodiques. Les prédictions des simulations sont validées en regard des résultats expérimentaux obtenus sur les tricots NiTi, en traction simple et traction biaxiale suivant les directions chaine et trame. Elles sont ensuite utilisées pour analyser l'importance des différents mécanismes de déformation en fonction de la sollicitation étudiée. / Knitting is an ancestral textile manufacturing technique which is still commonly used nowadays. This method allows to manufacture textiles possessing high recoverable strains, an anisotropic mechanical behavior easily tuned by varying the knit loop dimensions, the ability to obtain general forms (preforms) or internal forms (holes) during the manufacturing process, and more, making those textiles particularly attractive and cost-efficient. More recently, the use of Shape Memory Alloys (SMA), notably Nickel-Titanium (Ni-Ti) wires, for producing those textiles allowed to propose textiles with new functional properties, such as very high recoverable strains, shape-shifting effects under temperature changes, high damping capacity, etc.However, such SMA knitted textiles mechanical behavior remains relatively unknown, and even if a certain number of studies have dealt with the knitted textiles mechanical characterization, the application to NiTi knitted textiles remains insufficiently done.In this work, a set of experimental and numerical tools have been developed to study knitted NiTi textiles deformation, especially to evaluate the influence of material parameters, knit geometry, friction, etc., on the mechanical behavior. An experimental setup has been developed to characterize such textiles in biaxial tension. It is inspired by methods developed for soft membranes aiming at obtaining strain fields as uniform as possible in the sample working area. Furthermore, its conception as well as a dedicated image processing software allow measuring boundary forces distributions and knit loops morphology during deformation.The knitted textile mechanical behavior has been modeled using numerical homogenization method by performing finite elements numerical simulation of a representative knit loop under periodic conditions. Simulations predictions are validated in regard to experimental results obtained on knitted NiTi textiles, in simple tension and biaxial tension in course and wale directions. They are then used to analyze the importance of different deformation mechanisms depending on the loading case studied.

L’objectif de la thèse est d’étayer l’activité de conception expérimentale avec l’utilisation d’un environnement informatique pour l’apprentissage humain (EIAH). La conception expérimentale correspond à une partie de la démarche d’investigation qui fait l’objet de nombreuses recherches, à la fois parce que cette activité favorise l’apprentissage mais aussi parce que c’est une tâche complexe à l’origine de difficultés identifiées.La situation que nous avons choisie est la mise en évidence de la fermentation alcoolique, thème abordé en classe de terminale scientifique de spécialité en sciences de la vie et de la terre. Les élèves doivent concevoir une expérience pour mettre en évidence ce métabolisme.La première étape de la thèse a consisté à effectuer une modélisation didactique des connaissances en jeu. Pour cela nous nous plaçons dans le cadre de la théorie anthropologique du didactique et plus précisément l’approche praxéologique (Bosch & Chevallard, 1999). Nous avons ainsi obtenu un premier résultat qui est la modélisation d’une praxéologie de référence à partir d’une analyse épistémologique des savoirs en jeu et des attentes institutionnelles.Afin d’aider les élèves dans cette activité à l’origine de difficultés, nous utilisons des supports d’étayage, portés par la plateforme informatique, LabBook. Cet EIAH structure des rapports expérimentaux, à l’aide de plusieurs outils (texte, tableur, dessin, protocole) mis à disposition des élèves. L’outil protocole « Copex », permet de pré structurer un protocole expérimental.La deuxième étape de la thèse a été de proposer un protocole pré structuré en étapes, actions et paramètres d’actions qui prend en charge les difficultés attendues, et de l’implémenter dans LabBook, en tenant compte des contraintes de l’EIAH.L’étape suivante a été de tester l’efficacité de la prise en charge de ces difficultés dans la situation proposée en classe. Pour cela nous avons ainsi réalisé deux expérimentations en classes de terminale scientifique dans trois lycées différents. Nous avons recueilli les productions des élèves ainsi que leur réponse à des questionnaires (pré-test et post-test).L’analyse des résultats a montré que l’activité proposée favorise les apprentissages des concepts en jeu, et fait évoluer les conceptions des élèves.Concernant la conception du protocole, la pré structuration proposée aide les élèves à produire des protocoles communicables et pertinents.A partir des praxéologies personnelles modélisées a priori nous avons mis en évidence la présence de praxéologies personnelles d’élèves.Les analyses effectuées ont permis de faire évoluer la situation proposée et de valider la proposition de pré structuration du protocole en étapes et en actions paramétrées.Enfin nous proposons des préconisations pour un diagnostic automatique des erreurs des élèves, dans le but de produire des rétroactions élaborées à partir du modèle praxéologique développé dans la thèse. / The thesis work involves a scaffold of the experimental design activity carried out by high school students in scientific activities using a TEL system (Technology Enhanced Learning).This type of activity promotes learning, but it is also a complex task that leads to difficulties identified in the literature. The situation highlights a specific cellular metabolism, the alcoholic fermentation, this topic being studied in high school biology classes. Students have to design an experimental procedure to highlight this metabolism.The first step of the thesis consisted in knowledge modelling for designing an experimental situation in biology. The framework used to model knowledge, is the Anthropological Theory of Didactics (ATD) and more precisely the praxeology model (Bosch & Chevallard, 1999). An epistemological analysis has been done in order to identify difficulties in this situation: difficulties related to knowledge and also to experimental procedure.A structured procedure was modelled into steps, actions and parameters, which takes into account difficulties identified a priori and implemented in a web environment named LabBook,.This TEL system offers fixed scaffolds in order to help students in an experimental design activity.The situation implemented in LabBook has been tested in three biology classes in high school, during two sets of experimentation. The analysis is based on the students’ productions and their answers to questionnaires (pre-test and post-test).The results analysis showed that the experimental design activity promotes learning and changes students’ conceptions. Regarding design experiment, the pre structuration helps students to produce relevant and communicable procedures.This reveals that students are able to use the pre-structured experimental procedure tool in LabBook.This is a requirement for students’ errors diagnosis in order to propose automatic personalised feedbacks. We make recommendations for such feedbacks based on the praxeology model developed in this thesis.