Dans une vision de transports plus économiques, l’apport des matériaux composites est une solution technologique importante pour l'industrie aéronautique, même si cela ouvre de nouvelles questions de compatibilité électromagnétique sur l’ensemble du système et nécessite l’utilisation d’outils de simulation adaptés. Cette thèse présente l’évaluation de cette mutation technologique vis-à-vis de la problématique foudre. Les méthodes conventionnellement utiliséesdans le cadre de la modélisation électromagnétique en 3D des effets indirects de foudre sur les aéronefs s’avèrent limitées car la prise en compte de toutes les particularités géométriques ouphysiques des dispositifs étudiés est difficile. Dans le cadre du Projet PREFACE (PRojet d’ÉtudeFoudre sur Avion Composite plus Électrique), ces travaux de thèse proposent d’évaluer desméthodes de modélisation non conventionnelles dans le domaine de l’aéronautique et enparticulier la méthode intégrale de recherche de schémas électriques équivalents localisés (PEEC).Une maquette composite de type caisson a été conçue et réalisée afin de représenter la structureminimale d’une section de fuselage, incluant du câblage intérieur. Des mesures ont été effectuéespour étudier et évaluer les mécanismes de couplages électromagnétiques entre les structurescomposites et les dispositifs internes après injection d’un courant, en particulier dans le cadre dela problématique de l’agression foudre. Une comparaison avec des modélisations PEEC (codeInCa3D) dans différentes configurations a permis avec succès de comprendre les phénomènesphysiques mis en jeu. Les avantages de cette approche apparaissent très nettement quand il s’agitde prendre en compte les différents paramètres dimensionnant pour déterminer la répartition descourants sur la structure et sur les câbles connectés à l’intérieur. Ceci permet de formuler desrègles générales de conception des protections des équipements internes qui peuvent êtreappliquées sur les avions à moindre coût. / For economic reasons, the use of composite materials seems to be a valuable solution foraeronautic industries, even if their efficiency concerning the electromagnetic compatibility of on-board systems requires some studies. For that, the use of adapted simulations tools isunavoidable. This thesis presents the evaluation of this technological mutation towards lightningissue. The methods conventionally used in the context of 3D electromagnetic modeling oflightning’s indirect effects on aircrafts prove to be restricted because it is difficult to take intoaccount all geometric or physical particularities of devices. In the framework of the PREFACEproject (a national project devoted to the study of Lightning Indirect Effects (LIE) on moreelectric and composite aircrafts), this thesis proposes to evaluate unconventional modellingmethods in aeronautics, in particular, the integral method PEEC (Partial Element EquivalentCircuit). A composite model like caisson has been designed and constructed to represent theminimal structure of fuselage section, including inside wiring. Measurements were performed inorder to study and evaluate the electromagnetic coupling mechanisms between compositestructures and internal devices after a current injection, particularly, in the context of lightningaggression problem. A comparison with PEEC modelling (code InCa3D) in differentconfigurations has enabled successfully to understand the physical phenomena involved. Theadvantages of this approach appear very clearly when it comes to taking into account thedifferent sizing parameters in order to determine the current distribution on the structure and thecables connected to the interior. This will allow formulating general rules to concept theprotections of the internal equipments, which can be applied on aircrafts at a low

Selon le Rapport mondial des risques publié par l'Institut universitaire des Nations Unies pour l'environnement et la sécurité humaine, le Mexique a une vulnérabilité de 46% et un manque de capacité d'adaptation de 76% en termes de risques de catastrophe. Un de ceux est les risques d'inondation en cas de catastrophe qui pose un sérieux défi pour le développement et la vie des habitants du Mexique. Mexico est confronté à des problèmes d'inondation dans certaines zones à l'ONU certaines périodes de l'année, causant des pertes et des dommages importants sur les propriétés et les résidents dont certains blessés. En conséquence, il est important de procéder à une évaluation des risques d'inondation dans le bassin de Mexico et d'estimer les dommages des inondations probables. Cependant, les données limitées de débits observés et des profondeurs d'eau dans les principaux cours d'eau de la ville sont disponibles, et esta distributeur d'un obstacle à la compréhension des inondations dans la ville de Mexico. Pour la raison d'origine, plusieurs études doivent être effectuées intérêt dans le but d'avoir une compréhension claire disponibles du bassin versant, qui impliquent, études hydrauliques, météorologiques et hydrologiques, la répartition des précipitations, l'analyse des eaux de ruissellement, les risques d'inondation et de la vulnérabilité, et des études de esta permettent l'estimation de dommages directs et indirects à l'économie, aux actifs et à la vie humaine / According to the World Risk Report released by the United Nations University Institute for Environment and Human Security, Mexico has a vulnerability of 46% and a lack of coping capacity of 76% in terms of disaster risk. One of those disaster risks is flooding which poses a serious challenge to the development and the lives of the inhabitants of Mexico. Mexico City is facing problems of flooding in some areas at certain times of the year, causing important losses and damages on properties and residents including some casualties. Therefore, it is important to carry out a flood risk assessment in the catchment of Mexico City and estimate damages of probable flood events. However, limited data of observed discharges and water depths in the main rivers of the city are available, and this represents an obstacle for the understanding of flooding in Mexico City. For these reason, several studies have to be carried out in order to have a clear understanding of the catchment, which involve, meteorological and hydrological/hidraulic studies, rainfall distribution, runoff analysis, flood risk and vulnerability, and this studies allow the estimation of direct and indirect damages to the economy, to assets and to human life. The premise of this study is that with the limited data and resources available, the catchment can be represented to an acceptable degree by the construction of a deterministic hydrological model of the Mexico City basin. The objective of the developed tool is to provide an efficient support to management of the flood processes by predicting the behavior of the catchment for different rainfall events and flood scenarios

En dépit d'une amélioration remarquable de la performance des composants électroniques organiques, il y a encore un manque de compréhension théorique rigoureux sur le fonctionnement du composant. Cette thèse est consacrée à la création de modèles pratiques pour composants électroniques organiques à base physique complet, à savoir un modèle compact à base physique. Un modèle compact à base physique d'un élément de circuit est une équation mathématique qui décrit le fonctionnement du composant, et est généralement évaluée par trois critères: si elle est suffisamment simple pour être incorporé dans des simulateurs de circuits, précise pour rendre le résultat des simulateurs utile les concepteurs de circuits et rigoureux pour capturer des phénomènes physiques se produisant dans le composant. Dans ce contexte, les caractéristiques distinctives de l'injection de porteurs de charge et de transport dans les semi-conducteurs organiques sont incorporés dans les modèles avec un effort particulier pour maintenir la simplicité mathématique. L'effet concomitant sur les caractéristiques courant-tension des diodes et des transistors organiques prototypiques sont étudiés. Les méthodes d'extraction des paramètres cohérents aux modèles sont présentés qui permettent la détermination univoque des paramètres de le composant utilisé pour le fonctionnement du composant de modélisation et l'évaluation des performances de le composant et les propriétés des couches minces et des interfaces organiques. Les approches englobent le developement analytique des équations physiques, la simulation numérique à deux dimensions basé sur la méthode des éléments finis et la validation expérimentale. Les modèles compacts originaux et entièrement analytiques et des méthodes d'extraction de paramètres fournissent une compréhension fondamentale sur la façon dont le désordre énergétique dans une couche mince de semi-conducteur organique, décrit par la densité d’etats Gaussienne, affecte les caractéristiques courant-tension observables des composants.Mots-clés : Electronique organique, physique des composants électroniques, modélisation analytique, diodes, transistors à effet de champ, densité d’etats Gaussienne / In spite of a remarkable improvement in the performance of organic electronic devices, there is still a lack of rigorous theoretical understanding on the device operation. This thesis is dedicated to establishing practical models of organic electronic devices with a full physical basis, namely a physically-based compact model. A physically-based compact model of a circuit element is a mathematical equation that describes the device operation, and is generally assessed by three criteria: whether it is sufficiently simple to be incorporated in circuit simulators, accurate to make the outcome of the simulators useful to circuit designers, and rigorous to capture physical phenomena occuring in the device. In this context, distinctive features of charge carrier injection and transport in organic semiconductors are incorporated in the models with a particular effort to maintain mathematical simplicity. The concomitant effect on the current-voltage characteristics of prototypical organic diodes and transistors are studied. Parameter extraction methods consistent to the models are presented which enable unambiguity determination of device parameters used for modeling device operation and assessing device performance and properties of organic thin-films and interfaces. The approaches encompass analytical developement of physical equations, two-dimensional numerical simulation based on finite-element method and experimental validation. The original and fully analytical compact models and parameter extraction methods provide fundamental understanding on how energetic disorder in an organic semiconductor thin-film, described by the Gaussian density of states, affects the observable current-voltage characteristics of the devices.Keywords : Organic electronics, device physics, analytical modeling, diodes, field-effect transistors, Gaussian density-of-states

Le contrôle de l'évolution des logiciels exige une compréhension profonde des changements et leur impact sur les différents artefacts du système. Nous proposons une approche de multi-modélisation pour l'analyse d'impact du changement pour une compréhension des effets des modifications prévus ou réels dans les systèmes distribués. Ce travail consiste à élaborer une modélisation des artefacts logiciels et de leur différents liens d'interdépendance pour construire un système à base de connaissance permettant, entre autres, d'assister les développeurs et les chargés de l'évolution des logiciels pour étblir une évaluation a priori de l'impact des modifications.La modélisation que nous élaborons intègre deux descriptions majeures des logiciels, dans un premier temps, la description structurelle sous-jacente qui englobe l'ensemble des niveaux granulaires et l'abstraction des constituants logiciels, et ensuite la description qualitative conçue pour s'intégrer à la description précédente. Deux modèles, d'abord élaborés individuellement pour les deux descriptions respectives, ont été intégrés ou mis en correspondance dans l'objectif d'étudier l'impact de toute modification et sa potentielle propagation à travers les constituants logiciels concernés. Lors de chaque modification, il devient alors possible d'établir un bilan qualitatif de son impact. La modélisation intégrée est élaborée pour se prêter à un raisonnement à base de règles expertes. La modélisation proposée est en cours d'expérimentation et validation à travers le développement d'une plate-forme d'implémentation basée sur l'environnement Eclipse. / The software evolution control requires a complete understanding of the changes and their impact on the various systems artifacts. We propose a multi-modeling approach for the change impact analysis to provide assistance in understanding the effects of projected or actual changes in distributed software systems. This work elaborate the modeling of software artifacts along with their various interdependencies to build a knowledge-based system, which allows, among others, an assistance for the software developers or maintenance engineers to establish an a priori evaluation of impact of changes. The model we develop integrates two major descriptions of software, at first, the underlying structural description that encompasses the levels of granularity and abstraction of software artifacts, and then the qualitative description designed to integrate the structural description. Initially, the formal models are designed separately for the respective descriptions, and then these are integrated for the objective to study the change impact and its potential propagation through the affected software artifacts. For a change, it is important to establish a qualitative assessment of its impact. The integrated modeling leads to a reasoning based on expert rules. The proposed model is being tested and validated through the development of a platform, implemented in the Eclipse environment.

Les modèles hydrauliques sont couramment utilisés pour l'aménagement des rivières et la prévention des dommages liés aux inondations. Ces modèles calculent les hauteurs d'eau et débits sur un tronçon de rivière à partir de sa géométrie et des conditions aux limites du système: débit à l'amont du tronçon, débits d'apports latéraux provenant du bassin intermédiaire et hauteurs d'eau à l'aval. Lorsque le tronçon est long, les apports latéraux deviennent conséquents tout en demeurant rarement mesurés car provenant d'affluents secondaires. L'évaluation de ces apports constitue alors une étape essentielle dans la simulation des crues sous peine de fortes sous ou surestimations des variables hydrauliques. Cette thèse a pour objectif principal d'identifier une méthode de complexité minimale permettant de reconstituer ces apports. Nos travaux s'appuient sur un échantillon de 50 tronçons de rivière situés en France et aux Etats-Unis sur lesquels les apports latéraux ont été estimés à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué connecté avec un modèle hydraulique simplifié. Une méthode automatisée de découpage du bassin intermédiaire en sous-bassins a d'abord été élaborée afin de faciliter la construction du modèle hydrologique sur les 50 tronçons de rivière. Des tests de sensibilité ont été menés sur le nombre de sous-bassins, la nature uniforme ou distribuée des entrées de pluie et des paramètres du modèle hydrologique. Une configuration à 4 sous-bassins présentant des pluies et des paramètres uniformes s'est avérée la plus performante sur l'ensemble de l'échantillon. Enfin, une méthode alternative de calcul des apports latéraux a été proposée utilisant une transposition du débit mesuré à l'amont et une combinaison avec le modèle hydrologique.

Cette thèse étudie les problèmes de diagnostic itératif et propose des outilsd'aide au diagnostic interactif. Différents processus de diagnostic où des outils interactifshomme-automate sont utiles, sont présentés. Ces outils permettent de résoudre des difficultésliées à la représentation d'un grand nombre d'éléments d'un système, des difficultés liées àla représentation du comportement et du fonctionnement d'un système et des difficultés liéesà l'explicitation de l'expertise. Nos travaux ont conduit à la conception de différents typesd'outils interactifs d'aide au diagnostic. Le premier permet d'exploiter des représentationsstructuro-fonctionnelles pour construire et résoudre progressivement un problème de diagnostic.Le second outil interactif permet d'exploiter des modèles de comportement construitau fur et à mesure de la résolution d'un problème de diagnostic. Enfin, un dernier outil a étéproposé pour montrer qu'il est possible de prendre compte la connaissance implicite d'unexpert dans la résolution de problème de diagnostic. Un problème de diagnostic est doncprésenté comme un processus itératif avec des interactions homme-automate.

Le développement de technologies comme les systèmes de positionnement par satellites (GNSS), les communications sans fil, les systèmes de radio-identification (RFID) et des capteurs a augmenté la disponibilité de données spatio-temporelles décrivant des trajectoires d’objets mobiles. Des bases de données relationnelles peuvent être utilisées pour stocker et questionner les données capturées. Des applications récentes montrent l’intérêt d’une approche intégrant des trajectoires « sémantiques » pour intégrer des connaissances sur les comportements d’objets mobiles. Dans cette thèse, nous proposons une approche basée sur des ontologies. Nous présentons une ontologie pour les trajectoires. Nous appliquons notre approche à l’étude des trajectoires de mammifères marins. Pour permettre l’exploitation de nos connaissances sur les trajectoires, nous considérons l’objet mobile, des relations temporelles et spatiales dans notre ontologie. Nous avons évalué la complexité du mécanisme d’inférence et nous proposons des optimisations, comme l’utilisation d’un voisinage temporel et spatial. Nous proposons également une optimisation liée à notre application. Finalement, nous évaluons notre contribution et les résultats montrent l’impact positif de la réduction de la complexité du mécanisme d’inférence. Ces améliorations réduisent de moitié le temps de calcul et permettent de manipuler des données de plus grande dimension. / Spatio-temporal data describing trajectories of moving objects has increased as a consequence of the larger availability of such data due to current sensors techniques. These devices use different technologies like global navigation satellite system (GNSS), wireless communication, radio-frequency identification (RFID), and sensors techniques. Although capturing technologies differ, the captured data has common spatial and temporal features. Thus, relational database management systems (RDBMS) can be used to store and query the captured data. RDBMS define spatial data types and spatial operations. Recent applications show that the solutions based on traditional data models are not sufficient to consider complex use cases that require advanced data models. A complex use case refers not only to data, but also to the domain expert knowledge and others. An inference mechanism enriches semantic trajectories with this knowledge. Temporal and spatial reasoning are fundamental for the inference mechanism on semantic trajectories. Several research fields are currently focusing on semantic trajectories to discover more information about mobile object behavior. In this thesis, we propose a modeling approach based on ontologies. We introduce a high-level trajectory ontology. The temporal and spatial parts form an implicit background of the trajectory model. So, we choose temporal and spatial models to be integrated with our trajectory model. We apply our modeling approach to a particular domain application : marine mammal trajectories. Therefore, we model this application and integrate it with our ontology. We implement our approach using RDF. Technically, we use Oracle Semantic Data Technologies. To accomplish reasoning over trajectories, we consider mobile objects, temporal and spatial knowledge in our ontology. Our approach demonstrates how temporal and spatial relationships that are common in natural language expressions (i.e., relations between time intervals like ”before”, ”after”, etc.) are represented in the ontology as user-defined rules. To annotate data with this kind of rules, we need an inference mechanism over trajectory ontology. Experiments over our model using the temporal and spatial reasoning address an inference computation complexity. This complexity is indicated in term of time computations and space storage. In order to reduce the inference complexity, we propose optimizations, such as domain constraints, temporal and spatial neighbor refinements. Moreover, controlling the repetition of the inference computation is also proposed. Even more, we define a refinement specifically for the application domain. Finally, we evaluate our contribution. Results show their positive impact on reducing the complexity of the inference mechanism. These refinements reduce half of the time computation and allow considering bigger size of the data.

L'objectif initial de cette thèse est d'apporter une solution à ce problème en proposant, premièrement, une approche cognitive basée sur le paradigme appelé Belief-Desire-Intention (BDI) pour représenter les processus de prise de décision des acteurs humains, et deuxièmement, une validation de cette approche dans le contexte d'un modèle complet de changement d'usage des sols dans lequel la plupart des facteurs cités ci-dessus sont également simulés. Le résultat de ce travail est une approche générique qui a été validée sur un modèle intégrant le changement d'usage des sols d'une région située dans le Delta du Mékong au Vietnam. Nos contributions principales sont les suivantes : Intégration d’une architecture BDI au sein d'une plateforme de modélisation à base d'agents (GAMA) ;Conception d’un cadre générique baptisé « Multi-Agent Based Land-Use Change » (MAB-LUC) permettant de modéliser et de simuler les changements d’usage des sols en prenant en compte les décisions des agriculteurs ;Proposition d’une solution permettant d’intégrer et d’évaluer les facteurs socio-économiques et environnementaux dans le cadre de la planification agraire et d’intégrer MAB-LUC dans le processus existant proposé par la FAO.Ce travail, au-delà du cas d’étude concernant le Delta du Mékong, a enfin été conçu de façon générique afin que la méthodologie utilisée puisse être généralisée à la modélisation de systèmes socio-écologiques où les facteurs humains doivent être représentés avec précision. / The initial goal of this thesis has been then to address this problem by proposing, on one hand, a cognitive approach based on the Belief-Desire-Intention (BDI) paradigm to represent the decision-making processes of human actors in agent-based models and, on the second hand, a validation of this approach in a complete land-use change model in which most of the factors cited above have also been simulated.The outcome of this work is a generic approach, which has been validated in a complex integrated land-use change model of a small region of the Vietnamese Mekong Delta. Our main contributions have been:The integration of the BDI architecture within an agent-based modeling platform (GAMA); The design of the Multi-Agent Based Land-Use Change (MAB-LUC) framework that can take into account the farmers’ decision-making in the land-use change processes;The proposal of a solution to assess the socio-economic and environmental factors in land-use planning and to integrate the MAB-LUC framework into the land-use planning process of. I conclude by showing that this work, designed in a generic fashion, can be reused and generalized for the modeling of complex socio-ecological systems where individual human factors need to be represented accurately.

Compte tenu de l'importance de maintenir une qualité optimale des cordons de soudure et l'impossibilité d'assurer tout risque de manque de pénétration et de fusion par des contrôles non-destructifs, cette thèse permettra de développer une expertise et des outils numériques pour la simulation numérique tridimensionnelle des procédés de soudage par fusion afin de prédire la géométrie finale du cordon. Pour ce faire, on implémente une méthode de suivi d'interface afin d'améliorer la prise en compte des phénomènes thermophysiques au niveau des surfaces libres déformables. Cela permettra en outre de prendre en compte les forces agissant à la surface du bain métallique telles que la tension de surface, la gravité et la pression d'arc. Puis, il est envisagé d'améliorer l'estimation du transfert thermique entre l'arc et les pièces à assembler via un couplage instationnaire des modèles de plasma et de bain de fusion pour ainsi simuler de façon optimale la forme finale du cordon de soudure. Cette thèse permettra de traiter certaines applications industrielles spécifiques à EDF, en particulier les soudures d'étanchéité de faible épaisseur, permettant des études approfondies sur les opérations de réparations par soudage en corniche. / In order to ensure total safety during maintenance operations within nuclear power plants, it is mandatory to preserve the optimal quality of the internal weld beads. To this end, we use Computational Magnetohydrodynamics to simulate adjacent phenomena within the plasma and the weld pool in order to improve the knowledge of welding operating process. One of the difficulties is to take into account the effects induced by the thermal gradient and the variations of surfactant element concentrations on the weld pool surface known as the Marangoni effect. In order to take into account all the physical phenomena at the plasma / weld pool interface, we use an interface tracking method (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) to improve the simulation of weld pool with free surfaces. Subsequently, it enables to capture more precisely the interfacial forces such as the Marangoni effect, the arc pressure and the gravity, and improve vertical welding simulation. Thus, this work is part of the development of a tridimensional unsteady two-way coupling in order to overcome the Gaussian boundary condition used to model the heat transfer from plasma torch towards the work piece surface. Ultimately, we could obtain an unified model for an optimal welding process simulation.

Les herbivores invertébrés sont présents dans presque tous les habitats de la planète et peuvent grandement affecter la performance des plantes en nature. Que ce soit en communautés naturelles ou artificielles, une grande variation des taux d'herbivorie entre différentes espèces de plante [i.e. plantes] peut être observée. Ceci s'explique par le fait que les caractéristiques fonctionnelles des plantes, aussi appelées « traits », affectent les préférences des herbivores. Une espèce de plante, de par ces traits physiologiques, morphologiques ou phénologiques, peut donc décourager et/ou éviter l'herbivorie. La compréhension des relations entre les herbivores invertébrés et les traits des plantes est donc indispensable à la compréhension de l'assemblage des communautés herbivores-plantes. Cependant, les connaissances sur les liens entre les différents traits des plantes et la préférence des herbivores sont diffuses et incomplètes. Ce mémoire vise donc à quantifier et caractériser les effets de plusieurs traits fonctionnels de plantes herbacées sur la quantité de dommage foliaire faite par des herbivores invertébrés et à comparer ces effets entre monocultures et polycultures. Pour ce faire, j'ai participé au projet du Jena Experiment , une prairie expérimentale située en Allemagne visant à étudier la biodiversité. Cette prairie est exposée aux herbivores invertébrés naturels se trouvant sur le site de l'étude. Pour réaliser mon projet, les degrés d'herbivorie causés par les invertébrés ainsi que les valeurs de plusieurs traits fonctionnels des plantes ont été mesurés pour chacune de 51 espèces de plante [i.e. plantes] se trouvant sur le site d'étude. Travaillant d'abord avec des monocultures, sept traits sur 42 mesurés ont été sélectionnés dans une régression multiple en tant que prédicteurs importants de l'herbivorie. Le modèle est robuste et explique 63% de la variation en dommage subi par les espèces à l'étude. Parmi ces sept traits, deux sont physiologiques (concentration de lignine et d' azote dans les feuilles), deux sont morphologiques (architecture des racines et érection de la tige), un est phénologique (durée de vie du feuillage) et deux sont reliés aux herbivores (nombre d'espèces de coléoptère et d'hémiptère pouvant potentiellement prédater les plantes). Dans une seconde étape, à partir de l'herbivorie mesurée en monoculture et des sept traits sélectionnés dans le premier volet, trois modèles ont été développés pour prédire l'herbivorie dans des communautés formant un gradient de biodiversité de une à 60 espèces de plantes. Pour les trois différents modèles, le pouvoir de prédiction était faible; de 6 à 32% de variance en dommage foliaire expliquée. De plus, la déviation entre valeurs observées et valeurs prédites de l'herbivorie augmentait significativement avec l'augmentation du niveau de biodiversité dans les communautés. Les résultats de ce mémoire suggèrent que des patrons complexes de corrélation entre les différents traits des plantes existent et qu'il est donc nécessaire de travailler avec le plus de traits possibles pour identifier ceux qui contrôlent vraiment l'herbivorie. De plus, des interactions entre les différentes espèces de plante [i.e. plantes] d'une communauté semblent affecter de façon importante, directement ou pas, les dommages foliaires infligés par les herbivores invertébrés.Les conclusions de ce mémoire remettent en question l'importance relative des traits agrégés pour prédire des processus écologiques à facteur biotique tel que l'herbivorie et soulignent la complexité des relations entre deux niveaux trophiques.