Les prestataires de service réseau doivent faire face à la demande croissante des besoins des utilisateurs, en particulier vers une plus grande flexibilité et toujours plus de capacité. La "softwerisation" et la "cloudification" des composants du réseau offrent une solution prometteuse pour obtenir l'agilité nécessaire afin de répondre dynamiquement à l'exigence au niveau de la consommation des ressources. Cette vision se traduit par le déploiement de la Virtualisation des Fonctions Réseau (NFV) où les Fonctions de Réseau Virtuels (VNFs) peuvent être associées pour créer des services réseau. Cette thèse étudie la problématique de l'allocation de ressources dans un système NFV afin de minimiser son coût sous contraintes sur l'interconnectivité entre les VNF, les ressources du système et les exigences de service. La principale considération est la réduction du coût global du déploiement en ressources informatiques. Nous étudions également d'autres objectifs à satisfaire tels que la migration des fonctions réseau et la gestion de la congestion. Notre premier objectif est d'augmenter notre compréhension de la performance d'un système NFV en étudiant le placement et le routage des fonctions réseau. Nous formalisons le problème dans une approche globale en tenant compte d'un large ensemble de paramètres pertinents. Nous prendrons en compte les cas statiques (Hors Ligne) et dynamiques (En Ligne) du problème. Nous proposons et analysons trois algorithmes heuristiques: deux sont conçus pour traiter de grandes dimensions du scenario "Hors Ligne" et le dernier est conçu pour résoudre le scénario "En Ligne". Les résultats montrent que notre solution surpasse l'état de l'art par rapport à l'indicateur de performance critique. Nous évaluons également l'impact de la migration d'une série de demandes simultanées et proposons une technique de migration simple pour ce système dynamique. A la lumière de ces premiers résultats, nous étendons notre étude afin d'améliorer l'efficacité de notre solution en proposant un modèle plus simple. La seconde partie de notre étude se concentre sur l'optimisation de l'utilisation des ressources d'un système NFV. La principale distinction est que nous pouvons appliquer le modèle à un système dynamique avec de grandes instances. De plus, nous fournissons également une méthode originale pour engendrer de fortes inégalités afin d'améliorer la résolution de la programmation linéaire (LP) dans un espace de dimension supérieur. Les résultats obtenus n'améliorent pas seulement le modèle, mais promettent aussi de pouvoir être utiliser efficacement dans d'autres modèles. Une troisième contribution de notre travail concerne le problème de routage dans NFV. En effet, une évolution importante des besoins des utilisateurs est représentée par la demande d'accès croissante aux ressources réseau, de stockage et de calcul afin de combiner dynamiquement le niveau de consommation de ressources avec leurs besoins de service. Par conséquent, nous nous intéressons au routage efficace d'une demande utilisateur à travers les noeuds qui traitent les fonctions impliquées dans une chaîne de services donnée. Nous proposons une formulation originale de ce problème basée sur la construction d'un réseau étendu. Nous formulons une solution mathématique exacte et proposons plusieurs algorithmes approximatifs tenant compte les principaux paramètres du système. Nous conclurons en soulignant les contributions principales de notre travail et proposons quelques pistes pour des travaux futurs. / Network service providers have to cope with the growing on-demand need from end-users as well as the diversity of usage. The "softwerization" and "loudification" of the network components offer a promising solution to achieve the agility necessary to dynamically match the servcice requirements with the level of resource consumption. Cloud-based solutions promises an economy of scale and simpler management. Virtualizing the many network appliances offers the flexibility to adapt to the varying service demand. This materializes with the deployment of Network Functions Virtualization (NFV) where Virtual Network Functions (VNFs) may be chained together to create network services. This dissertation studies the resource allocation problem in an NFV system for minimizing its cost under constraints on interconnectivity among VNFs, system resources, and service requirements. The main consideration is the reduction of the overall deployment cost while efficiently utilizing the available resources. In addition, a number of other important constraints are considered such as migration and congestion. Our first goal is to increase our understanding of the performance of an NFV system with respect to network functions placement and routing. We formalize the problem in a comprehensive maner taking into account a broad set of relevant parameters. The static (OFFLINE) and dynamic (ONLINE) cases are considered. We propose and analyze three heuristic algorithms: two for handling large dimensions of the OFFLINE problem and one designed to address the ONLINE scenario. The results show that our solution outperforms the state of the art with respect to critical performance index. We also evaluate the impact of migrating a set of running demands, and propose a simple migration technique for the dynamic system. We extend this work by proposing a simpler model to improve the performance of our solution. The second part of our work focuses on minimizing the resource utilization of an NFV system. The main distinctive point is that we can apply the model to a dynamic system with large instances. Moreover, we also provide an interesting method for generating some strong inequalities to improve the Linear Programming (LP) solving in a higher dimensional space. The obtained results are not only making the model easier but also can be used efficiently in other models. A third contribution focuses specifically on the routing problem in NFV. An important evolution of the users’ needs is represented by the dynamic on-demand access to network, vstorage and compute resources. Therefore, routing efficiently a demand across nodes handling the functions involved in a given service chain constitutes the a novel problem that we address in this last section. We provide an original formulation of this problem based on the construction of an expanded network. We derive the exact mathematical formulation and propose several approximate algorithms taking into account the main system’s parameters. We conclude by deriving some interesting insights both about the algorithms and the network performance. We finally conclude with our main findings and highlight many avenues for future work.

Ce travail de thèse porte sur la résolution collective de problèmes lors de la supervision d’un processus dynamique à risques (production d’énergie nucléaire) en fonctionnement dégradé sur simulateur. Dans les situations étudiées, les équipes de conduite doivent élaborer des diagnostics complexes, ajuster les prescriptions aux spécificités de la situation et résoudre des incompréhensions relatives au comportement du système technique. La thèse défendue est que l’activité argumentative développée au cours de la résolution de problèmes et l’implication des membres d’équipe participeraient à la fiabilisation du processus de décision. Les modalités organisationnelles ainsi que le niveau de connaissances spécifiques au process détenu par chaque membre d’équipe auraient une incidence sur ces processus argumentatifs. Quatre études ont été menées sur simulateurpleine échelle de la salle de commande d’un futur réacteur nucléaire dans lequel des équipes de 4 ou 5 membres réalisent des scénarios de conduite incidentelle/accidentelle. Ces études se basent sur des observations ouvertes et systématiques de l’activité, sur une analyse approfondie des communications verbales entre les membres d’équipe et sur une évaluation pluridisciplinaire des diagnostics et des décisions prises. Les résultats montrent une communication plus distribuée dans les équipes à 5 membres où les opérateurs en charge des actions de conduite font davantage part de leur vision critique sur la situation. Si l’argumentation ne semble pas influencer la performance des équipes dans les situations observées, les résultats permettent de caractériser l’activité argumentative des équipes. Cela est réalisé au travers d’un modèle théorique construit pour articuler les modèles de la supervision en situation dynamique et de l’argumentation. / This work examines the team problem solving during the supervision of a dynamic and high risk process (nuclear power plant) in simulated degraded mode operation. In the studied situations, operating crews must develop complex diagnoses, adjust the requirements to the specifics of the situation and solve issues associated with the technical system’s behavior. The defended position is that argumentation developed during the problem solving and involvement of crew members contribute to the reliability of the decision process. The organizational arrangements and the level of the process-specific knowledge held by each crew member would affect the argumentative process. Four studies have been conducted on a full scale simulator of a controlroom of a future nuclear reactor where operating crews of 4 or 5 members are training on emergency operation simulations. These studies are based on open and systematic observations of the activity, on a thorough analysis of verbal communication between crew members and on a multidisciplinary assessment of diagnoses and decisions. Results show a more evenly distributed communication in crews of 5 members, where operators responsible for operating actions provide more critical feedback on the situation. If the argumentation does not seem to influence the performance of the team in observed situations, the results allow characterizing the argumentative activity of the crews. This is performed using a theoretical model developed to articulate argumentation and supervision in dynamic situations models.

Le problème de l'imagerie non itérative dans le cadre de la diffraction électromagnétique inverse utilisant la méthode d'échantillonnage direct (DSM) est considéré. Grâce à une combinaison de l'expression asymptotique du champ proche ou du champ lointain diffracté et de l'hypothèse de petits obstacles, les expressions analytiques de la fonction d'indicateur DSM sont présentées dans diverses configurations telles que des configurations 2D/3D, mono-/multi-configurations statiques, à vue limitée/complète et fréquence unique/ diversité en fréquence. Une fois l'expression analytique obtenue, sa structure est analysée et des améliorations proposées. Notre approche est validée à l’aide de données de simulation, et d’expériences le cas échéant. Premièrement, la structure mathématique du DSM à fréquence fixe en 2D dans divers problèmes de diffusion est établie, permettant une analyse théorique de son efficacité et de ses limites. Pour surmonter les limitations connues, une méthode alternative d'échantillonnage direct (DSMA) est proposée. Puis le cas multi-fréquence est investigué en introduisant et en analysant le DSM multi-fréquence (MDSM) et le DSMA multi-fréquence (MDSMA). Enfin, notre approche est étendue aux problèmes de diffraction électromagnétique inverse 3D pour lesquels le choix de la polarisation du dipôle de test est un paramètre clé. De par notre approche analytique, ce choix peut être effectué sur la base de la polarisation du champ incident. / The non-iterative imaging problem within the inverse electromagnetic scattering framework using the direct sampling method (DSM) is considered. Thanks to the combination of the asymptotic expression of the scattered near-field or far-field and of the small obstacle hypothesis the analytical expressions of the DSM indicator function are presented in various configurations such as 2D/3D configurations and/or mono-/multi-static configurations and/or limited-/full-view case and/or mono-/multi-frequency case. Once the analytical expression obtained, its structure is analyzed and improvements proposed. Our approach is validated using synthetic data and experimental ones when available. First, the mathematical structure of DSM at a fixed frequency in 2D various scattering problems is established allowing a theoretical analysis of its efficiency and limitations. To overcome the known limitations an alternative direct sampling method (DSMA) is proposed. Next, the multi-frequency case is investigated by introducing and analyzing the multi-frequency DSM (MDSM) and the multi-frequency DSMA (MDSMA).Finally, our approach is extended to 3D inverse electromagnetic scattering problems for which the choice of the polarization of the test dipole is a key parameter. Thanks to our analytical analysis it can be made based on the polarization of the incident field.

Nous étudions des problèmes NP-difficiles portant sur les graphes contenant des blocages.Nous traitons les problèmes de coupes du point de vue de la complexité paramétrée. La taille p de la coupe est le paramètre. Étant donné un ensemble de sources {s1,...,sk} et une cible t, nous proposons un algorithme qui construit une coupe de taille au plus p séparant au moins r sources de t. Nous nommons ce problème NP-complet Partial One-Target Cut. Notre algorithme est FPT. Nous prouvons également que la variante de Partial One-Target Cut, où la coupe est composée de noeuds, est W[1]-difficile. Notre seconde contribution est la construction d'un algorithme qui compte les coupes minimums entre deux ensembles S et T en temps $2^{O(plog p)}n^{O(1)}$.Nous présentons ensuite plusieurs résultats sur le ratio de compétitivité des stratégies déterministes et randomisées pour le problème du voyageur canadien.Nous prouvons que les stratégies randomisées n'utilisant pas de mémoire ne peuvent pas améliorer le ratio 2k+1. Nous apportons également des éléments concernant les bornes inférieures de compétitivité de l'ensemble des stratégies randomisées. Puis, nous étudions la compétitivité en distance d'un groupe de voyageurs avec et sans communication. Enfin, nous nous penchons sur la compétitivité des stratégies déterministes pour certaines familles de graphes. Deux stratégies, avec un ratio inférieur à 2k+1 sont proposées: une pour les graphes cordaux avec poids uniformes et l'autre pour les graphes où la taille de la plus grande coupe minimale séparant s et t est au plus k. / We study NP-hard problems on graphs with blockages seen as models of networks which are exposed to risk of failures.We treat cut problems via the parameterized complexity framework. The cutset size p is taken as a parameter. Given a set of sources {s1,...,sk} and a target $t, we propose an algorithm which builds a small edge cut of size p separating at least r sources from t. This NP-complete problem is called Partial One-Target Cut. It belongs to the family of multiterminal cut problems. Our algorithm is fixed-parameter tractable (FPT) as its execution takes $2^{O(p^2)}n^{O(1)}$. We prove that the vertex version of this problem, which imposes cuts to contain vertices instead of edges, is W[1]-hard. Then, we design an FPT algorithm which counts the minimum vertex (S,T)-cuts of an undirected graph in time $2^{O(plog p)}n^{O(1)}$.We provide numerous results on the competitive ratio of both deterministic and randomized strategies for the Canadian Traveller Problem. The optimal ratio obtained for the deterministic strategies on general graphs is 2k+1, where k is a given upper bound on the number of blockages. We show that randomized strategies which do not use memory cannot improve the bound 2k+1. In addition, we discuss the tightness of lower bounds on the competitiveness of randomized strategies. The distance competitive ratio for a group of travellers possibly equipped with telecommunication devices is studied. Eventually, a strategy dedicated to equal-weight chordal graphs is proposed while another one is built for graphs with small maximum (s,t)-cuts. Both strategies outperform the ratio 2k+1.

Le travail que nous présentons dans cette thèse porte sur le problème d'affectation dans une place de marché de prospects Internet. Plus précisément, ce travail a pour ambition de répondre à la problématique de l'adéquation de l'offre et de la demande, dans un contexte caractérisé par des flux continus faisant évoluer en temps réel l'ensemble des offres disponibles et les demandes à satisfaire. Pour ce faire, nous proposons dans un premier temps un modèle mono-période qui optimise le problème d'affectation à un instant donné et en considérant une seule période de temps, tout en permettant la prise en compte instantanée des nouvelles offres et demandes et leur adéquation en temps réel. Ce modèle permet d'optimiser deux objectifs à savoir: la maximisation du chiffre d'affaires et la satisfaction des clients.Par la suite nous proposons d'étendre ce modèle sur plusieurs périodes de temps futures afin de prendre en compte l'aspect temps réel de l'activité de la place de marché et donc le fait que des flux continus font évoluer en temps réel l'ensemble des offres et des demandes. L'objectif étant de tirer profit de la connaissance concernant cette évolution, par le biais de l'intégration d'un modèle de prévision dans un modèle d'optimisation multi-période.Ainsi, nous proposons un modèle d'optimisation multi-période permettant d'envisager à un instant donné des affectations sur plusieurs périodes de temps futures afin de réaliser les meilleures affectations possibles. Aussi, nous proposons un modèle de prévision des nouveaux flux tout en considérant les caractéristiques du modèle d'optimisation multi-période.Construire un modèle de prévision nécessite de définir les données à prévoir avant d'envisager toute méthode de prévision. En d'autres termes, nous devons choisir les paramètres du modèle de prévision, à savoir: les données historiques appropriées, le pas de temps de la prévision ainsi que l'horizon de la prévision. Le défi consiste donc à définir les paramètres du modèle de prévision qui conviendront au fonctionnement du modèle de l'optimisation multi-période.Par ailleurs, une des caractéristiques de la place de marché est la temporalité de son système. Ainsi, nous proposons un algorithme assurant l'aspect temps réel et donc le fait que les affectations s'effectuent toutes les minutes. L'algorithme que nous proposons fonctionne de manière continue à longueur de journée en optimisant à chaque instant l'adéquation offre/demande de prospects Internet tout en considérant instantanément les flux continus de prospects Internet ainsi que la mise à jour régulière de la demande Enfin, pour mettre en évidence l'efficacité et les bénéfices que la place de marché peut en tirer par l'utilisation des modèles et de l'algorithme proposés, nous avons mené des tests et différentes expérimentations sur des données réelles. Ces tests nous ont permis de valider nos travaux et d'évaluer la qualité des résultats obtenus.L'objectif de ce travail est double, d'une part, donner un cadre solide et formel pour répondre à la problématique de la place de marché de prospects Internet. D'autre part, le cadre proposé devrait être aussi générique que possible afin de résoudre tout autre problème analogue à celui de la place de marché de prospects Internet. / The work that we present in this thesis focuses on the assignment problem in a marketplace of Internet prospects. More precisely, this work aims to address the problem of matching offers and demands in a context characterized by a continuous flows. These latter evolve inreal time the set of available offers and demands to satisfy. To do this, we propose initially a mono-period model which optimizes the assignment problem at a given instant and taking into account asingle period of time while allowing the instantaneous consideration of new offers and demands and their adequacy in real time. This model considers two objectives to optimize, namely: maximization of turnover as well as clients satisfaction.Thereafter, we propose to extend this model over several future time periods in order to take into account the real time aspect of the marketplace activity and so the fact that a continuous flows evolve in real time the set of offers en demands. The objective is to take advantage of knowledge about this evolution, through the integration of a forecasting model in a multi-period optimization model. Thus,we propose a multi-period optimization model for considering at agiven instant assignments over several future time periods. Also, we propose a forecasting model for new flows while considering the characteristics of the multi-period optimization model.Building a forecasting model requires defining the data before considering any forecasting method. In other words, we have to choose the parameters of the forecasting model, namely the appropriate historical data, the forecasting time step and the forecasting horizon. The challenge is to define the parameters of the forecasting model which agree with the functioning the multi-period optimization model.Furthermore, a feature of the marketplace is the temporality of its system. Thus, we propose an algorithm ensuring real-time aspect and so the fact that assignments are made every minute. The proposed algorithm works continuously all day long while optimizing every instant the offer/demand adequacy of Internet prospects and instantly considering the continuous flux of Internet prospects as well as the regular updating demand. Finally, in order to show the efficiency and the benefits that the marketplace can reap by the use of the proposed models, we conducted tests and various experiments on real data. These tests have allowed us to validate the proposed models and evaluate the quality of the results.The aim is twofold, giving a strong and formal framework to address the issue of the marketplace of Internet prospects but also proposing a generic framework to solve any problem similar to that of the marketplace of Internet prospects.

Un composant électronique dissipe de la chaleur. L'optimisation « thermique » de la conception des systèmes électroniques ainsi que leur durée d'activation ou de désactivation devient alors nécessaire pour limiter les températures. Il faut donc pouvoir prédire finement et rapidement l'évolution thermique d'un composant pris dans son environnement pour différents scénarios d'utilisation. Les simulations classiques types éléments finis étant trop coûteuses en temps de calcul pour des ensembles complexes, il est nécessaire de réduire la taille du modèle. Les méthodes modales consistent à rechercher la solution sous la forme d'une somme pondérée de champs élémentaires, ces derniers étant appelés modes. Ces modes sont calculés en résolvant numériquement un problème aux valeurs propres. Si ces méthodes ont fait leur preuve pour des composants élémentaires, elles se révèlent inopérantes pour des systèmes comportant plusieurs dizaines de composants placés sur un circuit imprimé.La méthode de sous-structuration modale est une extension des méthodes modales classiques permettant de dépasser ces limitations. Il s'agit de décomposer le système en entités élémentaires (les sous-structures), de calculer les modes de chacune de ces entités, puis de les rassembler pour résoudre le problème d'origine. Des travaux préliminaires ont montré que cette approche est pertinente au premier niveau (composant électronique). On envisage lors de cette thèse d'étendre ces principes aux niveaux supérieurs.La finalité industrielle du présent travail est de simuler à l'aide d'un modèle réduit le comportement thermique d'une carte électronique (circuit imprimé et plusieurs composants implantés). Ce travail peut ouvrir la voie pour l'industriel à la modélisation de systèmes multi-modules. / An electronic component heats. Thermal optimization of the design of electronic packages and of their activation and de-activation duration is essential to cap the temperatures reached. Thus we have to be able to finely and quickly predict the thermal evolution of a component set in its surroundings for multiples scenarios of use. Classical simulations, like finite elements ones, ate too costly in terms of computing time for complex packages, we have to reduce the size of the model. Modal methods consist in seek the solution as a weighted sum of elementary fields, labelled modes. These modes are computed by solving eigenvalue problems. But these methods don't work for packaging containing dozens of components on a printed circuit board.The modal sub-structuring method is an extent of classical modal methods used to overcome their limitations. The principle is to disassemble the system into elementary entities (the sub-structures), to compute the modes of each of these entities and to reassemble them to solve the original problem. Preliminary work has shown the relevance of this method on the first level (electric component). The thesis is aimed to extend these principles to superior levels. The industrial purpose of this work is to simulate, thanks to a reduced model, the thermal behavior of an electronic card.Beside the industrial aspect, this work raises fundamental issues like the definition of the junction conditions between the sub-structures in the modal space and the adaptation of the reducing technique of the sub-structures in view of their pairing.The thesis will give answers to these questions using an electronic card as a study support.This work could pave the way of the industrial for the modeling of multi-modules systems.

Des nombreuses industries composites cherchent à étendre le champ d'application des composites structuraux à fibres continues pour d'autre marché que l'aéronautique. Être compétitif sur ces marchés potentiels, tel l'automobile, implique de se conformer à des contraintes différentes; de coût, de temps de mise en œuvre, de trace écologique. Dans ce cadre les résines thermodurcissables sont remplacées par des résines thermoplastiques permettant des temps de cycle cours. Ces temps de cycle cours favorisent l'apparition de défauts potentiellement important et une question récurrente dans ce cadre est: Comment traiter des défauts? Un des aspects de cette question est celui de la détection et de la caractérisation des défauts. L'approche actuelle est celle des techniques non destructives. Celles ci sont longues, coûteuses et complexes et apparaissent donc mal adaptées aux contraintes de coûts et de temps caractéristique de la plupart des produits grands diffusions. Ce problème a motivé ce travail de thèse: est-il possible de détecter et d'estimer l'effet des défauts sans avoir recours à des techniques d'essais non destructifs complexes et coûteuses? Une réponse acceptable pourrait conduire à moins de précision, mais devrait fournir des informations quantitatives suffisantes pour les applications. La voie étudiée dans cette thèse est celle de l'exploitation par approches inverse d'essais mécaniques statiques suivis par mesure de champs par corrélation d'images numériques. Seuls la localisation et la caractérisation de grands défauts est visée. Des essais de flambement ont été choisis en raison de leur sensibilité supposée aux défauts. Parmi les approches inverses, nous nous sommes concentrés sur la méthode de l'erreur en relation de comportement modifiée (MCRE). En effet cette méthode a, par le passé, montrée de très bonnes propriétés de localisation dans le cas d'essais de vibrations couvrant plusieurs fréquences propres. En vue d'obtenir une formulation simple et rapide nous avons privilégié une exploitation approchée des essais par l'intermédiaire d'une approche linéarisée du flambage. Une extension de la MCRE dans ce cadre a été proposée. Cette formulation pose, notamment la difficulté de traiter des résultats expérimentaux qui se présentent non pas sous la forme d'une réponse de flambage pure mais, en raison des défauts géométriques, d'une réponse non-linéaire dés le début des essais. Pour essayer de contourner cette difficulté une exploitation des essais au moyen du diagramme de Southwell a été utilisée. Elle permet, au moins pour des éprouvettes élancées, de déterminer la charge critique théorique d'une éprouvette sans défauts géométriques mais avec défauts matériels. La stéréo corrélation d'images numériques (StereoDIC) est exploitée pour reconstruire la déformée la forme de l'échantillon pendant le test. Les intérêts et les limites de la méthodologie sont discutés sur la base d'essais numériques et l'essai flambage est comparé aux essais de traction, flexion ou de vibration. Il est montré que l'exploitation d'essais de flambage par l'approche proposée est efficace au moins dans le cas d'imperfections géométriques modérées. Finalement la méthode est exploitée dans le cas d'essais expérimentaux à la fois pour un spécimen presque parfait et pour une pièce défectueuse, où une zone d'ondulation de la fibre est introduite. Les résultats obtenus sont encourageants. / Composite materials are nowadays extending their operational field to industrial applications other than aeronautics. New potential markets, such as automotive, imply the need to comply with different constraints; reduced cost and production time become more binding, taking the lead over the complete absence of defects. The drawback to fast automatized procedure is the higher defectiveness of the components produced, a deeper control of the part is therefore needed. Non-destructive techniques are expensive both in terms of cost and time and therefore the main question we tried to answer in this thesis is: is it possible to detect and estimate the effect of defects without resorting to the complex and time-consuming NDT techniques? An acceptable answer may potentially lead to a lower precision but should guarantee sufficient quantitative information for these applications. The thesis aims at exploring possibilities to use classical mechanical test combined with Digital Image correlation and inverse procedure to localize and characterized possible (large) defects. Buckling tests have been chosen at first due their supposed sensitivity to defects. Among the possible inverse technique, we have chosen to extend the so-called Modified Error in Constitutive Relation to the case of buckling because, in the case of vibration tests performed with several frequencies, the MCRE proved to have very good localization properties. The dedicated formulation of the MCRE for linearized buckling requires a post-processing of the non-linear experimental results. The Southwell plot is here employed to reconstruct the eigenvalue, the critical load, of the equivalent eigenvalue problem (i.e. the solution of the problem with material defect and no geometrical ones) and the Stereo Digital Image Correlation (StereoDIC) is exploited to reconstruct the deformed shape of the specimen during the test, used as mode. The interests and limits of the methodology are discussed notably through the comparison of numerical results using the MCRE in case of traction, flexion or vibration tests. It is shown that the linearized buckling based MCRE technique proves well for pseudo-experimental measurements at least for moderate geometrical imperfections. In addition first experiments have been performed; the defects are characterized from real experimental specimens, both for a nominally perfect specimen and for a defective one, where a zone of fibre waviness is induced. Stereo Digital Image Correlation (StereoDIC) is exploited to reconstruct the deformed shape of the specimen during the test, this shape being used as an approximation of the buckling mode. While on the first one no defects are detected, on the flawed specimen the localized area is in reasonable agreement with the area affected by fibre undulations.

Le caractère prédictif des simulations numériques faites pour dimensionner une structure dépend directement de la précision avec laquelle sont introduites les conditions aux limites imposées en service à la structure. Dans le cas d’une roue d’aéronef, les chargements appliqués par les différents pneumatiques qui peuvent être montés sur celle-ci lors des manœuvres au sol de l’aéronef jouent un rôle crucial dans la précision du modèle numérique. Cependant, ces chargements sont complexes et mal connus. Les charges globales appliquées à l’interface pneu-piste sont transférées à la roue au niveau de l’interface pneu-jante grâce au pneumatique, qui est un composant intermédiaire sophistiqué que ne maîtrise pas le manufacturier de roue. La détermination des conditions aux limites directement appliquées à la roue est donc particulièrement difficile et nécessite de faire des hypothèses sur le comportement en déformation du pneumatique. L’approche proposée dans le cadre de ces travaux de thèse consiste à identifier les chargements induits par le pneumatique sur la roue via la mesure de la déformée de cette dernière pour les différents cas de charge envisagés. L’objectif est de permettre au concepteur de la roue de mieux comprendre et de modéliser l’interaction entre le pneumatique et la roue afind’obtenir des simulations numériques plus prédictives. Pour ce faire, une paramétrisation objective des chargements à l’interface pneu-jante, aussi robuste et compacte que possible, est tout d’abord définie. Des mesures non-intrusives par corrélation d’images numériques (CIN) et jauges d’extensométrie, réalisées lors d’un post-doctorat antérieur à ces travaux de thèse, sont ensuite utilisées pour calibrer les paramètres recherchés. Une procédurede recalage de modèle par éléments finis est notamment mise en œuvre. Enfin, la problématique du placement optimal de capteurs est abordée afin de définir une instrumentation permettant de minimiser les incertitudes sur les paramètres à identifier. / The predictive character of numerical simulations run to design a structure critically depends on the accuracy with which the boundary conditions prescribedon the structure are introduced. For aircraft wheel manufacturers, the loadings applied to the wheel during ground maneuvering by various tires that are mounted play an important role. However, they are hardly known apart from the resultant force between the ground and the tire. Aircraft wheel manufacturers do not control the tire, which is a complex intermediate component, but must still work with it to design their products. Because tire-ground loads are transmitted to the wheel through the tire at the tire-rim interface, assumptions on the deformation behavior of the tire are to be made to determine the correct applied loading to the wheel and many experiments are often requiredto evaluate the wheel structural response. The knowledge of tire-rim interface loadings would thus provide an invaluable help to shorten aircraft wheel design processes. To tackle this challenge, an inverse identification procedure of tire-rim loadings for several cases is proposed herein. The aim is to identify the loadings applied by a tire on an aircraft wheel via the measurement of thewheel deformation and to allow the wheel manufacturer to better understand and model the interaction between the wheel and the tire. First, an objective parameterization of tire-rim loadings, which is as robust and compact as possible, is defined. Then, non-intrusive measurements (e.g., displacement fields obtained by Digital Image Correlation analyses, strains at gauge locations) obtained during a previous postdoctoral research are used to calibrate the loading parameters. A finite element model updating algorithmis used to solve this inverse problem. Last, the optimal sensor placement problem is considered to define an instrumentation that yields the most accurate estimâtes of the loading parameters.

La compétence à résoudre des problèmes mathématiques est l’une des compétences à développer en mathématique chez les élèves de niveau primaire. Cette compétence représentant généralement un défi pour ceux-ci, nous nous intéressons au rôle des habiletés sociales des élèves (Goldstein et Mcginnis, 1997; Hanin et Van Nieuwenhoven, 2018), dans son développement. Ainsi, pour la phase d’expérimentation, nous avons proposé cinq situations-problèmes à résoudre à deux sous-groupes de quatre élèves de 10 ans. Ces situations-problèmes ont d’abord été travaillées de façon individuelle. Les interactions entre les élèves de chaque équipe ont été enregistrées et transcrites en verbatim pour être analysées. Des grilles d’observation des manifestations des différents types d’habiletés sociales sont venues compléter cette étude. L’analyse des interactions, des grilles et des productions tend à montrer que les habiletés sociales de type organisationnel, fonctionnel, affectif et social, évoluent de façon plus ou moins étroite avec les productions produites par les membres des deux groupes. / One of the skills to be developed in mathematics for elementary school students is the skill of solving mathematical problems. As this skill generally represents a challenge for them, we are interested in the role of students' social skills (Goldstein and Mcginnis, 1997; Hanin and Van Nieuwenhoven, 2018), in its development. Thus, for the experimental phase, we proposed five problem situations to solve to two subgroups of four 10-year-old students. These problem situations were first worked on an individual basis. The interactions between the students of each team were recorded and transcribed in verbatim for analysis. Observation grids of the manifestations of the different types of social skills supplemented this study. The analysis of interactions, grids and productions tend to show that social skills of an organizational, functional, emotional and social type, evolve more or less closely with the productions produced by the members of the two groups.

Cette thèse présente une analyse de la compétence de résolution collaborative de problèmes des futur(e)s enseignant(e)s de l’enseignement primaire dans un contexte de robotique pédagogique. Au moment où l’environnement quotidien de l’être humain est de plus en plus marqué par la présence d’avancées technologiques telles que l’intelligence artificielle ou la robotique, de nouvelles compétences doivent être développées ou améliorées chez les citoyens. D’une part, la résolution collaborative de problèmes est identifiée dans la littérature scientifique comme une compétence fondamentale du XXIe siècle. D’autre part, la robotique pédagogique, soit l’intégration pédagogique des technologies robotiques dans le but de développer des compétences ou d’atteindre des objectifs d’apprentissage, s’intègre dans les écoles primaires au Québec et, donc, dans la formation initiale des enseignant(e)s de l’enseignement primaire. Ainsi, nous avons cherché à analyser la manière dont se déroule la résolution collaborative de problèmes dans une activité de robotique pédagogique réalisée par de futur(e)s enseignant(e)s de l’enseignement primaire. Pour y parvenir, nous avons mobilisé une équipe constituée de quatre futur(e)s enseignant(e)s, inscrits en troisième année du baccalauréat en éducation au préscolaire et en enseignement au primaire, qui suivent le cours d’exploitation pédagogique de technologies de l’information et de la communication au primaire et au préscolaire. Ils ont participé à deux activités : une activité de robotique pédagogique et une session de laboratoire du changement. Les assises théoriques de notre étude relèvent de la théorie de l’apprentissage expansif et plus particulièrement de l’agentivité transformatrice. Le cadre d’investigation est constitué de la robotique pédagogique et de la matrice de résolution collaborative de problèmes dérivant de celle de l’Organisation pour la Coopération et le Développement Économique (2013) et mobilisée dans le cadre du Programme international pour le suivi des acquis des élèves (2015). Nous avons réalisé une recherche qualitative. Cette méthodologie de recherche repose, d’une part, sur le laboratoire du changement et, d’autre part, sur le croisement entre la lecture historicoculturelle et le cadre cognitif d’une activité de robotique pédagogique. L’analyse de l’activité de robotique pédagogique selon les actions de la théorie de l’apprentissage expansif, nous a conduit à identifier six actions : questionnement, analyse empirique et historique, modélisation de nouvelles pratiques, examen du nouveau modèle, implémentation du nouveau modèle et réflexion sur le processus. Grâce à l’analyse qualitative de cette activité de robotique pédagogique selon la matrice de résolution collaborative de problèmes, nous avons décrit les différentes actions de l’apprentissage expansif précédemment identifiées. Les participants ont déclaré avoir rencontré plusieurs difficultés liées à la résolution collaborative de problèmes, telles que l’ajustement de son implication tout au long de l’activité et l’adaptation aux méthodes de travail des autres membres de l’équipe. En ce qui concerne l’agentivité transformatrice, le type d’expressions les plus représentées s’avère la résistance, car les participants vivaient souvent des situations conflictuelles. La méthode d’analyse que nous avons développée pour étudier la division du travail nous a permis d’identifier des unités de travail émergentes et deux formes d’organisations de l’équipe : consciente et inconsciente. Cette thèse documente donc la résolution collaborative de problèmes dans une activité de robotique pédagogique et présente un cadre innovateur pour l’analyse du développement de cette compétence. Mots-clés : résolution collaborative de problèmes, problème complexe, robotique pédagogique, évaluation. / This thesis presents an analysis of the collaborative problem solving skills of future primary school teachers in an educational robotics context. Nowadays, our daily lives are increasingly marked by the presence of technological advances like artificial intelligence or robotics. Hence, 21st century citizens must develop or improve on new skills. On the one hand, collaborative problem solving is identified in the scientific literature as a core competency of the 21st century. On the other hand, educational robotics, which is the pedagogical integration of robotic technologies to develop skills or to achieve learning objectives, is increasingly integrated into primary schools’ curricula in Quebec and in the initial training of primary school teachers. Thus, our aim was to understand how collaborative problem solving takes place in an educational robotics activity carried out by future primary school teachers. To achieve this, we mobilized a team of four future primary school teachers. They are enrolled in the third year of the Bachelor in Early Childhood and Elementary Education. They attend a course on the pedagogical use of information and communication technologies at preschool and primary school levels. They participated in two activities: the first being an educational robotics activity and the second, a Change Laboratory. The theoretical framework of our study is made up of the theory of expansive learning and the transformative agency. The investigation framework is made up of educational robotics and the matrix of collaborative problem solving skills derived from OECD (2013) and used in Programme for International Student Assessment (2015). We carried out a qualitative research. The research methodology was based on the Change Laboratory and the crossing of a historical-cultural reading and a cognitive framework of an educational robotics activity. The analysis of the educational robotics activity using the actions of the theory of expansive learning, led to the identification of six actions: questioning, empirical and historical analysis, modeling of new practices, examination of the new model, implementation of the new model and reflection on the process. The qualitative analysis of this educational robotics activity using the matrix of collaborative problem solving made it possible to describe the various actions of expansive learning previously identified. The participants reported having encountered several difficulties related to collaborative problem solving such as balancing their involvement throughout the activity and adapting to the working methods of other team members. As far as transformative agency is concerned, resistance is the most represented type of expressions. This implies that participants were more in conflict situations. The analytical method we developed to study the division of labour enabled us to identify emerging work units and two forms of team organisations namely the voluntary organisation and the involuntary organisation. This thesis documents collaborative problem solving in an educational robotics activity and presents an innovative framework for the analysis of this skill. Keywords: collaborative problem solving, complex problem, educational robotics, assessments.