Lorsque ce travail a démarré en 1972, la méthode des éléments finis sous l'impulsion de P. Silvester et de l'équipe de Mc Gill commençait à pénétrer dans le domaine de l'électrotechnique. Elle était alors en concurrence avec la méthode des différences finies longuement étudiée par E.A. Erdelyi et ses chercheurs de l'Université du Colorado. Ces deux méthodes étaient cependant considérées comme des outils mathématiques destinés au calcul des champs magnétiques (ou électriques) dont la connaissance permettait alors d'accéder à d'autres grandeurs dont la connaissance est nécessaire à l'ingénieur. Nous avons d'abord orienté notre recherche dans ce sens en essayant toutefois de rechercher plus une méthode de modélisation de la machine qu'un outil de calcul des champs. C'est la raison pour laquelle nos travaux ont été orientés vers la définition d'éléments permettant une bonne représentation de la géométrie de la machine. Ce souci de réaliser des modèles facilement utilisables nous a toujours guidés dans la construction d'un programme de calcul interactif dont le maniement par l'ingénieur puisse être rendu aisé grâce à l'existence de certains modules de contrôle des données et d'observation des résultats. Le souci de conserver à ce programme un temps de réponse suffisamment performant pour justifier l'utilisation conversationnelle nous a fait optimiser les algorithmes de résolution. L'ensemble ainsi construit constitue le système FLUX maintenant opérationnel et dont l'existence d'un manuel d'utilisation ne justifiait pas l'insertion au sein de cette thèse. L'expérience que nous avons acquise au cours de nos travaux et l'évolution des recherches maintenant très nombreuses effectuées sur la méthode des éléments finis nous a conduits à considérer la méthode des éléments finis comme un véritable instrument de conception assistée par ordinateur des dispositifs électromagnétiques. Lorsque l'on réfléchit à l'utilisation de l'ordinateur dans l'analyse des systèmes physiques on est très vite frappé par le rôle fondamental joué dans tous les exemples étudiés par le principe de décomposition et méthodologie de l'approximation. C'est la raison pour laquelle nous avons au cours de notre premier chapitre replacé les méthodes numériques dans le cadre de l'étude des systèmes où elles constituent une étape particulière de la décomposition et s'appuient toujours sur une méthode d'approximation. Le souci d'adapter la méthode des éléments finis à la conception assistée des dispositifs électromagnétiques les plus généraux nous obligeait à la recherche d'une formulation aussi générale que possible de la fonctionnelle énergétique dont l'optimisation sera la base de l'application de la méthode des éléments finis. Nous avons développé cette fonctionnelle (dans le chapitre II) pour l'analyse des champs tridimensionnels dans des milieux non linéaires pouvant être le siège de courants de Foucault. La fonctionnelle construite il restait à définir la décomposition du domaine et l'approximation des grandeurs physiques elles mêmes sur ce domaine, c'est l'objet du chapitre III où nous développons la construction des éléments finis de références que nous appelons simplexes et dont la connaissance (forme et fonctions de base) permet la construction de familles d'éléments dont l'assemblage permet la modélisation de tous les domaines rencontrés dans les applications pratiques. Enfin, la modélisation et la simulation de tout convertisseur électromécanique ne pouvait se concevoir sans un travail de réflexion approfondi sur les forces de toute nature dont ce convertisseur est le siège et sur les moyens d'évaluer ces forces. La dualité qui existe au sein de la fonctionnelle entre la notion de potentiel vecteur et celle de déplacement permet d'appliquer directement le principe des travaux virtuels pour obtenir à partir de la fonctionnelle d'énergie une formulation originale des forces exercées sur tout élément de surface soumis à un déplacement. La conclusion de notre travail développera quelques unes des directions de recherches dans lesquelles nous souhaiterions voir s'engager les travaux à venir...

L'évolution technologique et scientifique à l'heure actuelle se répercute, en tout ou en partie, sur le domaine de la CAO. On assiste à une universalisation des techniques de conception, qui se basent souvent sur les mêmes algorithmes, que ce soit pour l'industrie aéronautique, pour la médecine ou pour d'autres domaines. Cette pluridisciplinarité naît des différentes vues de la conception, qui ne se fait plus seulement par des ingénieurs, mais par un public très varié, et qui entraîne, à son tour, des différentes techniques d'interaction. Pour répondre à cette diversité, les systèmes de CAO devraient assister l'utilisateur par des outils de modélisation adaptés. Une approche dans ce sens serait d'intégrer les déformations avec des contraintes métier. Ainsi, le concepteur pourrait se concentrer sur son métier plutôt que sur le modèle géométrique, laissant au système la tache du passage des paramètres métier aux paramètres géométriques, applicables au modèle. L'étude présente se place dans le contexte du projet DIJA, avec le but de créer un modeleur de déformation de surfaces avec un comportement métier bien précis, non pas en utilisant le modèle géométrique sous-jacent, tel que réalisé jusqu'à présent, mais en prenant en compte une triangulation de la surface aussi fine que nécessaire. L'étude permet de démontrer également le passage des paramètres métier aux paramètres géométriques et l'interaction avec l'utilisateur des différents niveaux de l'architecture du système, selon ses compétences.

Le sujet de cette thèse porte sur l'étude et la faisabilité de nouveaux actionneurs rotatifs à base de matériau actif magnétostrictifs (couplage fort entre les propriétés magnétiques et mécaniques de certains matériaux) afin de proposer des solutions innovantes pour remplacer, soit des actionneurs électriques classiques, soit des actionneurs hydrauliques dans les applications spécifiques comme l'aéronautique. Nous présenterons, de manière générale, les principaux phénomènes physiques mis en jeux, ainsi que les effets magnétostrictifs les plus remarquables. Nous comparerons ensuite ces matériaux à d'autres principes actifs, comme les piezo-électriques, à travers un état de l'art des actionneurs. Nous y aborderons les avantages économiques et les tendances d'évolutions qui font de ces matériaux adaptatifs, voire "intelligents" des objectifs économiques très importants, en mettant l'accent sur les composés magnétostrictifs dont les caractéristiques avantageuses nous intéressent particulièrement. Par la site, nous étudierons deux principes de réalisations d'actionneurs rotatifs magnétostrictifs à accumulation de pas, l'un de type spirale, l'autre de type barreau, en présentant un modèle hystérétique visant à expliquer le fondement des processus entrant en jeux, et en évaluant leurs performances par rapport à notre cahier des charges.

La présence d'objets métalliques en Imagerie par Résonance Magnétique provoque des dysfonctionnements qui peuvent se manifester par des artefacts, des échauffements, ... Dans le présent travail, on construit et étudie des modèles mettant en évidence le phénomène d'échauffement.<br /><br />Dans la première partie, on étudie l'antenne cage d'oiseau. On montre que les pulsations de résonance sont les valeurs propres d'un problème aux valeurs propres généralisé et on développe une méthode de calcul efficace de celles-ci. On étudie ensuite les propriétés du champ radiofréquence à l'aide de simulations numériques : mouvement de rotation en tout point et homogénéité au centre de l'antenne.<br /><br />Dans la deuxième partie, on modélise le problème magnétique associé à l'IRM par les équations de Maxwell avec le champ radiofréquence comme condition aux limites. On montre que ce problème est bien posé en dimension 3 et qu'il est équivalent à une série de problèmes axisymétriques bidimensionnels découplés. Des calculs numériques sont effectués sur les problèmes axisymétriques, qui confirment les résultats théoriques obtenus.

Ces travaux de recherche ont été menés au sein d'une usine de fabrication de semi-conducteurs (appelée fab). L'allocation des capacités a été modélisée à l'aide de mesures et de méthodes permettant d'optimiser la flexibilité de répartition des capacités dans les ateliers. Ces travaux permettent de gérer efficacement les qualifications des produits sur les équipements dans la fab en donnant la possibilité aux ingénieurs de rendre plus flexible le travail des opérateurs. Les opérateurs ont besoin de flexibilité pour décider de la façon dont la charge de travail devra être allouée pour utiliser la capacité des équipements de manière optimale. De plus, l'intégration de l'évolution dynamique des en-cours, l'étude de l'optimisation de plusieurs qualifications sur plusieurs outils ainsi que de nombreux tests numériques sont présentés. Pour finir, des conclusions sont tirées et des perspectives de cette étude sont présentées.

Le but de la recherche en robotique mobile est de donner aux robots la capacité d'accomplir des missions dans un environnement qui n'est pas parfaitement connu. Mission, qui consiste en l'exécution d'un certain nombre d'actions élémentaires (déplacement, manipulation d'objets...) et qui nécessite une localisation précise, ainsi que la construction d'un bon modèle géométrique de l'environnement, a partir de l'exploitation de ses propres capteurs, des capteurs externes, de l'information provenant d'autres robots et de modèle existant, par exemple d'un système d'information géographique. L'information commune est la géométrie de l'environnement. La première partie du manuscrit couvre les différentes méthodes d'extraction de l'information géométrique. La seconde partie présente la création d'un modèle géométrique en utilisant un graphe, ainsi qu'une méthode pour extraire de l'information du graphe et permettre au robot de se localiser dans l'environnement.

L'objectif de ce travail a été de proposer une méthode de détection de défaut pour le déplacement longitudinal du chariot mobile du Radiotélescope de Nançay. L'importance de l'implémentation d'une procédure de détection des défauts a été mise en évidence grâce à la description des besoins du personnel en charge de la maintenance de cet instrument scientifique. Ce mémoire débute par un état de l'art sur différentes méthodes de diagnostic (détection et isolation des défauts), une analyse critique de ces méthodes est réalisée. Nous rappelons ensuite les notions d'observabilité avant de présenter l'observateur de Newton et l'observateur de Ciccarella. L'extension de ce dernier aux systèmes MIMO est réalisée par la suite. Une comparaison de ces différents observateurs termine le chapitre 2. Le chapitre 3 présente le Radiotélescope de Nançay et plus particulièrement la modélisation du déplacement longitudinal du chariot mobile. Une étude des propriétés du modèle est abordée par la suite. Le dernier chapitre traite de la validation partielle du modèle obtenu au chapitre précédent. Ensuite, l'utilisation des relations de redondances analytiques a permis de mettre en évidence la faisabilité du diagnostic sur l'application. L'utilisation de l'extension de l'observateur de Ciccarella pour le diagnostic permet de réaliser la détection de défaut capteur en utilisant un banc d'observateurs. Le suivi de paramètres du modèle permet de suivre l'évolution du système (vieillissement par exemple) et la détection de défaut actionneurs. Dans l'ensemble, les résultats obtenus permettent de conclure sur la bonne détection des défauts capteurs et actionneurs.

L'estimation de la force générée par un muscle est importante dans les études biomécaniques et pour les applications cliniques. Puisque cette force ne peut pas être mesurée directement, le signal électromyographique de surface (SEMG), reflétant le niveau d'activation musculaire, est utilisé pour quantifier la force développée. Cependant, tous les facteurs, contrôlant une contraction isométrique, n'influencent pas la force et le SEMG simultanément. Le but de ce travail de thèse est donc de développer un modèle de simulation conjointe du SEMG et de la force, afin d'étudier la relation EMG-force. Dans ce but, nous avons d'abord développé une nouvelle méthode de simulation de la force musculaire à partir d'un modèle d'EMG existant. Le modèle complet a été testé pour le choix de la stratégie de recrutement et l'influence de la durée de la consigne. Puis, nous avons utilisé une méthode de Monte Carlo pour étudier la sensibilité du modèle aux différents paramètres physiologiques d'entrée. Deux critères existants (relations EMG-force et force-variabilité de force) ainsi qu'un nouveau critère (erreur entre la consigne de force et la force générée), ont été utilisés pour optimiser les paramètres avec une consigne de force constante. Ce nouveau critère a ensuite été utilisé avec une consigne de force variable (sinusoïdale ou triangulaire), afin d'obtenir les plages optimales des paramètres. Enfin, pour évaluer notre modèle, nous avons réalisés des expérimentations et une simulation pour le biceps. Les résultats montrent que notre modèle EMG-force est capable de simuler qualitativement les comportements réels du biceps pour les contractions isotoniques et anisotoniques.

Les hôpitaux d'aujourd'hui sont confrontés à un bouleversement radical de leur contexte, suite notamment au passage de systèmes de financement rétrospectifs vers des systèmes de financement prospectifs plus contrôlés. Cette évolution amène les gestionnaires à mettre en cause les modes d'organisation traditionnellement appliqués aux hôpitaux. Cette thèse vise à développer un modèle global d'impact du design organisationnel sur la performance des processus de décisions administratives des institutions hospitalières. Pour atteindre cet objectif, cette étude met en place une approche méthodologique originale basée sur une revue de la littérature, une étude de cas et un modèle de simulation. Tout d'abord, l'étude de la littérature permet d'identifier les principaux critères d'évaluation de la performance de l'hôpital et d'élaborer une typologie des designs organisationnels (ou combinaisons de mécanismes de groupement et de coordination) applicables en milieu hospitalier. Ensuite, l'étude de cas, à objectif exploratoire, vise à diagnostiquer le design d'un hôpital et à mettre en évidence et en relation les principaux inducteurs de la performance opérationnelle sous la forme d'un modèle global. Plusieurs propositions concernant l'impact du design organisationnel sur la performance opérationnelle sont développées. Enfin, le modèle de simulation cherche d'une part à quantifier les effets du modèle global de performance issu de l'étude de cas et d'autre part à mettre en lumière les arbitrages de performance entre les designs organisationnels alternatifs. Cette recherche démontre l'intérêt de développer des outils plus globaux d'évaluation de la performance hospitalière et conclut que sans changer radicalement leur design organisationnel, les hôpitaux ont intérêt, du point de vue de la performance globale, à augmenter le niveau de la coordination intra et interprofessionnelle.

Les cryptokarsts de Beez (Namur, Belgique) se sont développés au dépens de calcaires dolomitiques viséens, à la faveur de drains constitués par les filons sulfurés Fe-Pb-Zn, sous une couverture composée de pélites gréseuses viséo-namuriennes et de sables oligocènes. À Khamouda (Kasserine, Tunisie), les poches karstiques se sont développées suivant la stratification sub-horizontale des calcaires sénoniens de la Formation Douleb à partir d'une faille normale les mettant au contact de la couverture sableuse miocène (Formation Béglia). Dans les deux sites, des paragenèses riches et complexes s'installent aux interfaces entre encaissant carbonaté et remplissages karstiques. Des argilites blanches, principalement composées de phases silico-alumineuses et alumineuses, ainsi que des croûtes ferrugineuses sont toujours présentes. À Beez, l'argilite est constituée d'halloysite et de gibbsite. À Khamouda, elle s'enrichit de phases zincifères plus rares, telles que la sauconite, ainsi que d'un phyllosilicate à 7 Å et d'un hydroxyde de zinc amorphe. Des sulfates sont également néoformés, notamment du gypse, dissout par la suite mais dont les croûtes ferrugineuses comportent encore des indices, ainsi que de la jarosite à Beez. D'un point de vue fondamental, les systèmes cryptokarstiques, qui opposent une barrière carbonatée à la migration de fluides acides, sont des structures privilégiées pour l'étude et la compréhension de la migration et la fixation des éléments chimiques dans le domaine supergène. Dans les deux cas, les fluides météoriques acquièrent leur acidité (pH ~2 à Beez et pH~4 à Khamouda) par lessivage de la couverture sédimentaire sus-jacente et notamment par oxydation des sulfures qu'elle contient (pyrite à Beez, pyrite et sphalérite à Khamouda). Les principaux éléments mobilisés à Beez sont Si et Al et dans une moindre mesure Fe, Mn et les Terres Rares ; tandis qu'à Khamouda, les principaux éléments mobilisés sont Si, Al et Zn, et dans une moindre mesure Fe, Pb et les Terre Rares. La neutralisation des fluides au contact du mur carbonaté conduit dans un premier temps à la formation de sulfates (gypse, jarosite) et d'oxy-hydroxydes de fer, puis d'halloysite et d'hydroxydes d'aluminium à partir de pH 4,8-5,4. À Khamouda, les phases zincifères ne se forment que plus tardivement (pH < ~9,5). Dans les deux cas étudiés, nous avons mis en évidence l’évolution de phases minérales depuis des gels silico-alumineux jusqu’à des minéraux bien cristallisés, tels que l’halloysite, ou moins bien organisés, tels que certains oxydes de manganèse à Beez. Dans les deux gîtes, le microfaciès tubulaire de l'halloysite, correspondant à une croissance fissurale, prédomine par rapport au faciès sphéroïdal se développant habituellement au sein des masses de gel ; ce qui suggère une fracturation répétée des masses de gels précurseurs. Nous avons également établi que ces gels continuent à incorporer des cations des solutions percolantes, notamment du manganèse à Beez. La difficulté majeure de l'étude des altérations cryptokarstiques réside dans la détermination des âges des phénomènes. L'âge des couvertures sédimentaires impliquées dans les poches karstiques donne une première approximation. Ainsi, la phase majeure d'altération à Beez est post-oligocène suivie d'une réactivation quaternaire ; tandis que l'altération est post-miocène à Khamouda. Le site de Beez propose un éventail de minéralisations pouvant faire l'objet de datations radiométriques. Ces datations "absolues" doivent constituer une priorité forte à l'avenir. __________________________________________________________________________________________________ Résumé en anglais : The cryptokarsts from Beez (Namur, Belgium) were settled in dolomitic Visean limestones, in which vertical Fe-Pb-Zn sulphides veins play an important role as karstic drains. The sedimentary cover is made up of Viseo-Namurian siliceous shales and Oligocene sands. The cryptokarsts from Khamouda (Kasserine, Tunisia) were found in Senonian limestones (Douleb Formation). They expand from a down fault, which has brought limestones into contact with Miocene sands (Béglia Formation), following the sub-horizontal stratification. In both sites, complex paragenesis settled at the limestone/karst-filling interface. White clays, principaly composed of Si-Al and Al phases, and ferruginous crusts are the main paragenesis. In Beez, the white clays are made up of halloysite and gibbsite, while in Khamouda, they are enriched with uncommon zinciferous phases as sauconite (Zn-smectite), a 7Å-phyllosilicate and an amorphous Zn­hydroxide. Sulphates have also been found, as imprints of gypsum crystals in both sites, and as jarosite in Beez. Acid fluids percolated in the overlying sedimentary cover (pH~2 in Beez and pH~4 in Khamouda). The acidity is due to the oxidation of some sulphides (pyrite in Beez; pyrite and sphalerite in Khamouda). Cryptokarsts basically play an important role in chemical elements mobilization and trapping processes. In Beez, Si and Al have mainly been mobilized. Fe, Mn and the Rare Earth Elements (REE) have been mobilized too. In Khamouda, the main mobilized elements are Si, Al and Zn. Fe, Pb and REE have been mobilized too. The acid fluids are neutralized at the limestone karst-wall. It leads first to the neogenesis of sulphates (as gypsum and jarosite) and iron oxi-hydroxides (pH < 4,8). Then, halloysite and Al-oxi-hydroxides are formed (from pH~4,8-5,4 upward). In Khamouda, zinciferous phases developed lately (from pH~9,5 upward). In both studied systems, we clearly show the development of mineral phases from a Si-Al gel to well-crystallized minerals, as halloysite, or badly organized minerals, as some Mn-oxides from Beez. In both deposits, tubular halloysite, which usually develops in cracks, is prominent in comparison to spheroidal halloysite, which usually growths in gel masses. It suggests an extreme fracturing of the gel masses. We established that these gel masses mix cations from the percolating solutions. The main difficulty in cryptokarstic environments is to determine ages of weathering processes, nevertheless the age of overlying deposits give an idea. Thus, the major weathering stage in Beez is post-Oligocene (followed by a Quaternary reactivation), while weathering in Khamouda is post-Miocene. The cryptokarsts from Beez contain several mineral phases, which could be dated with radiometric methods. This "absolute" dating has to be the next step.