Cette thèse rend compte des résultats parus dans deux articles écrit ou coécrit par l’auteur de cette thèse, à savoir [60, 24]. Ces articles sont assez indépendants entre eux. C’est pour cela qu’on peut séparer la thèse en deux parties. Dans le début de la thèse on étudie la théorie de τ-inclinaison comme une extension de la théorie d’inclinaison classique, en prouvant, par exemple, une version τ-inclinante du théorème d’inclination. Aussi, on introduit les τ-tranches. On montre que les τ-tranches généralisent d’autres tranches présentes dans la littérature. De plus, on obtient des résultats reliant les τ-tranches avec les algèbres inclinées. Dans la deuxième partie, on commence pour étudier les conditions de stabilité introduites par King et Rudakov dans [44, 52], respectivement. Notamment, on donne une description de la structure de chambres et parois d’une algèbre en utilisant les g-vecteurs des modules τ-rigides indécomposables. Pour finir, on introduit les chemins verts pour montrer que les conditions de stabilité de King et Rudakov sont compatibles.

Les chutes sont aujourd’hui considérées comme un problème majeur de santé public de par leur nombre, coûts et conséquences importantes, qui ne cesse de croître dû au vieillissement de la population. Prévenir les chutes est donc devenu indispensable. Deux études expérimentales précédentes ont démontré que la méthode du seuil de perturbation permet de comparer les résultats de différentes perturbations posturales ou de leurs combinaisons. Pour poursuivre ce travail, nous avons déterminé l’angle d’inclinaison initial maximal vers l’avant pour trois vitesses de translation de surface (nulle, lente, rapide) et la vitesse de translation de surface maximale vers l’arrière desquels 10 jeunes adultes, 8 adultes mi-âgés et 8 adultes âgés en santé pouvaient être relâchés et/ou tirés et tout de même rétablir leur équilibre en un seul pas. Les résultats ont montré que l’angle d’inclinaison et la vitesse de translation maximum diminuaient avec l’âge. L’angle d’inclinaison maximal diminuait aussi avec la vitesse de translation de surface. Aux angles d’inclinaison ou vitesses de translation maximum, alors que les variables d’initiation, d’exécution et de géométrie de la réponse étaient presque toutes affectées par l’âge, seules les variables de géométrie de la réponse étaient affectées par la perturbation posturale. Malgré tout, les seuils de perturbations formé par ces quatre perturbations posturales diminuaient avec l’âge; séparaient efficacement les chutes (70-80%) des rétablissements (67-74%); et étaient similaires à ceux obtenus précédemment en utilisant des relâchement d’une inclinaison (avec et sans tirages à la taille), tirages à la taille (en marchant) et translations de surface chez des adultes jeunes et âgées. Une étude théorique récente a montré qu’un modèle de pendule inverse à barre mince sur surface glissante peut prédire avec précision l’issue (chute ou rétablissement) de relâchements d’une inclinaison et translations de surface chez de jeunes adultes. Nous l’avons donc utilisé pour simuler la position et la vitesse angulaire de l’initiation de la perturbation jusqu’à l’initiation de la réponse pour les essais maximum des trois études expérimentales précédentes de : 1) relâchements d’une inclinaison (avec ou sans tirages à la taille) et tirages à la taille en marchant chez des adultes jeunes et âgés, et 2) relâchements d’une inclinaison (avec ou sans translations de surface) et translations de surface chez des adultes jeunes, mi-âgés et âgés. Les résultats ont montré que la majorité des erreurs moyennes quadratiques et des erreurs au temps de réaction entre les positions et vitesses angulaires expérimentales et théoriques étaient inférieures à 4% et 5% respectivement. Seules les erreurs de vitesses angulaires pour les relâchements d’une inclinaison avec tirages à la taille (<13%) et translations de surface (<8%), étaient plus grandes. Mieux encore, les positions et vitesses angulaires théoriques à la fin du temps de réaction pour ces essais maximum ont formé des seuils de perturbation très similaires à ceux obtenus dans les trois études expérimentales précédentes. La méthode du seuil de perturbation a maintenant été établie expérimentalement et théoriquement pour trois des cinq différents types de perturbations posturales, ainsi que pour deux combinaisons, fournissant donc des preuves additionnelles que le choix de la perturbation posturale n’affecte pas la limite du rétablissement de l’équilibre.

Cette thèse a pour objectif la caractérisation de la vitesse de ventilation critique dans un tunnel ventilé longitudinalement lorsque survient un incendie. La vitesse critique est définie comme la vitesse de ventilation minimale pour laquelle l’ensemble des fumées nocives est repoussé à l’aval de l’incendie. Les méthodes utilisées sont théoriques, expérimentales et numériques. Dans une première approche, l’incendie est modélisé par un rejet de fluide plus léger que l’air ambiant. Dans les expériences, il s’agit soit de l’air chaud, soit d’un mélange d’air et d’hélium ce qui permet d’étudier les effets dits non-Boussinesq, c’est à dire induits par une large différence de densité entre le rejet flottant et l’air ambiant. Une modélisation théorique simple est également donnée afin d’expliquer les variations de la vitesse de ventilation critique en fonction des conditions à la source du rejet (flux de flottabilité et géométrie). Un bon accord est observé entre les résultats expérimentaux et le modèle théorique aussi bien pour les rejets dits forces (jets) que pour les rejets dits flottants (panaches). Des simulations numériques ont été également menées afin de fournir une comparaison quantitative des vitesses critiques obtenues dans le cas d’un incendie modélisé par un panache et le cas d’un feu. L’apparition d’une vitesse dite ’super-critique’ observée dans la littérature dans le cas de feux a été étudiée. L’effet sur la vitesse critique d’un feu de puissance faible peut très largement être modélisé par l’effet d’un rejet de fluide léger au sol. En revanche, un feu de forte puissance nécessite une modélisation des flammes et donc de puissance thermique produite en volume dans une partie non négligeable du tunnel. La présence de flammes représente donc une source distribuée de flux de flottabilité au-dessus et en aval du lieu d’injection des gaz de combustion. En conséquence, dans cette situation, le foyer ne peut être modélisé par une simple condition aux limites au sol du tunnel. L’effet sur la vitesse critique d’une éventuelle inclinaison ou pente du tunnel a été également étudié. Une inclinaison du tunnel dans le sens de la ventilation induit une diminution de la vitesse critique par rapport à un tunnel horizontal alors que pour une inclinaison en sens contraire la vitesse critique est augmentée. Cependant, cet effet dépend des conditions à la source du rejet. Pour les rejets flottants, l’effet de la pente du tunnel est important tandis que la vitesse critique devient de moins en moins dépendante de la pente au fur et à mesure que le rejet devient force. Le modèle théorique développé pour un rejet dans un tunnel horizontal a été adapté au cas avec pente et un bon accord a de nouveau été établi entre les résultats expérimentaux et le modèle théorique. Enfin, pour un feu, les simulations numériques ont montré que la pente influence très peu la vitesse critique. Dans une dernière partie, l’effet de la présence de véhicules dans le tunnel a été investigue aussi bien expérimentalement qu’avec l’outil numérique. Les véhicules sont modélisés par des blocs parallélépipédiques de différentes tailles places en amont de la source de flottabilité ou le feu. Il a été montré que seul le bloc proche de la source modifiait la valeur de la vitesse de ventilation critique alors que les blocs plus éloignés avaient une influence négligeable. De même, la vitesse critique obtenue en présence de blocs se rapproche très rapidement de celle obtenue pour un tunnel sans véhicule lorsque la distance entre la source et le bloc le plus proche augmente. Le paramètre qui influence le plus la vitesse critique est la position relative du bloc et de la source. Lorsque le bloc protège directement la source en étant placé à son côté aussi bien longitudinalement que latéralement, l’air frais de la ventilation n’impacte pas directement le rejet et la vitesse critique est augmentée par rapport à la situation sans bloc. [...] / This thesis investigates experimentally, theoretically and numerically the critical ventilation velocity in longitudinal ventilated tunnels in case of a fire. The critical velocity is defined as the minimum ventilation velocity that confines the front of the backlayer of harmful buoyant gases downwind of the source of emission. The fire is first modeled by a release of light gas in ambient air. In the experiments, the light fluid is an air/helium mixture. A simple mathematical model, based on the classical plume study, is formulated to interpret the variations of the critical velocity as a function of the source conditions (momentum and buoyancy fluxes and geometry). A good agreement is observed between the experimental results and the theoretical predictions for both the momentum-driven and buoyancy-driven releases. In addition, the non-Boussinesq effects, i.e. related to large differences between the densities of the buoyant plume and the ambient fluid, could be suitably modeled. Subsequently, the difference between a buoyant plume and a fire is studied, by combining experiments and numerical simulations. The reason for the appearance of the so-called ‘super-critical’ velocity, a ventilation velocity that becomes independent of the heat release rate when it becomes large, is discussed. It is shown that small fires can be reliably modeled as buoyant densimetric plumes released at ground level. The dynamics induced by larger fires require instead the modeling of large flames and hence a volumetric source of heat and buoyancy within the tunnel. In the simulation of fires, when the heat release rate is increased, the volume of combustion also increases, but the critical velocity remains nearly constant, which validates the appearance of the ‘super-critical’ velocity. The effect of tunnel inclination on the critical velocity is then studied. The influence of slope (defined as negative when the entrance of fresh air is at a lower elevation than the source) on the movement of smoke is mainly related to the role of the component of buoyancy along the tunnel axis. A positive slope helps the formation of the backlayer, while a negative slope helps reaching the critical condition. However, this effect depends on the source condition. Our experiments and numerical simulations on densimetric plumes suggest that the dynamical condition at the source affects the critical velocity of a buoyant plume: when the buoyant plume is momentum-driven, the influence of slope is small; when the buoyant plume is buoyancy-driven, the influence of slope is large. This behavior can be well described by a theoretical model based on the previous model of the critical velocity in a horizontal tunnel. These results have been extended to the case of fires by conducting numerical simulations and there is again a good agreement between the observed results and the theoretical model. In particular, the ratio of the critical velocities obtained for an inclined and an horizontal tunnel is independent of the power of the fire. Finally, the effect of vehicular blockage on the critical velocity is studied experimentally and numerically. The vehicles are modeled by blocks of different sizes placed upstream of the buoyancy or fire source. It is shown that only the block close to the source affects the critical velocity, whereas the effect of other blocks of the same size located further upstream is negligible. As the fire-blockage distance becomes larger, the critical velocity changes and becomes close to the value in an empty tunnel. The relative position between the blocks and the fire source has large influence on the critical velocity. When the blocks are placed at the center laterally, the ventilation flow cannot reach the fire plume directly, a larger critical velocity is needed compared with that in a corresponding empty tunnel. [...]

Les écoulements diphasiques liquide-gaz et liquide-vapeur sont présents dans de nombreuses problématiques industrielles. De fait, ils sont rencontrés dans des configurations diverses, tant en termes de dimensions que d’orientation et présentent des caractéristiques variées. Pour autant, il peut être distingué dans la littérature deux cas limites de modélisation de l’écoulement diphasique liées à son confinement : l’échelle micro et l’échelle macro. Cependant, la caractérisation de la transition entre ces deux échelles reste un enjeu majeur de compréhension de l’écoulement diphasique. De plus, les comportements thermiques en ébullition convective sont impactés par le phénomène de nucléation, fortement influencé par la géométrie de l’application et les conditions de saturations. De ce fait, l’objectif principal de la thèse est de contribuer à la compréhension des écoulements diphasiques adiabatiques et non adiabatiques à une échelle intermédiaire entre les échelles micro et macro, où les comportements tant dynamiques que thermiques sont mal définis. Pour ce faire, dans le travail présent, les effets du confinement et de l’inclinaison de l’écoulement diphasique sur les régimes d’écoulement, les chutes de pression et les échanges thermiques sont étudiés et comparés avec les observations et modèles de la littérature. Une section test inclinable de 1,6 mm de diamètre intérieur a été installée sur le banc d’essais de Charnay (2014), permettant l’étude de l’ébullition convective du R-245fa. Celle-ci permet de visualiser l’écoulement à l’intérieur de l’évaporateur ainsi que d’acquérir simultanément les chutes de pression et le champ de température de paroi extérieure. Pour ce faire, un tube en saphir chauffé par un dépôt d’ITO a été employé. Le champ de température a été obtenu par une procédure d’acquisition et de post-traitement infrarouge. Au préalable, une campagne d’essais a été menée en conditions adiabatiques sur la section de Charnay (2014). La section test présente, quant à elle, a permis deux campagnes d’essais en conditions adiabatiques et en ébullition convective. Des études menées en conditions adiabatiques est apparu un fort effet de l’inclinaison et du confinement sur les régimes d’écoulement ainsi que sur les chutes de pression. L’effet de l’inclinaison s’apparente à ce qui a pu être observé en macro-canal dans la littérature. De plus, l’inclinaison n’affecte que peu les échanges thermiques au regard des incertitudes inhérentes au dispositif infrarouge. Enfin, il est observé un effet de l’inclinaison sur le régime d’assèchement. Dans cette configuration, l’évolution temporelle du champ de température de paroi extérieure apparaît synchrone avec l’évolution dynamique de l’écoulement diphasique. / Liquid-gas and liquid-vapour two-phase flows are encountered in a large range of industrial applications. They are observed in multiple configurations, in terms of dimension and orientation and then have various characteristics. In the literature, it can be distinguished two limit cases of the two-phase flow linked to its confinement: micro and macro-scale. Nonetheless, characterisation of the micro-to-macro scale transition is still a main issue for the comprehension of two-phase flow. In addition, thermal behaviours of flow boiling are affected by the nucleation phenomenon, which is strongly influenced by the geometry of the application and the saturation conditions. The main objective of the thesis is to contribute to the comprehension of adiabatic and diabatic two-phase flows in mini-scale, where the general behaviours are not well definite. In the present study, the effects of confinement and orientation of two-phase flows on flow patterns, pressure drops and heat exchanges are studied and compared with observations and models of the literature. An 1.6 mm inner diameter inclinable test section was installed on the test bench of Charnay (2014), which enabled to study R-245fa flow boiling. This test section enables to visualize the flow directly in the evaporator and the simultaneous acquisition of the pressure drops and the outside wall temperature field. A sapphire tube, heated by a transparent ITO coating, is unemployed to insure the transparency. The temperature field is obtained by an IR image processing. Previously, tests were led on the section of Charnay (2014) in adiabatic conditions. The present test section was used for two series of tests, led in both adiabatic and diabatic conditions. It appeared a strong effect of confinement and orientation on the flow patterns and pressure drops. The effect of the orientation is likely the same that one observed in macro-scale. In addition, the orientation slightly affects heat exchanges in comparison with the uncertainties of the IR dispositive. Finally, it is observed an effect of orientation on dryout flow pattern. In this configuration, the temperature field evolution with time is synchronized with the dynamic evolution of the two-phase flow.

Il n'existe pas de méthode non invasive validée pour déterminer la valeur absolue de la pression intracrânienne (PIC). Le liquide céphalorachidien (LCS) et le liquide cochléaire sont reliés par l'aqueduc cochléaire. Le but de ce projet est d'utiliser l'absorbance de l'oreille, optimale lorsque les structures vibrantes sont en position de repos, de sorte que les étriers lorsque la pression à l'extérieur de l'oreille (dans le conduit auditif externe -P_cae ) contrarie la PIC par les osselets de l'oreille moyenne. Les sujets ont été testés dans différentes positions d'inclinaison du corps, ce qui augmente la PIC, à l'aide d'un tympanomètre à large bande. 78 oreilles (sujets témoins entre 20 et 30 ans) ont montré que l'absorbance est maximale à toutes les fréquences à P_cae = 0 mmH2O en position début, elle diminue de façon complexe à P_cae zéro, mais à nouveau identique l'absorbance maximale à P_cae = 13 mm H2O ± 7 en position allongée, et 23 mm H2O ± 14 en position Trendelenburg (-30°), en 68 oreilles sur 78. Les 10 oreilles restantes présentaient un dysfonctionnement anatomique. Un modèle physique a été établi à partir d'un modèle d'oreille électromécanique classique, qui reproduit le comportement observé en attribuant à la PIC la cause des changements d'absorbance et en prédisant la capacité du P_cae pour compenser les changements d'absorbance dus à la PIC. De plus, 3 patients traités par un test de perfusion ont été testés, ainsi que 2 patients traités par ponction lombaire. Ces patients ont montré l'effet de la pression positive et négative dans les courbes d'absorbance. La littérature permet d'établir une corrélation entre la PIC absolue (dans chaque position du corps) et l'absorbance, nous pouvons conclure qu'en raison de la géométrie de l'oreille moyenne, la relation d'équilibre entre les valeurs absolues est PIC = 15 x P_cae , où 15 est le rapport des surfaces entre la MT et la platine de l’étrier. Des sujets suivis par une mesure invasive de la PIC seront nécessaires pour la continuation de cette étude. / There is no validated non-invasive method for determining the absolute value of intracranial pressure (ICP). Ear connect cerebrospinal fluid (CSF) and cochlear fluid via cochlear aqueduct. The goal of this project is to use ear absorbance, optimal when the vibrating structures are in resting position, so the stapes when the pressure outside the ear (in the external ear canal -Peec) counteracts the ICP through the middle ear ossicles. Subjects are testing in different tilt body position, which increase ICP, using a tympanometer Wideband. 78 ears of control subjects between 20 and 30 years have shown that the absorbance is maximum at all frequencies at Peec = 0 mmH2O in standing posture, decreases in a complex way at zero Peec, but again identical to the maximum absorbance at Peec = 13 mm H2O ± 7 in supine, and 23 mm H2O ± 14 in Trendelenburg posture (-30 °), this in 68 ears out of 78. The remaining 10 ears had an anatomical dysfunction. A physical model was established from a classical electromechanical ear model, which reproduces the observed behavior by attributing to the ICP the cause of changes in absorbance and predicting the ability for Peec to offset the absorbance changes due to ICP. Furthermore, 3 patients treated with a perfusion test were tested as well as 2 patients treated by a lumbar puncture. These patients showed the effect of positives and negatives pressure in absorbance curves. Literature make possible a correlation between absolute ICP (in every tilt body position) and absorbance, we can conclude that due to the geometry of the middle ear, the equilibrium relationship between absolute values is ICP = 15 x Peec, where 15 is the ratio of the areas between the tympanic membrane and the stape plate. Subjects tested by invasive measurement of ICP will be required for the continuation of this study.

Les cils motiles et statiques jouent d’importants rôles dans la détermination de l’axe gauche-droite (GD) qui, en général, est mis en place par l’intermédiaire de flux directionnels générés dans des structures spécialisées appelées organisateurs gauche-droite (OGD). C’est ce point clé du développement qui dictera une organogenèse asymétrique. Dans mon projet de thèse, nous avons développé une méthode, appelée 3D-Cilia Map, et analysé l’organisation tridimensionnelle de l’implantation des cils afin d’extraire les paramètres clés responsables de la mise en place du flux directionnel et par conséquent de l’asymétrie GD. En résumé, nos résultats suggèrent qu’un mécanisme de signalisation chimique serait le plus plausible pour induire la rupture de la symétrie GD. Plus tard, les cellules réguleront intrinsèquement l’orientation asymétrique des cils à leur surface. Le travail présenté ici contribue de façon importante à nos connaissances actuelles concernant le comportement des cils et les mécanismes de sensation des flux dans l’établissement de l’axe gauche droite au sein de l’organisateur gauche-droite du poisson zèbre. / Both motile and immotile cilia play important roles in left-right (LR) axis determination, which generally involves cilia-mediated directional flows in organized structures (LR organizers, LRO) in which the LR symmetry is broken, thus driving asymmetric organogenesis in the developing embryos. In my PhD project we aimed to developed a method (3D-Cilia Map) and analyze the three-dimensional organization of ciliary implantation in order to extract the key parameters modulating the directional flow involved in breaking the axis of symmetry in the zebra fish LRO. Altogether, our results suggest the initial mechanism to break the LR symmetry is most likely to be based on the transport of achemical signal, while later, cells intrinsically provide their cilia the cues to orient asymmetrically. The work presented here represents an important contribution to our current understanding of cilia behaviors and flow-sensing mechanisms in the establishment of the left-right axis in the zebra fish LRO.

Some orthodontics clinicians apply an empirical method to evaluate the anteroposterior inclination of the upper incisor, in order to visually and qualitatively assess its inclination. It consists in projecting the prolongation of the upper incisor’s axis in relation to the cephalometric point Orbitale (Or) without referring to the conventional cephalometric measures related to the upper incisor. However, this method does not have a scientific basis due to the lack of studies conducted to demonstrate it. Aim: To validate the new measurement I-Or as a reliable method to classify the sagittal inclination of the upper incisor. Method: A total of 305 cephalometric radiographs were selected and classified into three incisor groups: proclined, retroclined, and normal. Cephalometric analyses were performed using standard measures of upper incisor inclination such as I/FH angle, I/NA angle, I/SN angle, and I- NA distance (mm). The shortest distance between the extension of the incisor axis with the Golden point (I-Or) was measured and compared with the I/FH measurement (angle), which was considered the conventional standard to determine the classification of the incisor inclination in this study. Results: There was a statistically significant difference in I-Or values between the 3 groups identified by standard measurement I/FH (p<0.001). I-Or cut-off values of incisors having a normal inclination varied between +2 mm and -4 mm. Conclusion: I-Or is a reliable reference to determine the upper incisor’s inclination in 73% of the cases selected in this study. The sagittal position of the maxilla, the deflection of the incisor axis and cephalometric tracing errors would play a major role in the 27% of cases for which the measurement is not reliable. / Certains cliniciens orthodontistes appliquent une méthode empirique d’observation de l’inclinaison antéro postérieure de l’incisive supérieure, afin d’évaluer visuellement et de façon qualitative son inclinaison. Cette méthode consiste à projeter l’axe de l’incisive par rapport au point céphalométrique Orbitale (Or), et ceci, sans avoir recours au tracé céphalométrique incluant les mesures conventionnelles se rapportant à l’incisive supérieure. Or, cette méthode n’a aucun fondement scientifique en raison de l’absence d’études réalisées pour la démontrer. But : Valider la nouvelle mesure I-Or comme une méthode fiable pour classer l'inclinaison sagittale de l'incisive supérieure. Matériel et Méthodes : Un total de 305 radiographies céphalométriques a été sélectionné et classé en trois groupes d’incisives : proclinées, rétroclinées et normales. Les analyses céphalométriques ont été effectuées en utilisant les mesures standards d’inclinaison de l’incisive supérieure telles que I/FH angle, I/NA angle, I/SN angle et la distance I- NA (mm). La plus courte distance entre le prolongement de l’axe de l’incisive avec le point Or (I-Or) a été mesurée et comparée à la mesure I/FH (angle) qui a été considérée le standard conventionnel pour déterminer la classification de l’inclinaison de l’incisive dans cette étude. Résultats : Il y a une différence statistiquement significative des valeurs I-Or entre les 3 groupes identifiés par la mesure standard I/FH (p<0,001). Les valeurs seuils I-Or des incisives à inclinaison normale étaient de +2 mm et de -4 mm. Conclusion : I-Or est une référence fiable pour déterminer l'inclinaison de l'incisive supérieure dans 73% des cas sélectionnés dans cette étude. La position sagittale du maxillaire, la déflexion de l’axe de l’incisive et les erreurs de traçage céphalométrique joueraient un rôle majeur dans les 27% des cas pour lesquels la mesure n’est pas fiable.

Le but principal de ce travail était d'optimiser le processus standard d'étirage des tubes de manière à contrôler l'excentricité, qui peut être la réduction ou l'augmentation de l'excentricité. Pour cette raison, l'inclinaison et / ou le déplacement ont été introduits respectivement dans le matrice et / ou le tube. Plusieurs tubes de matériaux différents - tels que le cuivre, l'aluminium, le laiton et l'acier - de différentes dimensions ont été étudiés. L’effet sur l'excentricité a été analysé en utilisant divers angles d'inclinaison, valeurs de déplacement ou combinaison d'inclinaison et de décalage. Tout en influençant et en contrôlant l'excentricité, l'évolution des contraintes résiduelles et de la texture due à l'inclinaison et / ou au décalage introduits ont été étudiées. L'autre objectif de ce travail était de développer un modèle FEM universel, afin d'obtenir les paramètres d'entrée requis, liés au matériau ou au processus ou aux deux. Ce modèle FEM a été utilisé pour accomplir la simulation du processus de formage du métal défini par l'utilisateur et pour analyser des situations plus complexes. À cet égard, un modèle de simulation multi-échelle a été développé à l'aide d'une méthode de simulation multi-échelle avec l'approche Integrated Computational Material Engineering. / The main and foremost aim of this work was to optimize the standard tube drawing process in a way that the eccentricity can be controlled, which can be the reduction or increase of eccentricity. For this reason, tilting and/or shifting was introduced to the die and/or tube, respectively. Different tubes of varied materials, such as copper, aluminum, brass, and steel with different dimensions were investigated by various tilting angles, shifting values, or combination of tilting and shifting and their effect on the eccentricity was analyzed. Along influencing and controlling the eccentricity, the evolution of the residual stresses and texture due to the introduced tilting and /or shifting were investigated. The other aim of this work was to develop a universal FEM model, which can get the required or desired input parameters, which can be material-related or process related or both, and perform the simulation of the user-defined metal forming process and therewith analyze more complex situations. In this regard, a simulation model was developed using a multiscale simulation method with Integrated Computational Material Engineering approach.

Lors du tsunami de Tohoku en 2011, des relevés de terrain sur les côtes japonaises ont montré la fragilité des structures côtières, où le plus grand brise-lames du monde (brise-lames de Kamaishi) a été fortement endommagé dû à cet événement. Dans ce doctorat, l'objectif est d'étudier l'interaction entre les brise-lames , les structures côtières les plus communes protégeant les zones urbaines et les entrées des ports, et les vagues, en particulier les tsunamis.Dans la première partie de ce travail, la transformation du tsunami en bore ondulaire dans les zones côtières est étudiée numériquement avec le code de calcul BOSZ (modèle Boussinesq). Les résultats montrent que la deuxième vague générée par le tsunami de Tohoku s'est transformée en un bore ondulaire. En revanche, la première vague n'était pas assez cambrée pour permettre une telle transformation. Les forces et les moments dus aux vagues ainsi que la contrainte normale appliquée par la base arrière du caisson sur le sol de fondation sont calculés à l'aide de deux modèles numériques différents: BOSZ et THETIS (modèle Navier-Stokes). Les résultats de BOSZ sont comparés avec THETIS pour l'interaction tsunami-structure. L'étude d'impact est réalisée à relativement grande échelle dans le but d'obtenir une première estimation des efforts d'un tsunamiPar la suite, une expérience numérique utilisant le modèle THETIS a été réalisée pour étudier les impacts du type flip-through sur des brise-lames. Ces impacts de vagues sans air emprisonné sont considérés comme le type d'impact le plus extrême dans la littérature (e.g. Cooker & Peregrine (1992), Hofland et al. (2011)). L'influence de l'inclinaison de l'interface sur la dynamique d'impact et les pressions générées sont analysées dans une configuration de brise-lames réelle. Le modèle d'onde solitaire est utilisé pour générer trois impacts caractéristiques du type flip-through: peu cambré, moyen et très cambré. Le champ de vitesses et la pression à l'intérieur de la fondation sont également étudiés dans cette partie. Les forces horizontales et verticales appliquées sur le caisson sont estimées en intégrant les distributions de pression données par THETIS.La dernière partie de ces travaux montre la stabilité des caissons de brise-lames soumis à des impacts du type flip-through, qui sont ici assimilés à un jet triangulaire (e.g. Cumberbatch (1960), Kihara et al. (2015)). Cette approche simple permet de formuler un modèle semi-analytique pour prédire le mouvement des caissons dû à ce type d'impacts. Après validation avec des simulations numériques, la méthode du jet triangulaire permet d'obtenir des informations sur les forces, la durée du mouvement et le déplacement total en fonction des caractéristiques de la vague et des dimensions du caisson du brise-lames impacté. / During the Tohoku tsunami in 2011, field surveys of the east coast of Japan showed the weakness of coastal defences, as even the world largest tsunami breakwater (Kamaishi) almost completely collapsed due to this event. In this PhD, the aim is to investigate the interaction between breakwaters, the most common offshore coastal structures protecting urban areas and harbour entries, and waves and especially tsunami waves.In the first part of the work, the generation of undular bores in the near-shore area of Sendai during the Tohoku event is numerically investigated with the numerical model BOSZ (Boussinesq-type model). It is shown that the second wave, which stroke the coast during this event, transformed into an undular bore, whereas the first wave did not due to steepness differences. Tsunami loads, moments and bearing stress applied on the offshore breakwater of the Soma Port are calculated using two models: BOSZ and THETIS (Navier-Stokes VOF model). BOSZ results are compared to THETIS for the tsunami wave-breakwater interaction. The impact study is carried out at a relatively large scale aiming to have a first estimation of tsunami efforts. Then, a numerical experiment using THETIS is carried out to investigate flip-through impacts on vertical breakwaters. This non-aerated wave impact is considered as the most severe type of impact in the literature (e.g. Cooker & Peregrine (1992), Hofland et al. (2011)) in terms of maximum pressure generated. The influence of the front interface on the impact dynamics and the pressure induced is analysed in a realistic breakwater configuration. Solitary waves are used to obtain three characteristic flip-through impacts involving least steep, medium steep and steepest wave front. The flow field and pressure inside the porous rubble mound are then investigated as well as horizontal and uplift forces applied on the breakwater caisson. The last part of this study is devoted to the stability of breakwater caissons submitted to flip-through impacts. The latter are here assimilated to water wedges (e.g. Cumberbatch (1960), Kihara et al. (2015)). This simple approach allows to formulate a semi-analytical model to predict caisson motion due to this type of impacts. After validation with numerical results, the water wedge method gives rich informations about forces, motion duration and sliding distance depending on the wave impact characteristics and breakwater caisson dimensions.