La simulation numérique de composants microondes passifs contrôlés optiquement pose le double problème des comportements hyperfréquence et optique du semiconducteur éclairé par un faisceau laser. <br />Les modélisations proposées sont basées sur la méthode des éléments finis qui permet une discrétisation des équations d'ondes et la prise en compte de l'injection optique par une zone de permittivité équivalente.<br />Des formulations bi- et tri-dimensionnelles des problèmes aux valeurs propres et de propagation hyperfréquence sont présentées, ainsi que le couplage optique. <br /><br />L'essentiel des travaux porte sur la modélisation de l'injection de porteurs dans un substrat semiconducteur soumis à une onde hyperfréquence.<br />Le substrat éclairé se comporte comme un plasma ayant une variation de la concentration des porteurs régie par un modèle simplifié de diffusion ambipolaire.<br />Afin d'éviter l'apparition de phénomènes non physiques liés aux méthodes numériques utilisant les éléments finis nodaux et d'obtenir des résultats précis, nous avons choisi d'utiliser des éléments finis d'arêtes d'ordre supérieur.<br /><br />Les développements réalisés sont appliqués et vérifiés sur des structures hyperfréquences simples et sur le cas particulier de la ligne microruban ouverte éclairée par un laser de longueur d'onde appropriée et de forte puissance.

Dans cette thèse, nous avons étudié les effets thermiques des impacts météoritiques et leurs contributions à la formation du noyau terrestre par modélisations numériques. Les impacts météoritiques apportent sur leur cible une quantité importante d'énergie qui permet une augmentation locale de la température fonction du rayon de la planète impactée dans une région sphérique en dessous du point d'impact. <br />Un impact géant sur une petite protoplanète engendre une anomalie thermique sans fusion significative. Lorsque l'impacteur dépasse une taille critique, l'anomalie thermique subit d'abord une phase advective isotherme puis refroidit par diffusion. L'épaisseur de l'anomalie thermique à la fin de l'étape advective ne dépend que de la taille et des paramètres rhéologiques du corps impacté. <br />Lors d'un impact géant sur une protoplanète indifférenciée avec un rayon supérieur au millier de kilomètres, l'énergie apportée peut générer localement de la fusion partielle et une ségrégation entre le fer très dense et les silicates plus légers. Le fer migre ensuite vers le centre de la planète et contribue ainsi à la formation du noyau. Nous avons développé des modèles d'évolution thermique par dissipation visqueuse de la phase métallique plongeant dans du matériel indifférencié. Lorsque son volume est suffisant, le diapir de fer se réchauffe lors de sa chute vers le centre. Ce chauffage est fonction des paramètres rhéologiques de la planète impactée et notamment des contrastes de viscosité mis en jeu.

L'enfouissement des lignes haute tension est un objectif clairement établi par la Commission Européenne. Les matières synthétiques utilisées dans les câbles électriques servant au transport ont d'ailleurs donné toute satisfaction par rapport aux techniques traditionnelles. Pourtant, les polymères utilisés comme isolant dans les câbles haute tension peuvent subir des dégradations, entraînant le vieillissement prématuré du matériau. Ce vieillissement a pour origine la charge d'espace créée dans le diélectrique, par injection ou dissociation à l'intérieur du diélectrique. Ces charges induisent des distorsions de champ telles qu'elles peuvent entraîner la rupture diélectrique du matériau. Pour palier à ce phénomène, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de transport dans les isolants polymères. Pour cela, nous avons développé un modèle numérique simple capable de rendre compte des résultats expérimentaux et d'obtenir des éléments de réponse sur les mécanismes de génération de charges et de conduction dans ces matériaux. L'approche est originale, puisque l'étude porte sur le transport de charges dans des états non stationnaires. Elle tient compte des caractéristiques microscopiques du LDPE, matériau isolant des câbles électriques, mais la modélisation est plutôt macroscopique. Cette étude allie étroitement la modélisation numérique à des mesures expérimentales. Des mesures de charge d'espace, d'électroluminescence et de courant ont permis dans un premier temps d'alimenter le modèle développé en données de base. Dans un second temps, ces mêmes expériences ont permis d'affiner les paramètres. La validation du modèle a ensuite été réalisée, en choisissant un seul jeu de paramètres. Les résultats de simulation ont été comparés à différentes mesures expérimentales, traduisant le comportement global du matériau. Différents protocoles d'application de la tension ont pour cela été utilisés, et ce pour un courant continu et alternatif.

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse est une contribution à l'étude et la modélisation thermique et électromagnétique des systèmes de réfrigération magnétique. Il montre déjà clairement que la conception et l'optimisation de ces systèmes doivent faire appel à des outils de simulation numérique spécifiques, car les difficultés liées au comportement thermique, au comportement magnétique, aux contraintes mécaniques et surtout aux besoins de l'utilisateur sont souvent nombreuses. Les modélisations thermique et électromagnétique ont été menées dans ce travail de manière indépendante. Nous espérons avoir posé, par ce travail, les jalons des systèmes de réfrigération magnétique qui permettront à des recherches ultérieures d'approfondir un ou plusieurs des systèmes proposés ou même de s'en inspirer pour faire la conception de nouveaux systèmes et les réaliser.

L'hétérogénéité des espaces urbains et l'interaction avec les bâtiments sont à l'origine de processus complexes à prendre en compte dans les études de pollution atmosphérique et de climat urbain à petite échelle. Afin d'estimer l'impact des bâtiments sur l'écoulement et la dispersion de polluants, une étude détaillée dans un milieu urbain idéalisé a été effectuée avec le modèle numérique tridimensionnel Mercure_Saturne, en modélisant à la fois les concentrations moyennes et leurs fluctuations. Pour prendre en compte le rayonnement atmosphérique en milieu bâti et les effets thermiques des bâtiments, nous avons implémenté un modèle radiatif tridimensionnel adapté à la géométrie complexe. Ce modèle, adapté d'un schéma utilisé pour le rayonnement thermique, résout l'équation des transferts radiatifs en milieu semi-transparent, en utilisant la méthode des ordonnées discrètes. Le nouveau schéma a été validé en milieu transparent sur des cas idéalisés et comparé à un cas complet.

Les sols gonflants compactés sont largement utilisés dans de nombreuses applications, notamment en géotechnique et en géotechnique de l'environnement. Après leur mise en place, ces matériaux risquent d'être soumis à des sollicitations hydriques et/ou mécaniques complexes qui peuvent entraîner de fortes modifications de leurs propriétés hydromécaniques susceptibles de mettre en cause leur fonctionnement initial. Il est donc important de prévoir le comportement hydromécanique de ces matériaux compte tenu des applications sensibles auxquelles ils sont destinés.<br />L'équipe de Barcelone a développé un code de calcul aux éléments finis (Code_Bright) pour l'analyse des problèmes couplés (THM) dans des géomatériaux, avec l'intégration du modèle élastoplastique (BBM) pour les sols non saturés non gonflants. Ce modèle est capable de décrire correctement le comportement hydromécanique des sols non saturés mais ne tient pas compte de quelques aspects particuliers observés sur des sols gonflants. Un deuxième modèle (BExM) a été alors proposé pour prendre en considération ces aspects. <br />L'objectif principal du travail présenté ici est : (i) d'implanter le modèle élastoplastique BExM pour les sols gonflants non saturés dans le code de calcul aux éléments finis Code_Bright ; (ii) de valider le modèle numérique à partir d'essais réalisés au laboratoire sur des sols gonflants ; et (iii) d'appliquer ce modèle aux simulations des problèmes pratiques. Pour atteindre cet objectif, une nouvelle famille de procédures numériques adaptées au modèle BExM a été introduite dans le code. L'équation de la fonction de charge de ce modèle pour un état donné de contrainte déviatorique a été déterminée de manière à faciliter les calculs de ses dérivées. La validation numérique du modèle a été vérifiée par des simulations numériques d'essais œdométriques à succion contrôlée, réalisées sur trois sols gonflants différents. Les résultats des simulations numériques de ces essais ont montré les aptitudes du modèle numérique implanté à reproduire correctement les résultats expérimentaux. Enfin, le modèle a été appliqué à deux problèmes pratiques : le stockage de déchets radioactifs dans les couches géologiques profondes et l'effet du retrait-gonflement du sol sur une fondation superficielle. Les résultats obtenus ont montré la capacité du modèle implanté à modéliser des problèmes couplés hydromécaniques.

Ce travail concerne l'utilisation d'un nouveau procédé TSA (Temperature Swing Adsorption) pour le traitement d'effluents gazeux. Ce nouveau procédé fait appel à un adsorbeur équipé d'un échangeur interne. La phase de chauffage (désorption), est assurée par condensation de vapeur d'eau tandis que lors du refroidissement (adsorption), de l'eau du réseau circule dans l'échangeur. Une étude expérimentale en mono et multiconstituants (CO2 et/ou C2H6) a permis de mettre en évidence l'intérêt d'un chauffage rapide de l'adsorbeur pour obtenir un enrichissement important des produits désorbés. Le comportement local de ce nouvel adsorbeur a été comparé à celui d'un adsorbeur TSA conventionnel au moyen d'un modèle numérique préalablement validé à partir d'expériences. En phase d'adsorption, la température d'alimentation et de la température initiale du lit n'ont que peu d'influence sur les performances du nouvel adsorbeur. En phase de désorption, une température de chauffage élevée aboutit à une diminution de la durée de l'étape, contrairement au cas d'un adsorbeur conventionnel. Grâce à une étude paramétrique effectuée pour des cycles, une plage de conditions opératoires (température de désorption, débits de purge) a été déterminée pour une application spécifique. Enfin, une pré-étude sur la capture de toluène a été réalisée en vue d'évaluer l'utilité de ce procédé pour la capture de composés organiques volatils (COV). Le fort enrichissement (160) obtenu en désorption permet d'augmenter la température de rosée et ainsi de faciliter sa récupération.

L'idée de mettre en place un simulateur relativement général de la partie mécanique de l'usinage à l'échelle macroscopique est à l'origine de ce travail. Deux thèses déjà soutenues au LMSP se sont principalement heurtées à la robustesse de l'algorithme d'intersection nécessaire pour obtenir la surface usinée. Ce travail a eu pour principal objectif de repenser la méthode de calcul de l'intersection des modèles B-Rep de l'outil et de la pièce.<br />Le premier objectif a alors été de revenir à un cas simple : le tournage en coupe orthogonale. Ceci a permis de vérifier à nouveau la pertinence de notre démarche et de commencer l'analyse des algorithmes d'intersection par celle d'un cas simplifié. Un simulateur spécifique a été mis en place et des comparaisons avec des résultats expérimentaux sont montrées.<br />Le second objectif a été d'améliorer l'algorithme d'intersection dans le cas tridimensionnel en reprenant complètement les points de vue adoptés dans les travaux précédents du LMSP. Le travail d'intersection est maintenant effectué dans une configuration de référence matérielle de la pièce. Ceci, combiné à une analyse autorisant l'auto-intersection d'un modèle B-Rep, améliore la robustesse générale de l'algorithme. Les développements correspondants à ce travail ont été intégrés dans le logiciel Nessy du LMSP.

Cette étude traite de la modélisation du comportement mécanique et de la rupture de<br />milieux granulaires de type solide.<br />Un milieu modèle constitué de cylindres d'aluminium et de joints de colle jouant le<br />rôle de liens cohésifs permet de mener à bout cette modélisation. Le comportement du lien est<br />étudié expérimentalement et permet d'établir une loi de cohésion et un critère de rupture. Ces<br />résultats sont introduits dans un code de calcul basé sur une méthode en éléments discrets<br />étendue au cas cohésif. Le code est validé en comparant le comportement mécanique et les<br />faciès de rupture d'échantillons macroscopiques réels et numériques.<br />Le modèle est ensuite testé dans le cadre d'applications : déformation et rupture de<br />poutres, fractionnement d'échantillons, détermination de la courbe intrinsèque. Enfin,<br />l'association entre le modèle et une approche phénoménologique, décrivant les transferts de<br />matière, permet d'aborder la fissuration de milieux subissant un retrait ou un gonflement.

Les travaux présentés dans ce mémoire sont consacrés à l'étude de la cinématique actuelle de la collision Arabie/Eurasie par la mesure de deux réseaux GPS, ainsi qu'aux mécanismes de la déformation intracontinentale par la modélisation thermomécanique 3D de la lithosphère iranienne.<br />Le premier réseau, à l'échelle de l'Iran, permet de préciser les conditions aux limites de cette zone et de quantifier les taux de convergence accommodés par les grandes structures iraniennes. Pour cela, on calcule les pôles et vitesses de rotation de la plaque arabe et du Bloc Central Iranien ainsi que la déformation de l'Alborz, du Kopet-Dag et du Zagros. Le second se concentre sur la région de l'Alborz central ; il est plus particulièrement dédié à l'étude de la déformation d'une chaîne de montagnes étroite. Les apports du champ de vitesse sur la tectonique actuelle, obtenu par les mesures de ces réseaux, sont détaillés en tenant compte des données géologiques et sismotectoniques.<br />Le champ de vitesse est ensuite analysé pour essayer de déterminer si la déformation est continue ou concentrée à la périphérie de blocs rigides. La modélisation mécanique est alors employée pour aider à la compréhension de la dynamique actuelle de la région ; deux modèles sont développés dans ce sens. Le premier en 2.5D simule la collision oblique du Zagros en tenant compte de la perturbation thermique imposée par la subduction du manteau arabe sous l'Iran. Il étudie l'influence d'une faille de partitionnement sur la bordure Nord de la chaîne. Le second est un modèle 3D de la lithosphère iranienne. Les conditions aux limites sont imposées par le mouvement de l'Arabie par rapport à l'Eurasie déterminé par le GPS. Les grands accidents décrochants sont simulés par des zones de contact. Le champ de vitesse modélisé est alors comparé aux observations GPS.