Les structures de combustion constituent un témoin de la fréquentation humaine et leur étude permet d’appréhender un aspect du mode d’occupation d’un lieu donné. Ainsi, pour compléter les approches classiques qui s’intéressent à la typologie des foyers, à la fréquence des feux, à la nature des combustibles, etc., une caractérisation thermique de ces structures a été proposée. Elle s’appuie sur les impacts thermiques enregistrés par les sédiments soumis aux feux et plus précisément sur les modifications des propriétés de thermoluminescence (TL) et de magnétisme avec la chauffe.Le site-laboratoire est celui de la grotte de Fraux (Dordogne), occupée à l’Âge du bronze, dont le statut et le mode d’occupation pose question puisqu’elle présente tant des vestiges domestiques (sols de circulation, foyers, mobiliers) que des vestiges symboliques (manifestations pariétales, dépôts de mobilier). La place importante des foyers parmi ces vestiges a induit une étude spécifique de ces structures. En effet, ce site recèle plus d’une soixantaine de structures de combustion et, aspect important pour notre approche archéométrique, présente un état de conservation exceptionnel puisque la grotte est restée fermée depuis l’occupation de l’Âge du bronze.L’étude de certains foyers de la grotte des Fraux a permis de tester le potentiel de paléothermomètres fondés sur ces deux propriétés indépendantes à savoir la TL des grains de quartz et le magnétisme des oxydes de fer contenus dans les sédiments. Le paléothermomètre TL a été élaboré en comparant les signaux TL d’échantillons provenant de foyers archéologiques à ceux de références thermiques chauffées en laboratoire. Pour le magnétisme deux pistes ont été exploitées : les températures de déblocage de l’aimantation rémanente et l’évolution de la signature magnétique -minéralogie et taille de grain) avec la chauffe. La détermination des paléotempératures atteintes par les sédiments substrats des structures de combustion apporte une première indication sur leur intensité de chauffe. Afin d’étalonner ces informations paléothermométriques en termes d’énergie mise en jeu, des feux expérimentaux ont été réalisés. Ils ont permis de comparer les impacts thermiques entre feux archéologiques et feux expérimentaux, de construire un échantillonnage d’histoire thermique connue, mais aussi d’estimer les températures atteintes, les épaisseurs de sédiments affectés, les quantités de combustibles consommés pendant un temps donné, la quantité d’énergie dégagée par la combustion… Ces expérimentations ont aussi servi de base à une modélisation de la propagation de la chaleur dans les sédiments. Les simulations effectuées dans ce modèle numérique permettent alors d’estimer un temps minimal de fonctionnement des structures de combustion.Nous disposons ainsi d’un nouvel outil pour la caractérisation thermique de foyers archéologiques. / The study of the combustion structures, which are a remaining evidence of the human occupation, can give information about the way of occupation of a site. In this research we decided to complete the classical approaches of combustion structures generally based on typological description of hearths, frequency of fires, nature of fuel, etc. by a a thermal characterisation. This study deals with the thermal impacts recorded by the fired sediment. More precisely, the modifications of both thermoluminescence (TL) and magnetism properties with heating were investigated.The laboratory-site is the cave of Les Fraux (Dordogne, France) which was occupied in the Bronze Age. The archaeologists were wandering about the function and the way of occupation of this cave because of the existence of both domestic vestiges (archaeological occupation grounds, hearths, and ceramics) and symbolic evidences (rock art and votive ceramic deposition). A specific study of the combustion structures had started considering the significant number of hearths, more than sixty, and their importance in the human occupation. In addition, as the cave remained closed since the Bronze Age, the hearths are in an excellent state of conservation and that is an important point for our archaeometric study. The thermal characterisation of some hearths from the cave of Les Fraux firstly consisted in studying the paleothermometer potential of two properties: the thermoluminescence of quartz grains and the magnetism of iron oxides taken from the sediments. The TL paleothermometer was established by comparing TL signals of samples from archaeological hearths and those of thermal references heated in laboratory. Two properties were explored for the magnetic paleothermometer: the unblocking temperatures of the remanent magnetization and the evolution of magnetic signature (mineralogy and grain size) with heating. The paleotemperatures determined for the sediment of the hearths give a first information about the heating intensity of fires.Then experimental fires were carried out to calibrate paleothermometric data in quantity of energy and wood consumption, to check the suitability of laboratory thermal references, and to characterise the process of heat transfer inside the sediment. Finally, a numerical modeling of heat propagation within the sediment was implemented from temperatures recorded during fire experimentations. Numerical simulations performed in this model allowed us to estimate a minimal duration of functioning of the combustion structures.A novel tool for the thermal characterisation of combustion structures is then available.

Les recherches historiques montrent que les croyances en la fin du monde (CFM) sont très anciennes et qu’elles s’adaptent aux cultures et aux époques en fonction de certains risques perçus par les groupes sociaux (Boia, 1999). Sur cette base cette thèse fait l'hypothèse générale d'un système de croyances déjà structuré intégrant ces CFM, système dont l'équilibre pourrait évoluer sous l'influence de certaines peurs humaines. La première partie de ce travail postule donc l'existence d'un système de pensée intégrant les CFM. A partir de questionnaires (881 participants), nous avons pu mettre en évidence trois modalités de CFM : la fin du monde écologique (responsabilité humaine), la fin du monde scientifique (éloignement temporel et totalité), et la fin du monde religieuse (cause religieuse et meilleur monde possible). Chacune de ces modalités est liée de manière spécifique à diverses façons de justifier le monde : les Croyances en un Monde Juste (notamment la Justice Finale et la Justice Immanente ; Maes, 1998), la Justification du Système (Kay & Jost, 2003), la Religion et la Spiritualité. C'est ce système que nous nous efforçons de "déséquilibrer" dans la deuxième partie en intégrant les apports de la Psychologie Existentielle Expérimentale (Greenberg, Koole & Pyszczynski, 2004). Selon la littérature, l’individu mis dans une situation de « menace existentielle » (i.e. Mort et Incertitude) a besoin de se raccrocher à des croyances rassurantes. Nous émettons donc l'hypothèse selon laquelle ces menaces bouleversent la structure de croyances de l’individu. Nos résultats (245 participants) confirment en partie cette idée, et indiquent aussi l’importance de mesurer les affects. Pour résumer, cette thèse montre l'existence et le fonctionnement d'un système de croyances capable de se déséquilibrer sous l'influence de menaces existentielles et de l’état émotionnel. / Historical research show that beliefs in the end of the world (BEW) are very ancient and that they are culturally guided through the risks that are perceived by social groups (Boia, 1999). Thus, this thesis makes the hypothesis that there is a beliefs structure which integrates BEW, and that this structure could evolve with human fears. The first part of the present study suggests that there is a beliefs system that integrates BEW. 881 participants answered to a questionnaire, and results have shown three main BEW: ecological end of the world (human responsibility), scientific end of the world (totality and temporal distance), and religious end of the world (religious causality and possibility of a better world). Each of these beliefs is linked with specific ways of justifying the present world: Beliefs in a Just World (particularly Ultimate Justice and Immanent Justice, Maes, 1998), System Justification (Kay & Jost, 2003), Religion and Spirituality. In the second part of this study, we used the Experimental Existential Psychology to make this beliefs system unbalanced (Greenberg, Koole & Pyszczynski, 2004). According to this theory, individual faced to an “existential threat” (i.e. Death and Uncertainty) needs to cling on to reassuring beliefs. Thus, we made the hypothesis that these existential threats would have an effect on the beliefs system analyzed previously. Results have partially confirmed this hypothesis (on 245 participants) and brought new information about the importance of measuring emotional state. To summarize, this thesis shows the existence of a beliefs system, how it works, and how existential threats and emotional state can unbalance this beliefs system.

L'évolution contemporaine des organismes vivants est de plus en plus dépendante des perturbations d'origine anthropique. En particulier, la pollution amplifie l'intensité des pressions de sélection auxquelles sont soumises les populations. Or ces changements peuvent avoir des effets négatifs sur la vie des individus, la démographie des populations, mais aussi, au cours des générations, sur leurs caractéristiques phénotypiques et génétiques. Ainsi en réponse aux pressions de sélection, des changements microévolutifs sont susceptibles de se manifester. Mais ces phénomènes entraînent en parallèle la mise en place de coûts adaptatifs qui fragilise le maintien des populations. Il est donc indispensable de développer nos connaissances sur l'évolution des populations en milieu pollué. Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer les réponses microévolutives de populations de C. elegans, exposées à diverses pollutions et à mesurer les coûts adaptatifs de ces microévolutions. Ces populations ont été exposées expérimentalement, durant 22 générations, à une forte concentration en uranium et/ou en chlorure de sodium. Nous avons mis en évidence une différentiation génétique des populations exposées, associée à augmentation de la résistance, au cours du temps. La vitesse des réponses évolutives était dépendante des conditions d'exposition et de leurs effets sur l'expression de la structure génétique des traits d'histoire de vie. Ces phénomènes ont pu être reliés à des coûts adaptatifs, comme une réduction de la fertilité, dans de nouveaux environnements stressants (ex : augmentation de la température) ou en l'absence de stress. Ce projet nous a permis de mieux identifier comment une exposition à un ou deux polluants peut affecter la réponse évolutive de populations de C. elegans et d'évaluer les conséquences sur leur sensibilité. / The contemporary evolution of organisms is largely dependent on anthropogenic disturbances. In particular, the pollution amplifies the intensity of selection pressures suffered by populations. However, these changes may have negative effects on the life of individuals, the demographics of the populations, and its phenotypic and genetic characteristics over generations. Thus, microevolutionary changes are likely to occur in response to selection pressures. These phenomenon lead to collateral damages: adaptive costs. Populations can be more susceptible to many environmental changes. Hence, it is essential to expand our knowledge on the evolution of populations in polluted environment. In this context, our study aims to determine the microevolutionary response of C. elegans populations exposed to different pollutions, and to measure their costs of adaptation. Populations were experimentally exposed for 22 generations to a high concentration of uranium and/or sodium chloride. We confirmed the genetic differentiation between populations with an increase of resistance in populations exposed to different pollutions. The speed of evolutionary responses depended on exposure conditions and their effects on the expression of the genetic structure of life history traits. Microevolutionary changes were linked to costs of adaptation, such as reduced fertility, in stressful novel environments (e.g. fast temperature raise) or in the absence of stress. This project allowed us to better identify how exposure to one or two pollutants affects the evolutionary response of C. elegans populations and evaluate the impact on their sensitivity to environmental conditions.

L'objectif de cette thèse est d'identifier les déterminants de l'adoption des cultures pérennes énergétiques par les agriculteurs en se concentrant sur les questions de risque et de temps. L'analyse s'appuie sur le cas du miscanthus (Miscanthus giganteus) et du panic érigé (Panicum virgatum) en France, mais est potentiellement généralisable à d'autres cultures pérennes. Lesdécisions publiques et privées pertinentes pour encourager le développement de ces cultures sontdiscutées. Dans le premier article, nous évaluons l'impact du risque et du temps sur la surface optimale de miscanthus et de panic érigé dans une exploitation de grandes cultures de la région Centre. Nous dépassons le calcul usuel de la valeur actuelle nette en tenant compte explicitement de l'aversion au risque et aux fluctuations intertemporelles à travers les cadres de l'utilité espérée et de l'utilité actualisée. Nos résultats montrent que les deux plantes pérennes sont en moyenne moins rentables que la rotation traditionnelle colza/blé/orge. Cependant, elles peuvent être très compétitives comme cultures de diversification lorsque des contrats de production adaptés sont proposés aux agriculteurs. Les deuxième, troisième et quatrième articles exploitent les données d'une enquête et d'une expérience réalisées auprès de 111 agriculteurs de Bourgogne ayant fait face au choix de cultiver ou non du miscanthus. Le deuxième article décrit la production de miscanthus en Bourgogne. Nous montrons d'une part que le miscanthus est implanté majoritairement sur des parcelles marginales peu rentables pour des usages traditionnels. Nous montrons d'autre part que, même en présence de contrats à long terme, les agriculteurs perçoivent le miscanthus comme globalement moins risqué que le blé, mais restent préoccupés par des risques spécifiques à issues peu probables mais extrêmement défavorables. Dans le troisième article, nous estimons les préférences des agriculteurs par rapport au risque à partir des données expérimentales. Nous appliquons une méthode d'estimation structurelle à un modèle de décision conforme à la théorie des perspectives. Nous passons ensuite en revue un certain nombre d'implications de ce cadre théorique pour les économistes agricoles. Nos estimations indiquent que la théorie des perspectives explique mieux nos données que la théorie standard de l'utilité espérée. Les agriculteurs sont en effet averses à la perte et déforment les probabilités de manière à donner un poids important aux événements extrêmes. Dans le quatrième article, nous examinons la relation entre l'adoption du miscanthus et les caractéristiques des agriculteurs et des exploitations, en particulier les préférences individuelles par rapport au risque et au temps. Ces dernières sont représentées par des mesures expérimentales obtenues dans le cadre de la théorie des perspectives et de l'actualisation hyperbolique respectivement. Nos résultats suggèrent que la probabilité d'adoption du miscanthus dépend du degré d'aversion à la perte des agriculteurs et de l'ampleur avec laquelle ils déforment les probabilités. Cependant, l'impact de ces deux facteurs varie avec le type de parcelle considéré et le point de référence des agriculteurs. Par ailleurs, la probabilité d'adoption est d'autant plus forte que la proportion sur l'exploitation de terres peu rentables est élevée, et que ces terres ne sont pas déjà valorisées par une activité d'élevage. / The objective of the thesis was to identify the determinants of the adoption of perennial energy crops by farmers, focusing on risk and time issues. The analysis is based on the case of miscanthus (Miscanthus giganteus) and switchgrass (Panicum virgatum) in France, but it is potentially generalizable to other perennial crops. Public and private decisions relevant for enhancing the development of those crops are discussed. In the first essay, I examine the impact of risk and time on the optimal area of miscanthus and switchgrass in a typical grain farm of the Centre region. I go beyond the usual net present value calculation by taking into account aversion to risk and intertemporal fluctuations through the expected utility and discounted utility frameworks. I find that the two perennial crops result to be, on average, less profitable than the usual rape/wheat/barley rotation. Nevertheless, they can be highly competitive as diversification crops when appropriate contracts are offered tofarmers. The second, third and fourth essays use the data from a survey and a field experiment that I conducted on 111 French farmers from Bourgogne who had faced the choice of whether to grow miscanthus. In the second essay, I describe miscanthus production in Bourgogne. On the one hand, I show that miscanthus is mostly grown on marginal plots where traditional land uses are unprofitable. On the other hand, I show that farmers perceive miscanthus as globally less risky than wheat,but some specific, unlikely and extremely unfavorable outcomes remain cause of concern. In the third essay, I estimate farmers' risk preferences from the experimental dataset. I apply a structural estimation method to a prospect theory decision model. Then, I review some of the implications of this theoretical framework for agricultural economists. Our estimations show that prospect theory explains our data more fully than the standard expected utility theory. Indeed, farmers are loss averse and distort probabilities so as to overweight extreme events. In the fourth essay, I investigate the relationship between miscanthus adoption and the characteristics of farmers and farms, in particular farmers' individual risk and time preferences. The latter are experimental measures obtained in the prospect theory and hyberbolic discounting frameworks respectively. Our results suggest that adoption probability depends on farmers' degree of loss aversion and probability weighting. However, the impact of these two factors varies with land type and farmers' reference point. In addition, the proportion of low-profitability land on the farm increases adoption probability, while the presence of cattle has the opposite effect.

La formation de minéraux carbonatés magnésiens par carbonatation de silicates de magnésium constitue une option pérenne et sûre de séquestration du dioxyde de carbone, dont les estimations les plus optimistes indiquent qu'elle pourrait participer significativement à l'effort global de réduction des émissions de CO2 d'origine anthropique. À ce jour cependant, ces réactions chimiques se heurtent à de fortes limitations cinétiques, dont l'origine réside dans la faible réactivité des phases minérales en présence. Alors que de nombreuses études se sont intéressées à la phase de dissolution des silicates magnésiens, souvent considérée comme l'étape limitante du processus, ce travail de thèse prend le parti d'étudier expérimentalement les mécanismes et les vitesses de formation des minéraux carbonatés magnésiens qui constituent le produit final des réactions de carbonatation. Dans une première partie, nous nous intéressons à l'influence sur la cinétique de précipitation de la magnésite (MgCO3) de ligands organiques connus pour accélérer la vitesse de dissolution des silicates magnésiens : oxalate, citrate et EDTA. Sur la base d'expériences menées en réacteur à circulation entre 100 et 150°C, nous montrons que ces ligands diminuent significativement la vitesse de précipitation de la magnésite en raison (1) de la complexation des cations Mg2+ en solution, estimée grâce à une base de données thermodynamiques établie à partir d'une revue critique de la littérature, et (2) de l'adsorption des ligands au niveau d'un nombre limité de sites à la surface du minéral, avec pour conséquence une diminution de la constante cinétique de précipitation. Cette inhibition de la cristallisation de la magnésite est maximale dans le cas du citrate. L'utilisation de la microscopie à force atomique en conditions hydrothermales nous a permis de sonder l'origine de l'inhibition observée. Elle nous indique en particulier que le citrate et l'oxalate agissent sur le processus de croissance cristalline à la surface de la magnésite, modifiant la forme des îlots de croissance ainsi que la fréquence de génération des marches cristallines par le processus de croissance en spirale. Nous montrons que ces deux ligands agissent au niveau de sites surfaciques différents, probablement fonction de leurs structures et de leurs propriétés chimiques. Nous proposons que l'inhibition plus forte exercée par le citrate sur le processus de croissance de la magnésite provienne d'une interaction préférentielle du ligand avec les marches cristallines aigües, qui limitent le processus de croissance en spirale de par leur faible vitesse d'avancement. La description de ces phénomènes à l'aide d'une loi cinétique empirique permet d'effectuer une modélisation numérique simple de la carbonatation de la forstérite (Mg2SiO4) en présence de ligands à 120°C, qui suggère que les ligands organiques étudiés ont une influence défavorable sur le processus global de carbonatation de ce minéral .La troisième et dernière partie de ce travail s'intéresse à la solubilité et à la cinétique de précipitation d'un carbonate de magnésium hydraté, l'hydromagnésite, entre 25 et 75°C. Les résultats obtenus indiquent que la vitesse de croissance de l'hydromagnésite excède largement celle de la magnésite à affinité chimique comparable, tandis que l'énergie d'activation du processus est beaucoup plus faible que celle de la magnésite. Ces données cinétiques originales confirment que la déshydratation des ions Mg2+ est l'étape limitante de la précipitation de la magnésite en solution aqueuse. Toutefois, du fait de sa solubilité plus forte, l'hydromagnésite n'est susceptible de se former plus rapidement que la magnésite qu'à pH alcalin et basse température. Elle ne peut à ce titre constituer un palliatif à la faible vitesse de précipitation de la magnésite lors de la carbonatation des silicates magnésiens / Forming magnesium carbonate minerals through carbonation of magnesium silicates has been proposed as a safe and durable way to store carbon dioxide, with a possibly high potential to offset anthropogenic CO2 emissions. To date however, chemical reactions involved in this process are facing strong kinetic limitations, which originate in the low reactivity of both Mg-silicates and Mg-carbonates. Numerous studies have focused on the dissolution of Mg-silicates, under the questionable hypothesis that this step limits the whole process. This thesis work focuses instead on the mechanisms and rates of formation of magnesium carbonates, which are the final products of carbonation reactions. The first part of the work is dedicated to studying the influence on magnesite precipitation kinetics of three organic ligands known to accelerate Mg-silicates dissolution rates : oxalate, citrate and EDTA. With help of mixed-flow reactor experiments performed between 100 and 150°C, we show that these ligands significantly reduce magnesite growth rates, through two combined mechanisms: (1) complexation of Mg2+ cations in aqueous solution, which was rigorously estimated from a thermodynamic database established through a critical review of the literature, and (2) adsorption of ligands to a limited number of surface sites, leading to a decrease of the precipitation rate constant. The observed growth inhibition is maximal with citrate. We then used hydrothermal atomic force microscopy to probe the origin of the documented growth inhibition. Our observations show that citrate and oxalate interact with the crystal growth process on magnesite surface, modifying the shape of growth hillocks as well as the step generation frequency through spiral growth. We also show that the ligands adsorb preferentially on different kink-sites, which is probably related to their different structures and chemical properties. We propose that the stronger magnesite growth inhibition caused by citrate is related to a preferential interaction of the ligand with acute steps on the magnesite surface, which limit the spiral growth process through their low advancement rate. The description of these processes with an empirical rate law allows performing simple numerical simulations of forsterite carbonatation at 120°C in the presence of the ligands. We thus demonstrate that the use of the investigated ligands would clearly be detrimental to the carbonation of forsterite. The third and last part of this work deals with hydromagnesite solubility and growth kinetics between 25 and 75°C. The obtained results show that hydromagnesite growth rates largely exceed magnesite rates at comparable chemical affinity, while the activation energy of the process is much smaller than for magnesite. This original kinetic dataset thus confirms the long-standing hypothesis that Mg2+ dehydration is the rate-limiting step for Mg-carbonate precipitation from aqueous solution. However, due to its higher solubility, hydromagnesite may grow more quickly than magnesite only at low temperature and alkaline pH. Thus, it may not provide a solution to the sluggish precipitation kinetics of magnesite during Mg-silicates carbonation

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 / The majority of existing buildings does not follow present energy efficiency regulations. In order to fulfill environmental requirements it seems impossible, in this context, to consider a global demolition-reconstruction policy. Renovation programmes need to be implemented. An innovative energy efficiency improvement solution is proposed, enabling to explore urbain energy ressources presently underexploited. The concept is to add, around the building, an external envelope whose main function would be to collect energy. An optimization tool aiming at finding the optimal geometry and collectors' spatial distribution on the envelope's surface, is developed. Its validation is carried out on simple cases, it is then applied in situations showing strong contrasts: optimization during summer and winter, in Oslo and in Tunis, with close obstacles partially masking the Sun. In order to build the emerging complex geometries, the use of gridshell structures is proposed. These structures are obtained through elastic deformation of an initially plane grid made of composite material slender beams. This raises the problem of composite materials durability under sustained loading. In order to study the long-term behavior (creep and creep rupture) of these materials composed of reinforcing fibres and a polymeric viscoelastic matrix, a micromechanical model is developed. This shear-lag type model allows studying the influence of the constituents' mechanical properties on the lifespan of the composite under permanent pure traction or combined shear and traction loadings

Les premières charpentes à chevrons formant fermes dont on a gardé en France des traces datent du XIème siècle. Ce principe va se maintenir jusqu'au XVIIème siècle, pour disparaître ensuite totalement. Leur dispositif morphologique change progressivement avec le temps. L'objectif de ce travail est de contribuer à comprendre les déterminants de cette évolution. Nous proposons deux explications à ces transformations : l'une repose sur l'évolution des connaissances en mécanique des structures. En sélectionnant des spécimens représentatifs des jalons identifiés par nos prédécesseurs, nous utilisons une modélisation numérique de ces structures hyperstatiques pour mieux comprendre le rôle précis jouée par les différentes pièces de la charpente. Les études comparées mettent ainsi en évidence un lent processus d'innovation où alternent des phases d'adaptation morphologiques conjoncturelles et la prise en compte d'une nouvelle connaissance mécanique induite par ces évolutions. L'autre prend en compte la problématique du levage de ces charpentes. En reconstituant certains spécimens remarquables et en étudiant leur mise en place, à l'aide de dispositifs de levage représentatifs de ceux utilisés à cette époque, nous cherchons à préciser la plausibilité de certains scénarios et les séquences opérationnelles associées. Les résultats invalident certaines hypothèses et en particulier, celle d'un assemblage des fermes au niveau du sol avant de les hisser sur les murs. Les premiers dispositifs longitudinaux reliant deux fermes principales apparaissent aussi comme une aide au levage : ils facilitent le travail en hauteur et permettent une mise en place simplifiée des chevrons / The earliest wooden rafter trusses in France can be traced back from the 11th century. Their morphology progressively changes in time until the 17th century, after which it disappears completely. This research is meant to be a contribution towards the understanding of the possible origins of such an evolution. Two explanations are proposed :the first one is based on the accumulation of knowledge in structural mechanics of the carpenters. Considering a selection of specimens that are representative of major milestones identified by previous authors, a numerical modelling of these hyperstatic structures is implemented so as to understand better the precise role played by the different elements of the framework. Comparative studies highlight a slow evolutionary process in which phases of situational shape adaptation alternate with periods of implementation of new knowledge extracted from these experimentations. The second explanation takes into account the problems related to the erection of the frames. Through reconstructions of remarkable specimens and the simulation of the assembly process using representative lifting devices, the credibility of a number of scenarios and operational sequences are evaluated. The results invalidate several assumptions and in particular, that of an assembly at ground level preceding the lifting into place. Furthermore, the first longitudinal systems connecting two principal trusses appear as an aid to the construction process: these facilitate safer in-situ operations and allow an easier assembly of the rafters

Les études sur les procédés de soudage et sur la fiabilité des structures assemblées apparaissent actuellement comme un domaine de recherche actif, ouvert et complexe, car elles nécessitent de combiner de nombreuses connaissances dans différents domaines de la physique, de la mécanique et des procédés. La distribution des contraintes résiduelles joue un rôle important dans la vie des structures en favorisant la rupture par fatigue ou par fissuration. Ainsi, une meilleure compréhension des contraintes résiduelles évite l'utilisation de facteurs de sécurité plus élevés et, par conséquent permet de mieux optimiser le cycle de vie des structures soudées. A travers ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés au soudage par laser d’un acier dual phase DP600, soudé en configuration par recouvrement, dont l’application est l’utilisation dans le domaine automobile. Cette thèse présente deux volets : un volet expérimental et un volet numérique.L’étude expérimentale nous a permis d’une part d’appréhender les conséquences métallurgiques et mécaniques du procédé laser sur l’acier DP600 et d’autre part d’utiliser et de valider les résultats numériques des modèles développés. L’étude numérique a eu pour objectif de prédire l’histoire thermique, métallurgique et l’évolution des caractéristiques mécaniques des tôles soudées par faisceau laser. Nous avons développé, sur un code de calcul par élémentsfinis Abaqus, trois modèles numériques. Le modèle thermomécanique, nous a permis de simuler la distribution spatio-temporelle de la température. Dans ce cas, le chargement appliqué est dépendant des paramètres du procédé etdes caractéristiques du faisceau laser et est associé à des conditions aux limites. Pour le modèle mécanique, nous avonsconsidéré un comportement élasto-plastique avec un chargement thermique transitoire, résultat du modèle thermique.Le deuxième modèle thermo-métallurgique nous a permis de simuler les phénomènes d’austénisation pendant la phase de chauffage (modèle de Waeckel) et de prendre en compte les fractions volumiques des phases martensitiques générées par les transformations de phases austénite–martensite lors du refroidissement (modèle de Koistinen-Marburger). Enfin, dans la dernière partie de simulation, nous avons réalisé le couplage thermo-metallo-mécanique. Les résultats obtenus dans la partie précédente, ont été implémentés dans deux modèles mécaniques : le modèle mécanique classique et le modèle mécanique avec prise en compte de la déformation liée aux effets de dilatation métallurgique. Cet effet a été intégré à travers le coefficient de dilatation thermique des phases ferritiques et martensitiques et des fractions volumiques obtenues à partir du modèle thermo-métallurgique. Les résultats ont montré que la répartition des contraintes résiduelles dans la zone de fusion et dans la zone affectée thermiquement sous l’effet de la déformation thermo-métallurgique donne des valeurs supérieures à celles estimées par le modèle élasto-plastique classique. / Studies on welding processes and the reliability of assembled structures currently appear as an area of active research, open and complex as they need to combine knowledge in many different fields of physics, mechanics and processes. The distribution of residual stress plays an important role in the life of welded structures by promoting fatigue failure or cracking. Thus, a better understanding of residual stress avoids the use of higher safety factors and therefore helps to optimize the life cycle of welded structures. Through this work, we are interested in laser welding of steel DP600 dual phase welded overlap configuration, the application is the use in the automotive field. This thesis has two components: an experimental and a numerical part. The experimental study allowed us, firstly to understand the metallurgical and mechanical effects of laser welding on steel DP600 and secondly to use and validate the numerical results of the developed models. The numerical study aimed to predict the thermal history, and metallurgical changes in mechanical properties of laser beam welded sheets. We have developed three numerical models by using a finite element code inside Abaqus. The thermomechanical model allowed us to simulate the temporal and spatial distribution of temperature. In this case, the applied load is dependent on the processing parameters and characteristics of the laser beam and is associated with boundary conditions. For the mechanical model, we considered an elastoplastic behavior with a transient thermal loading result of the thermal model. The second thermo-metallurgical m odel allowed us to simulate the phenomena austenitizing during the heating phase (Waeckel model) and take into account the volume fraction of martensitic phase transformations generated by the austenite-martensite transformation during cooling (Koistinen-Marburger model). Finally, in the last part of simulation, we have achieved the metallothermo- mechanical coupling. The results obtained in the previous section have been implemented in two mechanical models: the classical mechanics model and the mechanical model taking intoaccount the deformation due to the effects of metallurgical expansion. This effect has been built through the coefficient ofthermal expansion of ferritic and martensitic phases and volume fractions obtained from the thermo-metallurgical model. The results showed that the distribution of residual stresses in the fusion zone and the heat affected as a result of the eformation thermometallurgical field gives values higher than those estimated by the classical elastic-plastic model.

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. / Nowadays, a variety of advanced driving assistance systems are being developed by research centers and automobile manufactures. Stability control is an essential topic in the modern industrial automobile society. Driving safety is widely concerned in the passenger cars to prevent potential risks. More and more electronic active safety systems are fitted out as a standard option, such as Electronic Stability Control (ESC) and Traction Control System (TCS). These safety systems are efficient in helping the driver maintain control of the car and also are considered highly cost-effective. However, for the future development trend of these systems, a more complex and integrated control unit requires more information about the vehicle dynamics. Some fundamental parameters such as tire road forces and sideslip angle are effective in describing vehicle dynamics. Nevertheless, it is lacking an effective and low-cost sensor to measure directly. Therefore, this study presents amethod to estimate these parameters using observer technologies and low-cost sensors which are available on the passenger cars in real environment. In addition, these systems are designed for dealing with vehicle current state where danger situation has always occurred, the capacity of these systems is limited to minimize the effects. We were wondering whether shall we predict and effectively avoid a crash before it occurred. Therefore, this work is also addressed to develop a risk prediction method for proposing driver a safe speed to negotiate the upcoming curves. First, this dissertation develops a new approach to estimate the vertical load distribution in real environment. The influence of bank angle is considered in the phase of reconstruction of vehicle model. The vertical tire force on banked road is estimated by using Kalman filter. In order to estimate the lateral tire force, two nonlinear observers are addressed to solve the nonlinearity of vehicle model. The Extended Kalman filter is widely discussed in the previous literature, while we firstly use a Particle filter to estimate the vehicle dynamics parameters. Two different observer technologies are proposed and compared using the experimental data. Second, extending the consideration of road safety to the future instant. Prediction of vehicle dynamics parameters, evaluation of potential risk as well as establishment of advisory speed on curves are introduced to reduce the possibility of crash occurrence on curves. Last but not least, the real-time sampling and process system is presented, the estimator with EKF and PF has been developed as a real-time application. Experimental results are performed to demonstrate the performance of these integrated systems in real-time.

Dans le cadre du projet ECOMEF visant à éco-concevoir un outil de bûcheronnage pour la mécanisation des peuplements feuillus, les travaux de thèse présentés ici concernent la modélisation du système bois court, et plus particulièrement des opérations d’abattage et de façonnage (ébranchage et billonnage). Des modèles ont été développés afin d’étudier la transmission de l’effort d’entraînement au tronc par les rouleaux ainsi que l’opération d’ébranchage par choc. Parallèlement, différents démonstrateurs ont été réalisés afin de mener un certain nombre d’essais expérimentaux, qui ont permis, d’une part, une meilleure compréhension des phénomènes étudiés, et d’autre part le recalage des modèles théoriques. Enfin, une simulation dynamique multicorps a été mise en place, afin d’étudier plus précisément l’adaptation de différentes architectures cinématiques de châssis articulés aux flexuosités du tronc rencontrées dans les essences feuillues. Celle-ci intègre l’ensemble des modèles analytiques développés et permet une approche globale à travers l’interaction des modèles les uns avec les autres. / The research work presented here and realized within the framework of the ECOMEF project - which aims to develop a harvester head more specifically designed to process and fell broad-leaved trees – focuses on the modeling of the cut-to-length logging process, and particularly on the felling and processing (delimbing and bucking) operations. Several models have been developed in order to study the transmission of the feed force to the trunk or the delimbing process. In the same time, different benches have been designed in order to carry out experimental tests that allow a better understanding of the considered phenomenons as well as the experimental characterization of the models’ parameters. Finally, a multi-body dynamic simulation has been developed, in order to study the adaptation of different kinematic architectures of articulated frames to the crooked trunks specific to broad-leaved trees. This simulation contains each analytic model and allow a global study of the phenomenon by considering the interaction between each model.