Reproduction de : Thèse doctorat : Lettres et arts. Musicologie : Lyon 2 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Le bruit de crissement émis par les véhicules guidés sur rail dans les courbes serrées (rayon inférieur à 200 m) est caractérisé par un niveau de pression acoustique élevé et un spectre de raies à moyennes et hautes fréquences. La littérature est riche en modèles de simulation du crissement en courbe. Cependant, le mécanisme d'instabilité est toujours controversé. De plus, les modèles de crissement en courbe existants sont souvent simplifiés (lois de pseudo-glissement analytiques ou hypothèse de massif semi-infini élastique).Le premier objectif de la thèse est de contribuer à la compréhension du mécanisme de génération. Pour ce faire, une analyse de stabilité du contact de roulement roue/rail dans le cas du glissement latéral total est réalisée en utilisant un modèle de contact ponctuel et des bases modales roue et rail. On constate que même avec une hypothèse de coefficient de frottement de Coulomb constant, la flexibilité verticale dynamique du rail joue notamment un rôle important dans l'occurrence d'instabilité sans "décroissance du coefficient de frottement" ni sans "couplage de modes". Le second objectif de la thèse est de développer un modèle élément finis complet de contact roue/rail pour calculer des solutions de référence. Des techniques numériques appropriées sont développées pour résoudre les équations discrètes non linéaires. Ces méthodes sont ensuite appliquées à un modèle réaliste de contact roue/rail en courbe. On constate que la discrétisation de la zone de contact ne modifie pas les mécanismes d'instabilité mais les taux de divergence des modes instables en raison du couplage plus fort entre les degrés de liberté de contact normaux. / Squeal noise of railbound vehicles emitted in tight curves (radius lower than 200m) is characterized by high sound pressure levels at pure medium and high frequencies. State-of-the-art abounds with models trying to simulate curve squeal. However the instability mechanisms are still controversial. In addition, existing curve squeal models are often simplified (analytical frictional contact laws or elastic half-space assumption). The first aim of the thesis is to contribute to a clarification of the possible generation mechanisms. For this purpose, a stability analysis of wheel/rail rolling contact in the case of lateral full sliding is performed by using a point-contact model and wheel/rail modal bases. It is found that, even with a constant Coulomb friction coefficient, the rail vertical flexibility is notably found to play an important role on the instability occurrence without "falling friction" nor without "mode-coupling". The second aim of the thesis is to develop a full Finite Element model of wheel/rail contact in order to compute reference solutions and especially to verify the effects of the simplifications carried out in the point-contact model. Appropriate numerical techniques are used in order to solve the nonlinear discrete equations. In order to reduce the computational effort, reduction strategies are proposed for both domains. The methods are then applied in a realistic wheel/rail model in curve. It is found that the discretization of the contact zone does not substantially modify the instability mechanisms but the divergence rates of the unstable modes due to a stronger coupling between the normal contact degrees of freedom.

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La roue des existences, image célèbre du bouddhisme himalayen, représente les différents mondes de renaissances, les causes et mécanismes de leurs enchaînements, elle illustre enfin la possibilité d’échapper au cycle samsarique. Les dates, la situation géographique, les emplacements des représentations, comme leur complexité et leur variété, suscitent de nombreuses questions qui nous ont conduit à étudier les textes canoniques anciens qui en posent les bases, à analyser les nombreux concepts représentés, mais aussi et surtout à examiner l’iconographie d’un corpus de soixante-dix-neuf roues réparties sur le territoire de quatre pays : l’Inde, le Népal, le Bhoutan et la Chine. Nos observations, résultat d’un long travail sur l’ensemble des informations et des thèmes contenus dans chaque roue, permettent de constater que la roue de la vie était connue dans un vaste territoire qui dépassait largement le monde himalayen, que sa fonction a évolué pendant une période de plus de quinze siècles, qu’il s’agit d’un thème très ancien toujours d’actualité, dont les variations révèlent le degré d’initiative des peintres et témoignent parfois d’ interprétations doctrinales différentes, reflétant des talents divers et le souci systématique de différencier chaque oeuvre des autres peintures. / One of the most famous images of Himalayan Buddhism is the wheel of existence (bhavacakra); it represents the various worlds of rebirths, the causes and mechanisms of their sequences and finally it illustrates the possibility of escaping the samsaric cycle. The age, the geographic situation, the complexity, the location and the variety of the representations raise many questions which lead to study the old canonical texts on which they are based, to analyze the many concepts represented, but also and especially examin the iconography of a corpus of seventy nine wheels to be found over the territory of the four countries which are today, India, Nepal, Bhutan and China. A long and extensive study of the vast amount of information contained in each wheel, makes it possible to say that the wheel of existence was known in a very large territory which greatly exceeded the Himalayan area, that its function evolved over a period of more than fifteen centuries, that it is a very old topic still relevant today and, that the works and the initiatives of the painters reveal variations which show their degrees of initiatives, sometimes different doctrinal interpretations, but also different talents and the systematic concern to be different from each other.

Cette thèse est le fruit d’un partenariat entre la société Johnson Controls et l’université Bordeaux1. L’objectif s’inscrit dans le cadre d’un projet de développement de pompe à chaleur innovante et est de développer un compresseur centrifuge à haute compression. Pour ce faire, un modèle numérique a été créé afin de simuler l’écoulement dans ce type de compresseur. Afin de respecter des impératifs industriels, une première géométrie a été établie par modifications itératives de divers paramètres et analyse des performances induites. L’écoulement a ensuite été étudié plus précisément, particulièrement pour mieux comprendre l’apparition des décollements. Enfin, une étude instationnaire de l’écoulement dans le diffuseur a été effectuée. Au delà des phénomènes physiques étudiés et appréhendés au cours de ce processus, c’est avant tout une méthodologie qui valorise ce travail. / This thesis is the result of a partnership between the company Johnson Controls and the university Bordeaux1. The objective is part of a project to develop innovative heat pump and involves the design of a high head centrifugal compressor. To do this, a numerical model is created to simulate the flow in this kind of compressor. To observe industriel deadlines, a first geometry was established by iterative changes of various parameters in analysing induced effiencies. The flow was then studied further, especially to better understand the onset of flow separation. Finally, a study of unsteady flow in the diffuser was performed. Beyond the physical phenomena investigated and comprehended during this process, it is firstly a methodology that values this work.

Les ensembles aubagés interviennent dans diverses applications industrielles telles que les fans de moteurs d'avion, les moulins à vent, les pompes. en configuration nominale (parfaite), un ensemble aubagé est caractérisé par sa symétrie cyclique. où tous les secteurs sont identiques. Cependant, en pratique, il subsiste des différences entre les secteurs, du fait des tolérances de fabrication, de l'inhomogénéité matérielle ou bien de l'usure de fonctionnement. Ces petites irrégularités, connues sous le nom de désaccordage, perturbent la symétrie cyclique. Les modes de vibration ne sont plus des harmoniques parfaites et la dynamique d'une structure désaccordée peut être profondément différente de celle d'une structure nominale. L'étude ne se résume plus à un seul secteur et des modèles réduits particuliers doivent être construits. C'est ce que présente ce travail.

Lors de la phase de conception de structures complexes telles que véhicules, avions ou turbo machines, il est essentiel de connaître leur réponse vibratoire. Dans le cadre des petites perturbations, l'étude des vibrations linéaires est suffisant. Par contre, lorsque les amplitudes augmentent, au delà du seuil de linéarisation ou même lorsque les structures ont un comportement non linéaire intrinsèque, les équations du mouvement non linéaires ne peuvent être simplifiées et doivent être analysées telles quelles, engendrant une augmentation sensible des temps de calcul<br /><br />Il est connu que les systèmes non linéaires sont à l'origine de manifestations complexes dans un espace plus vaste que leur homonymes linéaires. Le principe de superposition largement utilisé n'est plus valable et comprendre les paramètres importants du système est peu recommandé en intégration temporelle directe.<br /><br />Ce travail de recherche se concentre sur le développement et la programmation de méthodes de réduction de systèmes non linéaires dans le cadre des variétés invariantes. Plus précisément, il s'agit de généraliser, au domaine non linéaire, les approches modales utilisées quotidiennement dans le domaine linéaire.

Cette thèse s'intéresse à la mise en œuvre de modèles réduits de roues aubagées de moteurs d'avion sujettes au désaccordement. <br /><br />Lors de la modélisation de structures dites à symétrie cyclique, différents niveaux de complexité peuvent être pris en compte. Du fait de la taille des modèles numériques engendrés, il est usuel de mettre en œuvre des méthodes de réduction. Jusqu'à récemment, il était supposé que toutes les aubes étaient identiques, caractéristique mathématique permettant une réduction drastique des temps de calcul, et ce sans approximation sur la solution finale, utiles à l'analyse du comportement vibratoire de l'ensemble de la structure. Il s'avère en fait que cette hypothèse est limitée et que les aubes sont statistiquement toutes différentes les unes des autres, du fait des méthodes de fabrication par exemple, mais aussi des cycles de fonctionnement : c'est ce que l'on nomme communément le "désaccordement". La symétrie cyclique est alors rompue et les hypothèses de travail initiales ne sont plus valides. Il faut alors construire de nouveaux modèles réduits prenant en compte ce désaccordement avec un niveau d'approximation maîtrisé.

Un robot mobile se déplaçant à une vitesse élevée sur un sol naturel est soumis à des phénomènes de glissement et de dérapage. La maîtrise des déplacements à haute vitesse en environnement naturel peut devenir un enjeu important pour des applications robotiques dans l'exploration terrestre, spatiale, ou dans l'agriculture. Durant la thèse, nous avons développé un modèle d'interaction semi-empirique entre les roues et le sol, qui a été ensuite intégré à une nouvelle méthode de commande du système. L'objectif global est la conception d'une architecture de commande pour le suivi de trajectoire ou de chemin, en tenant compte de la dynamique et des glissements. Cette architecture de commande a été validée dans un environnement de simulation dynamique, dans lequel nous avons implémenté le modèle de contact. Une plateforme robotique a été construite et instrumentée afin de démontrer expérimentalement la pertinence de cette approche. En particulier, un capteur de vitesse absolue basé sur l'effet Doppler a été développé. Il est ainsi possible de mesurer le glissement des roues par rapport au sol et de le réguler. Une procédure d'estimation in situ des paramètres du modèle de contact a également été validée.

En fauteuil roulant d’athlétisme, l’amélioration des performances par la maximisation des forces transmises au fauteuil est souvent l’avenue préconisée. L’optimisation de la poussée est pourtant complexe. Plus de force fournie par l’athlète ne veut pas nécessairement dire plus de force efficace transmise aux roues pour faire avancer le fauteuil. Un prototype d’outil de mesure et de rétroaction temps réel a été conçu et validé afin de mieux comprendre et d’améliorer la technique de la poussée des athlètes en fauteuil roulant. La structure de la roue instrumentée a été fabriquée à la main avec de la fibre de carbone laminée sur une base de corecell. Un concept utilisant une plaque d’interface a été retenu. Pour la mesure, une cellule de force 6 axes JR3 a été utilisée entre la structure de la roue et la plaque d’interface. L’assemblage de ces 3 composantes (roue, cellule de force et plaque d’interface) permet la mesure de tous les forces et moments appliqués sur la roue par l’athlète. La roue a été conçue selon les dimensions (diamètre et épaisseur) d’une roue de fauteuil roulant de course standard afin d’être utilisée de façon interchangeable avec celle-ci. Une plateforme microcontrôleur Arduino Uno a été utilisée pour contrôler la lecture et l’émission des données de la cellule de force vers une base de réception (compact Rio). Un émetteur sans fil Xbee a été sélectionné pour l’envoi des données sans fil. Un circuit de conditionnement des signaux (décalage, gain, filtration) a été développé pour faire l’interface entre la cellule de force et le circuit du microcontrôleur. Le tout est alimenté par des batteries lithium-polymère régulées par un circuit d’alimentation développé spécifiquement pour ce projet. Le défi [de] majeur de ce projet a résidé dans la lecture, l’émission sans fil, la réception, l’affichage et l’enregistrement à haut débit et en temps réel des données de forces et de moments. Ce défi n’est d’ailleurs pas complètement atteint à l’heure de l’écriture de ce mémoire. Plusieurs propositions de solutions sont proposées à la fin du mémoire pour résoudre ce problème. Jusqu’à présent, le concept de roue instrumentée a été validé pour s’assurer que le [i.e. les] données mesurées soient bien transmis [i.e. transmises], reçues, enregistrées et affichées en temps réel. Le débit de communication a également été validé. La stabilité de la communication pose encore problème à l’heure actuelle. Il a été déterminé que tant que ce problème n’était pas réglé, il ne valait pas la peine d’investir trop d’effort dans la calibration du capteur. Ce problème de stabilité de la communication rend d’ailleurs le prototype non utilisable pour une campagne de mesure sur des athlètes en ce moment. De plus amples efforts devront être fournis afin de stabiliser la communication. Des suggestions sont formulées à ce sujet dans le chapitre 7 de ce mémoire.