Les aciers inoxydables martensitiques au chrome sont développés depuis les années 70 avec pour objectif aujourd'hui de les utiliser comme matériau de structure dans les centrales thermiques (Circuits de refroidissement, turbine) et nucléaires (Cuve du réacteur...). L'acier de l'étude i.e. l'acier 9Cr1Mo-NbV est déjà utilisé dans des centrales thermiques principalement en Angleterre et au Japon. Compte tenu de l'importance des composants, l'assemblage par soudage est une technique largement utilisée. Un intérêt tout particulier est porté dans cette étude à l'évaluation de la durée de vie des composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV après la constatation de plusieurs ruptures en service prématurées au niveau des soudures.<br />L'étude réalisée avait donc pour objectif d'identifier expérimentalement et de modéliser le comportement, l'endommagement et la rupture en fluage haute température (typiquement dans le domaine de température 450°C - 650°C) de composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV.<br />Pour cette étude, le métal de base a d'abord été étudié comme matériau de référence. Il est notamment démontré que les résultats expérimentaux à 1000 heures ne peuvent pas être utilisés, comme il est usuel de le faire, pour prédire la durée de vie en fluage à 100000 heures. La raison de cette impossibilité est l'existence d'un changement de mécanisme de comportement et d'endommagement aux temps longs. Pour représenter ce changement de mécanisme, un modèle de fluage couplant comportement et endommagement et intégrant plusieurs mécanismes de déformation a été développé suivant les développements de la mécanique des milieux poreux initiés par Gurson. Le modèle a été identifié sur la base de résultats expérimentaux sur diverses géométries d'éprouvettes permettant notamment de prendre en compte les effets de la triaxialité sur le développement de l'endommagement. L'étude a par ailleurs mis en évidence une bonne capacité du modèle à prédire les lieux de rupture ainsi que l'amorçage et la propagation stable de fissure.<br />L'attention a ensuite été portée à la tenue en fluage des composants soudés qui présentent une résistance au fluage très inférieure à celle du métal de base due à la faiblesse de la zone affectée thermiquement (ZAT). Pour ce faire, deux niveaux d'investigation ont du être explorés. D'une part, le soudage induit des modifications métallurgiques et donc des modifications locales des propriétés mécaniques du métal de base : c'est un effet matériau. D'autre part, les différences de propriétés mécaniques rendent complexes l'état de chargement de l'assemblage soudé : c'est un effet de structure.<br />L'effet matériau a été étudié en identifiant la ZAT faible des composants soudés, en la reproduisant sur échantillons massifs, puis en testant des éprouvettes de fluage usinées dans ces mêmes échantillons massifs. Il a été ainsi possible d'utiliser le modèle multi-mécanismes développé pour l'étude sur métal de base afin de modéliser le comportement et l'endommagement de fluage haute température de la ZAT faible dans toute la gamme de contrainte.<br />Finalement, des calculs éléments finis multi-matériaux ont été réalisés en considérant le composant soudé comme l'assemblage de trois microstructures : le métal d'apport, le métal de base et la ZAT faible dont les équations constitutives respectives ont été intégrées aux calculs. Il a ainsi été possible d'identifier les effets de type structure mais surtout de prédire la durée de vie des composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV y compris pour des composants industriels.

Les aciers inoxydables martensitiques au chrome sont développés depuis les années 70 avec pour objectif aujourd'hui de les utiliser comme matériau de structure dans les centrales thermiques (Circuits de refroidissement, turbine) et nucléaires (Cuve du réacteur...). L'acier de l'étude i.e. l'acier 9Cr1Mo-NbV est déjà utilisé dans des centrales thermiques principalement en Angleterre et au Japon. Compte tenu de l'importance des composants, l'assemblage par soudage est une technique largement utilisée. Un intérêt tout particulier est porté dans cette étude à l'évaluation de la durée de vie des composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV après la constatation de plusieurs ruptures en service prématurées au niveau des soudures. L'étude réalisée avait donc pour objectif d'identifier expérimentalement et de modéliser le comportement, l'endommagement et la rupture en fluage haute température (typiquement dans le domaine de température 450°C - 650°C) de composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV. Pour cette étude, le métal de base a d'abord été étudié comme matériau de référence. Il est notamment démontré que les résultats expérimentaux à 1000 heures ne peuvent pas être utilisés, comme il est usuel de le faire, pour prédire la durée de vie en fluage à 100000 heures. La raison de cette impossibilité est l'existence d'un changement de mécanisme de comportement et d'endommagement aux temps longs. Pour représenter ce changement de mécanisme, un modèle de fluage couplant comportement et endommagement et intégrant plusieurs mécanismes de déformation a été développé suivant les développements de la mécanique des milieux poreux initiés par Gurson. Le modèle a été identifié sur la base de résultats expérimentaux sur diverses géométries d'éprouvettes permettant notamment de prendre en compte les effets de la triaxialité sur le développement de l'endommagement. L'étude a par ailleurs mis en évidence une bonne capacité du modèle à prédire les lieux de rupture ainsi que l'amorçage et la propagation stable de fissure. L'attention a ensuite été portée à la tenue en fluage des composants soudés qui présentent une résistance au fluage très inférieure à celle du métal de base due à la faiblesse de la zone affectée thermiquement (ZAT). Pour ce faire, deux niveaux d'investigation ont du être explorés. D'une part, le soudage induit des modifications métallurgiques et donc des modifications locales des propriétés mécaniques du métal de base: c'est un effet matériau. D'autre part, les différences de propriétés mécaniques rendent complexes l'état de chargement de l'assemblage soudé: c'est un effet de structure. L'effet matériau a été étudié en identifiant la ZAT faible des composants soudés, en la reproduisant sur échantillons massifs, puis en testant des éprouvettes de fluage usinées dans ces mêmes échantillons massifs. Il a été ainsi possible d'utiliser le modèle multi-mécanismes développé pour l'étude sur métal de base afin de modéliser le comportement et l'endommagement de fluage haute température de la ZAT faible dans toute la gamme de contrainte. Finalement, des calculs éléments finis multi-matériaux ont été réalisés en considérant le composant soudé comme l'assemblage de trois microstructures: le métal d'apport, le métal de base et la ZAT faible dont les équations constitutives respectives ont été intégrées aux calculs. Il a ainsi été possible d'identifier les effets de type structure mais surtout de prédire la durée de vie des composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV y compris pour des composants industriels.

Robots are becoming more common; robotics has gone from bleeding-edge technology to an everyday topic that families discuss around thedinner table.The number of robots in the industry is growing, which means thatthe demand and need for robots to understand the environment it isworking in is also growing.The standard method for a robot to gather information about a sceneinvolves moving to different pre-determined poses from which it canview and analyze the scene. However, this approach does not con-sider the topology of the scene that the robot should explore.This thesis aims to create a two-dimensional approach to determinethe next best view ( 2D-NBV) to view and explore the scene, intro-duced in the method section.The 2D-NBV method converts a point cloud of the scene to an ele-vation map. A segmenting network is used to get the positions ofpre-trained objects. The positions are then used to generate a2DGaussian kernel heatmap of the scene. Using the 2D elevation andGaussian map, the NBV pose is then calculated. The NBV pose isthen converted back to a 6D pose that the robot moves to capture anew point cloud and register it to the scene.The 2D-NBV method is compared to a baseline and a state-of-the-artmethod. The baseline method captures four different point cloudsfrom pre-determined positions and registers them together. The state-of-the-art methods find a point of interest and declare a set of viewcandidates on a sphere around the point. Ray casting is used to findthe pose with the highest information gain. This pose is set as theNBV for the robot to move to. The goal of this thesis is that themethod should perform better than the baseline method, describedfurther in the method section.The evaluation metric used in this thesis is how wellthe differentmethods could estimate the bounding boxes of pre-trained items us-ing an off-the-shelf semantic scene segmentation method. Six sceneswith varying difficulty were constructed to test the methods.The results showed that the 2D-NBV method successfully comple-mented the scene with information about its empty cells. The 2D-NBV outperforms the state-of-the-art on occluded scenes. The 2D-NBV performed overall just as well as the baseline. The reason thatthe 2D-NBV did not outperform the baseline is seen as a consequenceof the information loss going from 3D to 2D.

Dans le cadre de la mise au point des nouveaux réacteurs de la Génération IV, la France s'attache notamment à la conception du Very High Temperature Reactor, qui prévoit l'utilisation de matériaux devant résister à plus hautes températures et plus longtemps. Parmi les matériaux existants, AREVA a fait le choix de déterminer le comportement mécanique du Grade 91 (Fe-9Cr-1Mo-Nb-V) pour équiper les gros composants. Ces gros composants sont des structures soudées, si bien que les soudures, points faibles potentiels, doivent être étudiées. Les trois partenaires industriels (AREVA, CEA, EDF) ont lancé une étude commune en octobre 2005 avec le Centre des Matériaux sur le fluage d'un Grade 91, métal de base et joint soudé, à 500°C pour des durées d'exposition allant jusqu'à 4500 h. <br /><br /> Des essais de vieillissement thermique, de traction et de fluage à 450°C et 500°C, sur du métal de base et du joint soudé ont été réalisés. Différentes géométries d'éprouvettes de fluage de joint soudé ont été testées. Aucune évolution significative de la microstructure n'a été constatée en termes de nature et de taille de précipités et de dimension de la sous-structure par rapport à la microstructure avant essai. Peu d'endommagement par cavitation a pu être mis en évidence. Le mécanisme qui conduit à la ruine finale du matériau après fluage est de type viscoplastique à 500°C, contrairement à 625°C où l'endommagement par cavitation est la cause principale de la rupture des éprouvettes de fluage pour les temps d'exposition les plus longs.<br /><br />A partir des courbes expérimentales de fluage du métal de base et du joint soudé entier, un modèle phénoménologique de comportement de type Norton à 500°C est proposé. L'exposant de Norton du métal de base est de 19, alors que celui du joint soudé entier est de 18. Ces valeurs suggèrent la présence de contraintes internes et indiquent que le glissement des dislocations peut être le mécanisme qui contrôle la déformation par fluage. Les éprouvettes de joint soudé cassent dans le métal fondu en fluage et dans le métal de base en traction. La zone affectée thermiquement n'a pas de rôle visible dans la résistance de la structure à 500°C, du moins jusqu'à 4500 h. De ce fait, une décomposition en série du comportement en fluage du joint soudé entier peut être faite à l'aide de ceux du métal fondu et du métal de base. Connaissant le comportement du métal de base et du joint soudé entier, il est possible d'ajuster les paramètres du modèle au métal fondu. Une autre méthode d'ajustement des paramètres du métal fondu est également proposée à partir des essais sur une géométrie amincie contenant uniquement du métal fondu. Les résultats de ces modèles sont cohérents avec les données de la littérature. Ce modèle permet de prédire le temps à rupture à plus long terme, en bon accord avec des résultats du CEA, avec des outils simples de modélisation.

The Next-Best-View (NBV) problem plays an important part in automatic 3D object reconstruction and exploration applications. This thesis presents a novel approach of ray-casting in Occupancy Grid Maps (OGM) in the context of solving the NBV problem in a 3D-exploration setting. The proposed approach utilizes the structure of an octree-based OGM to perform calculations of potential information gain. The computations are significantly faster than current methods, without decreasing mapping quality. Performance, both in terms of mapping quality, coverage and computational complexity, is experimentally verified through a comparison with existing state-of-the-art methods using high-resolution point cloud data generated using time-of-flight laser range scanners. Current methods for viewpoint ranking focus either heavily on mapping performance or computation speed. The results presented in this thesis indicate that the proposed method is able to achieve a mapping performance similar to the performance-oriented approaches while maintaining the same low computation speed as more approximative methods.

In this thesis, an exploration mode for the PUREi9 robotic vacuum cleaner is implemented. This exploration would provide information for optimizing the cleaning path beforehand, and would allow the robot to relocalize itself or the charger more easily in case it gets lost. Two elements are needed in order to implement an exploration mode; first, an exploration algo-rithm which will decide the next position of the robot in order to obtain useful information about the environment (unknown areas, empty spaces, obstacles...), and second, an exploration map which stores that information and is updated each time a new relevant position is reached. These elements are related and generally both are required for performing successfully the exploration of a specific environment. A frontier-based strategy is adopted for the exploration algorithm, together with occupancy grid maps. This strategy has long been regarded as a key method for autonomous robots working in unknown or changing environments. The idea of frontier-based algorithms is to divide the environ-ment into cells of regular size and drive the robot to the frontiers between cells with no obstacles and cells for which no information has been gathered. It plans one step ahead by choosing a lo-cation which provides new environment information, instead of planning in advance all locations where the robot needs to acquire new sensor information. Based on frontier strategy, two different exploration algorithms are implemented in the project. The first one is called "random frontier strategy", which chooses arbitrarily the frontier to go among the frontiers set. The second is called "closest frontier strategy", which chooses the closest frontier as the NBV (Next Best View) the robot should drive to. A path planning algorithm, based on Dijkstra’s algorithm and a node graph, has also been implemented in order to guide the robot towards the frontiers. The two methods have been compared by means of simulations in different environments. In addition, both exploration strategies have been tested on a real device. It is found that the closest frontier strategy is more efficient in terms of path length between scanning points, while both methods give a similar exploration ratio, or percentage of fully explored cells within the final map. Some additional work is required in order to improve the performance of the exploration method in the future, such as detecting unreachable frontiers, implementing a more robust path planning algorithm, or filtering the laser measurements more extensively. / I den här rapporten har vi implementerat en utforskningsmod för robotdammsugaren Pure i9. Sådan utforskning skulle ge underlag för att optimera städmönstret i förhand och låta roboten relokalisera sig själv eller laddaren om den tappar bort sig. För att implementera utforskning behövs två saker. För det första krävs en algoritm för utforsk-ning, som bestämmer nästa position för roboten, med målet att samla användbar information om omgivningen (okända eller fria områden, hinder etc.) För det andra krävs en karta som lagrar informationen och uppdateras varje gång roboten når en relevant ny position. Dessa två hänger ihop och i allmänhet krävs båda för att framgångsrikt utforska ett specifikt område. Vi har valt en front-baserad strategi för utforskningsalgoritmen, tillsammans med en rutnäts-karta med sannolikheten för hinder. Denna strategi har länge betraktats som en nyckelmetod för autonoma robotar som arbetar i okända eller föränderliga miljöer. Idén med front-baserade strate-gier är att köra roboten till fronterna mellan celler utan hinder och celler där information saknas. Den planerar ett steg framåt genom att välja en plats som ger ny information om miljön, istället för att i förväg planera alla platser där roboten behöver samla in ny sensorinformation. Baserat på front-strategi, har vi implementerat två utforskningsalgoritmer i projektet. Den första är en slumpmässig strategi, som godtyckligt väljer en front att åka till, ur hela mängden av fronter. Den andra är en närmaste fronten-strategi som väljer den närmaste fronten som den nästa bästa utsiktspunkt som roboten ska åka till. Vi har också implementerat en algoritm för banplanering, baserad på Dijkstras algoritm och en nod-graf, för att styra roboten mot fronterna. Vi har jämfört de två metoderna genom simulering i olika miljöer. Dessutom har båda utforsk-ningsstrategierna testats på en riktig enhet. Närmaste fronten-strategin är effektivare med avse-ende på banlängd mellan skanningspunkter, medan båda metoderna ger liknande utforsknings-grad, eller samma procentandel av fullt utforskade celler inom den slutliga kartan.