L’objectif de cette thèse était d'évaluer la force d’impact dans des conditions proches de la pratique des Sports de Combat et des Arts Martiaux (SCAM) à l'aide d'un ergomètre composé d’un bloc-cible instrumenté avec un accéléromètre et un dynamomètre, et monté sur une lame flexible fixée verticalement sur le sol. La force d'impact a été calculée à partir des trois composantes mesurées par le dynamomètre, d'une part, et à partir de l'accélération du bloc-cible, grâce à un modèle mécanique original, d'autre part. Les mesures dynamiques ont été associées à des mesures cinématiques 3D à haute vitesse afin de caractériser les gestes de frappe de quatre boxeurs en situation d'entraînement, et d'en identifier les paramètres d'optimisation : gamme des énergies cinétiques pic et incidente du membre supérieur, gamme des pics de force d’impact, et forces intra articulaires au poignet, au coude et à l'épaule, calculées par dynamique inverse. Parallèlement, l’évaluation mécanique de quelques protections de boxe française (gants et bandages) et de karaté (gants, protège-pieds et protège-tibias) a montré que le test défini par la norme NF EN 13277-2 était insuffisant pour caractériser leurs propriétés amortissantes. Les résultats des mesures en situation et en laboratoire ont mis en évidence la qualité discutable de certains gants de boxe française et l'absence d’effet protecteur des bandages. La Fédération Française de Boxe Française (FFSBFDA) doit encore tirer toutes les conclusions de ces résultats. Les résultats des protections de karaté ont permis à la Fédération Française de Karaté (FFKDA) d'en définir les caractéristiques souhaitables, qui ont été approuvées par la Fédération Mondiale de Karaté (WKF). Au-delà de ces conséquences pratiques, la cible-ergomètre conçue, fabriquée et mise en oeuvre dans cette thèse, et le modèle mécanique associé présentent des avantages expérimentaux et ergonomiques qui ouvrent des perspectives d’évaluation de la force d'impact de nombreuses techniques de frappe utilisées dans les Sports de Combat et les Arts Martiaux. / The purpose of this thesis was to assess the impact force in conditions close to the practice of Fighting Sports and Martial Arts using an ergometer composed of a target-block instrumented with an accelerometer and a dynamometer, and mounted on a flexible lath vertically fixed on the floor. The impact force was computed from the three components measured by the dynamometer, and also from the acceleration of the target-block, using an original mechanical model. The dynamic measurements have been combined with those of a 3-D high speed kinematic analysis in order to characterize the striking movements of four French Boxers in training conditions, and to identify their optimization parameters : range of maximal and incident linear kinetic energies, range of impact force peaks, and joint forces at the wrist, the elbow and the shoulder, computed by inverse dynamics. Concurrently, the mechanical evaluation of some protective gears for French Boxing (gloves and handwraps) and Karate (gloves, leg-protections and shin protections) has shown that the test defined by the NF EN 13277-2 norm was not sufficient for assessing their damping properties. The results of practice and laboratory measurements exhibited the doubtful quality of some French Boxing gloves and the lack of damping effect of handwraps. The French Federation of French Boxing (FFSBFDA) should still draw all the conclusions of these results. The results of the Karate protective gears have allowed the French Karate Federation (FFKDA) to define their desirable characteristics, which have been approved by the World Karate Federation (WKF). Beyond these practical outcomes, the striking ergometer, designed, built and used in this thesis, and the associated mechanical model have / possess experimental and ergonomic advantages, which open wide perspectives for assessing the impact force of many striking techniques used in Fighting Sports and Martial Arts.

Cette thèse a pour objectif de quantifier l'aléa rocheux de type chute de blocs sur une galerie pare-blocs et ainsi pouvoir intégrer cette structure dans un système de détection et d'alerte de l'activité d'un versant rocheux. Pour ce type de problème, les méthodes inverses peuvent permettre une caractérisation (identification et localisation) de l'effort subi par la structure. Ces méthodes sont largement utilisées pour des structures de type poutre et plaques sous charges dynamiques inconnues. Pour résoudre ce genre de problème, l'une des approches les plus utilisées est de créer les fonctions de transfert entre des points d'impact et de mesure sur la structure expérimentalement ou numériquement, de mesurer les réponses, et de trouver la force par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est « mal posé ». Afin d'obtenir une solution stable ayant un sens physique, il faut généralement avoir recours à la régularisation soit par filtrage du bruit, soit par des méthodes de régularisation classique, telle que celle de Tikhonov. Le problème de caractérisation des impacts sur une structure devient plus complexe lorsque la localisation du point d'impact est inconnu. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser une approche basée sur la minimisation d'une fonctionnelle représentant l'erreur entre les réponses mesurées et estimées en plusieurs points formant un quadrillage sur la structure. Dans le cas d'une structure en situation réelle avec des conditions aux limites complexes, Il est préférable d'opter pour une approche expérimentale. Une série d'essai sur des structures simples de type poutre et plaque permet de contrôler les paramètres influants sur la qualité de reconstruction de l'effort. Afin de recréer les caractéristiques de la structure et son comportement, une application de la démarche sur une dalle en béton armé s'avère la plus appropriée. En utilisant les fonctions de transfert obtenues expérimentalement et validées numériquement, la localisation des efforts et l'identification de leurs historiques devient possible. Cette étude ouvre les perspectives d'étendre l'application des méthodes inverses à la caractérisation des efforts de type souffle générés par une avalanche ou par une explosion.

Dans le domaine de l'ingénierie, connaitre le chargement appliqué sur une structure permet de résoudre des problèmes directs dont le résultat est le champ de déplacement, de déformation dans une structure. Il est alors possible d'effectuer un dimensionnement. Cependant, parfois ce chargement doit être identifie a posteriori. Malheureusement, il n'est pas toujours possible de mesurer ce chargement : ainsi, par exemple, on ne sait pas a priori où aura lieu le chargement, ou bien il n'est pas possible de placer un capteur sans l'endommager ou encore il peut nécessiter un encombrement trop important. On a alors recours à des mesures indirectes de déplacement, de déformation, d'accélération et on est alors amené à résoudre des problèmes inverses, qui sont en général mal posés. Il est alors nécessaire d'ajouter une (des) conditions supplémentaire(s) pour obtenir une solution unique et stable : c'est la régularisation du problème. Ces techniques sont bien connues et leur essor est dû à l'utilisation des décompositions en valeurs singulières des matrices de transfert. Toutefois, elles nécessitent l'utilisation d'un paramètre additionnel qui pondère cette condition supplémentaire : la détermination de ce paramètre est délicate. Peu de travaux ayant été réalisé pour tester de façon intensive les méthodes usuelles de régularisation (Tikhonov et troncature de la (G)SVD), en association avec les différents critères de détermination du paramètre de régularisation et les différentes réponses possibles, on a effectué un tel travail pour tirer des conclusions sur la méthodologie optimale. On a pu mettre en évidence que la mesure de l'accélération associée à un critère faisant intervenir les dérivées du signal à reconstruire donne en général les meilleurs résultats sous réserve d'utiliser le critère GCV pour déterminer le paramètre de régularisation. Ces méthodes supposent que la localisation de la zone de chargement est connue. Aussi on s'est intéressé à déduire cette zone de chargement en tentant de reconstruire des chargements identiquement nuls. Cette identification a été effectuée aisément sous réserve qu'on ait peu de forces à identifier par rapport au nombre de mesures disponibles. En revanche une telle identification est délicate lorsqu'on n'a pas plus de mesures que de forces à identifier. Finalement on s'est tourné vers l'identification de chargement ayant plastifié la structure étudiée. On a alors essayé de reconstruire le chargement en supposant que la structure reste linéaire élastique, alors qu'elle a été plastifiée : on a utilisé la méthode du double chargement et effectue des simulations à l'aide du logiciel de simulation Ls-dyna.La force reconstruite fait alors apparaitre une composante statique traduisant la déformation résiduelle dans la structure. Dans ce cas, la réponse à utiliser pour identifier le chargement est une déformation dans une zone non plastifiée / In the field of the engineering, knowing the load applied on the structure which allows to solve the direct problem of which the results are given the field of displacement and strain in a structure. It is possible to perform a dimensioning. However, sometimes this load must be identified a posteriori. Unfortunately, it is not always possible to measure this load. Thus, for example, we do not know a priori where it will be loaded, either it is not possible to place a sensor without damaging it or needs too much space. We then have to use indirect measures of displacement, strain, acceleration and then we are lead to solve the inverse problems which are generally an ill-posed. It is then necessary to add one (or more) conditions to obtain a unique and stable solution: it is the regularization of the problem. These techniques are well known and their development is due to the use of the singular value decomposition of the transfer matrix. However, they require the use of an additional parameter that weights this additional condition: the determination of this parameter is difficult. Few studies having been realized in way the usual regularization methods of (Tikhonov and truncation of the (G)SVD), in association with the various criteria for determining the regularization parameter and the various possible responses, we conducted a such work, to draw conclusions on the optimal methodology. It has been highlighted that the measurement of the acceleration associated with a criterion involving the derived signal to reconstruct generally gives the best results via the GCV criterion to determine the regularization parameter. These methods suppose that the location of the loading area is known. We also were interested to deduct this loading area while trying to reconstruct load that is identically zero. This identification was performed easily that has little load to identify compared to the number of measurements available. However such identification is difficult when there are no more measures than loads to identify. Finally we turned to the identification of loading with the plastic structure. We then tried to reconstruct the load assuming that the structure remains linear-elastic, while it was plasticized: we used the method of the double load and performed simulations using the software ls-dyna. The reconstructed load then shows a static component reflecting the residual strain in the structure. In this case, the response used to identify the load is a strain in a non-plasticized zone