在壽命檢測試驗中，當我們因故或基於實驗上的方便無法連續觀察檢驗產品時，可以採用區間設限方式進行試驗，此外，對於許多長壽命的零件與產品，我們很難在試驗結束之前觀測到足夠的試驗單位死亡個數，此時可以採用加速壽命試驗的方式進行試驗，此種試驗方法可使受測的試驗單位提早故障，以有效地減少試驗所需的時間，並達到縮減成本的目的。本論文結合逐步應力加速試驗、型一設限以及區間設限，探討當產品壽命服從Rayleigh分配時，如何建立壽命檢驗計畫，在給定生產者風險與消費者風險下，求出壽命檢驗計畫所需的最小樣本數，以及判定貨批是否接受的壽命檢定臨界值，並將以上結果編製成表，以利實務界使用。 / In life test experiment we use interval censoring to complete it when we can not inspect the experiment units continuously due to some accidents or for convenience. Furthermore, it is difficult to obtain enough units of breakdown products for many long life components and products. At this moment we can adopt step-stress life test to proceed the experiment. Using this method we can make the test units breakdown early for reducing the time test needed effectively and save prime cost. In this thesis, acceptance sampling plans are established for Rayleigh lifetime data under step-stress and type I interval censoring scheme. The minimum sample sizes and the corresponding critical values of lifetime needed for test plans are found. Some tables are provided for the use of the proposed test plans.

Ad hoc network is intrinsically autonomous and self-configuring network that does not require any dedicated centralized management. For specialized applications such as, military operations, search-and-rescue missions, security and surveillance, patient monitoring, hazardous material monitoring, 4G (4th Generation) coverage extension, and rural communication; ad hoc networks provide an intelligent, robust, flexible and cost effective solution for the wireless communication needs. As in centralized wireless systems, ad hoc networks are also expected to support high data rates, low delays, and large node density in addition to many other QoS (Quality of Service) requirements. However, due to unique ad hoc network characteristics, spectrum scarcity, computational limit of current state-of-the-art technology, power consumption, and memory; meeting QoS requirements is very challenging in ad hoc networks. Studies have shown cross layer to be very effective in enhancing QoS performance under spectrum scarcity and other constraints. In this dissertation, our main goal is to enhance performance (e.g., throughput, delay, scalability, fairness) by developing novel cross layer techniques in single-hop single channel general ad hoc networks. Our dissertation mainly consists of three main sections. In the first section, we identify major challenges intrinsic to ad hoc networks that affect QoS performance under spectrum constraint (i.e., single channel). In the later parts of the dissertation, we investigate and propose novel distributed techniques for ad hoc networks to tackle identified challenges. Different from our main goal, albeit closely related; in the first section we propose a conceptual cross layer frame work for interaction control and coordination. In this context, we identify various functional blocks, and show through simulations that global and local perturbations through parametric correlation can be used for performance optimization. In the second section, we propose MAC (Medium Access Control) scheduling approaches for omni-directional antenna environment to enhance throughput, delay, scalability and fairness performance under channel fading conditions. First, we propose a novel cooperative ratio-based MAC scheduling scheme for finite horizon applications. In this scheduling scheme, each node cooperatively adapts access probability in every window based on its own and neighbors` backlogs and channel states to enhance throughput, scalability and fairness performance. Further, in the second section, we propose two novel relay based MAC scheduling protocols (termed as 2rcMAC and IrcMAC) that make use of relays for reliable transmission with enhanced throughput and delay performance. The proposed protocols make use of spatial diversity due to relay path(s) provided they offer higher data rates compared to the direct path. Simulation results confirm improved performance compared to existing relay based protocols. In the third section, we make use of directional antenna technology to enhance spatial reuse and thus increase network throughput and scalability in ad hoc networks. In this section, we introduce problems that arise as a result of directional communication. We consider two such problems and propose techniques that consequently lead to throughput, delay and scalability enhancement. Specifically, we consider destination location and tracking problem as our first problem. We propose a novel neighbor discovery DMAC (Directional MAC) protocol that probabilistically searches for the destination based on elapsed time, distance, average velocity and beam-width. Results confirm improved performance compared to commonly used random sector and last sector based directional MAC protocols. Further, we identify RTS/CTS collisions as our second problem which leads to appreciable throughput degradation in ad hoc networks. In this respect, we investigate and propose a fully distributed asynchronous polarization based DMAC protocol. In this protocol, each node senses its neighborhood on both linear polarization channels and adapts polarization to enhance throughput and scalability. Throughput and delay comparisons against the basic DMAC protocol clearly show throughput, scalability and delay improvements.

Le contrôle non destructif (CND) par émission acoustique (EA) est utilisé dans un grand nombre de domaines tels l'énergie nucléaire, le secteur pétrolier et gazier, le génie civil ou l'industrie mécanique afin de vérifier l'intégrité des structures sous contrainte. Selon le rapport entre la longueur d'onde et l'épaisseur de la structure, l'énergie libérée par un défaut sous contrainte peut se propager sous forme d'ondes guidées (cas des structures minces) ou sous forme d'onde de Rayleigh (cas des structures épaisses). L'analyse des signaux issus de cette méthode ultrasonore " passive " présente des difficultés liées principalement à la complexité des signaux typiquement mesurés. L'objectif de la thèse est de développer des modèles permettant la simulation d'expériences de CND par EA dans le cas des structures épaisses ou minces. Les modèles développés sont basés sur un couplage entre un modèle de source d'EA, un modèle de propagation des ondes et un modèle de capteur d'EA. Dans le cas des structures épaisses, deux modèles 2D (concernant le contrôle de pièces de surface plane et cylindrique) et un modèle 3D (surface plane) ont été développés afin de prédire le signal correspondant à l'onde de Rayleigh émise par un défaut sous contraintes. Concernant les structures minces, un modèle 2D a été développée permettant de prédire le signal correspondant aux modes guidés émis par une fissure sous contrainte. Plusieurs études paramétriques ont été menées afin de définir l'influence des différentes données d'entrée des modèles sur les signaux d'EA et ainsi aider à l'interprétation des contrôles par EA.

Plane-layer geometry convection models remain useful for modelling planetary mantle dynamics however they yield significantly warmer mean temperatures than spherical shell models. For example, in a uniform property spherical shell with the same radius ratio, f, as the Earth's mantle; a bottom heating Rayleigh number, Ra, of 10^7 and a nondimensional internal heating rate, H, of 23 (arguably Earth-like values) are insufficient to heat the mean temperature, θ, above the mean of the non-dimensional boundary value temperatures (0.5), the temperature in a plane-layer model with no internal heating. This study investigates the impact of this geometrical effect in convection models featuring uniform and stratified viscosity. To address the effect of geometry, heat sinks are implemented to lower the mean temperature in 3D plane-layer isoviscous convection models. Over 100 models are analyzed, and their mean temperatures are used to derive a single equation for predicting θ, as a function of Ra, H and f in spherical and plane-layer systems featuring free-slip surfaces. The inclusion of first-order terrestrial characteristics is introduced to quantitatively assess the influence of system geometry on planetary scale simulations. Again, over 100 models are analyzed featuring a uniform upper mantle viscosity and a lower mantle viscosity that increases by a factor of 30 or 100. An effective Rayleigh number, Raη, is defined based on the average viscosity of the mantle. Equations for the relationship between θ, Raη, and H are derived for convection in a spherical shell with f = 0.547 and plane-layer geometries. These equations can be used to determine the appropriate heating rate for a plane-layer convection model to emulate spherical shell convection mean temperatures for effective Rayleigh numbers comparable to the Earth’s value and greater. Comparing cases with the same H and Raη, the increased lower mantle viscosity amplifies the mismatch in mean temperatures between spherical shell and plane-layer models. These findings emphasize the importance of adjusting heating rates in plane-layer geometry models and have important implications for studying convection with temperature-dependent parameters in plane-layer systems. The findings are particularly relevant to the study of convection in super-Earths where full spherical shell calculations remain intractable.

Plane-layer geometry convection models remain useful for modelling planetary mantle dynamics however they yield significantly warmer mean temperatures than spherical shell models. For example, in a uniform property spherical shell with the same radius ratio, f, as the Earth's mantle; a bottom heating Rayleigh number, Ra, of 10^7 and a nondimensional internal heating rate, H, of 23 (arguably Earth-like values) are insufficient to heat the mean temperature, θ, above the mean of the non-dimensional boundary value temperatures (0.5), the temperature in a plane-layer model with no internal heating. This study investigates the impact of this geometrical effect in convection models featuring uniform and stratified viscosity. To address the effect of geometry, heat sinks are implemented to lower the mean temperature in 3D plane-layer isoviscous convection models. Over 100 models are analyzed, and their mean temperatures are used to derive a single equation for predicting θ, as a function of Ra, H and f in spherical and plane-layer systems featuring free-slip surfaces. The inclusion of first-order terrestrial characteristics is introduced to quantitatively assess the influence of system geometry on planetary scale simulations. Again, over 100 models are analyzed featuring a uniform upper mantle viscosity and a lower mantle viscosity that increases by a factor of 30 or 100. An effective Rayleigh number, Raη, is defined based on the average viscosity of the mantle. Equations for the relationship between θ, Raη, and H are derived for convection in a spherical shell with f = 0.547 and plane-layer geometries. These equations can be used to determine the appropriate heating rate for a plane-layer convection model to emulate spherical shell convection mean temperatures for effective Rayleigh numbers comparable to the Earth’s value and greater. Comparing cases with the same H and Raη, the increased lower mantle viscosity amplifies the mismatch in mean temperatures between spherical shell and plane-layer models. These findings emphasize the importance of adjusting heating rates in plane-layer geometry models and have important implications for studying convection with temperature-dependent parameters in plane-layer systems. The findings are particularly relevant to the study of convection in super-Earths where full spherical shell calculations remain intractable.

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La sismique pétrolière est un domaine d'innovation continue depuis plus d'un siècle. Une part non négligeable des études concerne la séparation des différentes ondes se propageant dans le milieu exploré, en particulier les ondes de surface. A petite profondeur, les ondes de surfaces servent à la tomographie. Bien les connaître et les modéliser permet d'imager la proche surface. Quand la prospection est tournée vers les grandes profondeurs - soit 95% de l'industrie géophysique - ces ondes masquent les ondes de volume qui contiennent les informations sur les couches profondes. Il est donc fondamental de pouvoir s'en affranchir et l'étape de séparation est des plus importantes. Les ondes de surface peuvent cependant être utilisées pour une meilleure connaissance de la proche surface, ce qui permet d'en déduire après coup des paramètres utilisables pour améliorer l'imagerie en profondeur. La recherche s'est renouvelée dans ce domaine du fait de l'impulsion récente donnée par l'imagerie sismique passive à partir du bruit sismique ambiant ou la mise en place de nouvelles géométries d'acquisition. En parallèle, l'étude des champs pétroliers existants pour une meilleure exploitation tend à se développer dans l'industrie. La maîtrise de l'imagerie 4D (3 dimensions d'espace + le temps, appliqués à la surveillance de réservoir) devient dès lors une activité clé pour la recherche dans laquelle les variations des paramètres du sous-sol sont estimées. Le travail de thèse réalisé est issu des constatations suivantes : - En dépit de travaux très riches, les ondes de surface représentent encore un sujet d'investigation important en exploration géophysique. - Les expérimentations à l'échelle du laboratoire restent relativement peu usitées en géophysiques, en particuliers pour des études impliquant un grand nombre de points de mesure. La première partie de la thèse a permis de valider un environnement de laboratoire adapté à l'étude des ondes de surfaces, en particulier la mise en évidence d'un mélange " ondes de surface - ondes de volume " analogue à celui rencontré lors d' acquisitions terrestres. Ceci a pu être réalisé grâce à des gels d'Agar-agar de forte densité et la mise en place d'une chaine d'acquisition automatisée impliquant des réseaux de sources et de récepteurs denses. Une deuxième partie a permis de séparer les ondes de surface et les ondes de volume à l'aide de traitement d'antennes. Après séparation des ondes, il devient possible de suivre leurs variations de temps d'arrivées en présence de modification du milieu en surface et/ou en profondeur comme dans le cas d'une surveillance de réservoir en sismique pétrolière (4D). Une étude 4D complète a donc été réalisée, permettant de suivre non seulement les variations de temps d'arrivées mais également d'amplitude et de directions de départ et d'arrivées des ondes. Une méthode pour compenser les variations de vitesses parasites de la proche surface à été développée. Cette étude a été complétée par une étude issue de données terrains. Les profils de vitesse rencontrés sur le terrain font état de vitesses relativement faibles en surface. La conséquence en est que les différentes ondes de volume issues de la profondeur arrivent avec des angles d'incidences faibles et voisins les uns des autres. Les méthodes classiques de séparation d'ondes étant souvent inefficaces à ces angles, un chapitre a été consacré à l'étude des algorithmes de haute résolution dans le cadre de l'exploration sismique. Enfin, en tirant partie de la haute densité spatiale de points d'acquisitions rendue possible par l'environnement mise en place, une étude comparée de deux dispositifs - l'un théoriquement idéal mais peu réaliste et l'autre économiquement viable sur le terrain mais moins efficace - a permis de s'attaquer au problème des ondes réfléchies sur des diffractants en surface qui perturbent beaucoup les acquisitions actuelles. Une nouvelle solution de filtrage a été proposée pour le deuxième cas.

Le phénomène de Rayleigh-Bénard correspond à l'état instable dans lequel se trouve une couche horizontale d'un fluide dilatable, soumise à un gradient de température DT. Si ce dernier dépasse une valeur critique DTc, des mouvements convectifs naissent à l'intérieur du fluide. Concernant les fluides à seuil, le phénomène devient plus complexe. Le seuil s'ajoute aux forces stabilisatrices au sein du fluide et modifie de manière fondamentale le transfert de matière et le transfert thermique. Au départ, le fluide est au repos ; le gradient de vitesse est alors nul et la viscosité efficace infinie partout. L'approche de stabilité linéaire est incapable de fournir une solution aux équations d'écoulement car on doit perturber, par les forces d'Archimède, un fluide d'une viscosité infinie. Dans ce travail de thèse, des expériences de Rayleigh-Bénard ont été effectuées sur des solutions à base de Carbopol 940 présentant un seuil de contrainte. Le dispositif expérimental nous a permis d'avoir des résultats quantitatifs et qualitatifs intéressants. Les mouvements thermoconvectifs ont ensuite été filmés par la technique d'ombroscopie. L'effet non-linéaire au début de la convection a été observé.

L'aléa sismique d'un site donné peut être largement influencé par des effets de site. Afin d'évaluer ces effets, la structure locale du sous-sol ainsi que les propriétés du champ d'onde doivent être étudiées. Les ondes de surface (ondes de Love et de Rayleigh) s'avèrent utiles, leurs propriétés (courbes de dispersion, ellipticité des ondes de Rayleigh) étant directement liées à la structure du sous-sol. Le paramètre clé pour l'identification du type d'onde est la polarisation. Dans la première partie de la thèse, de nouvelles méthodes pour l'estimation de paramètres de polarisation d'ondes de surface sont développées. Deux méthodes, DELFI et RayDec, estiment l'ellipticité des ondes de Rayleigh à partir d'enregistrements d'un seul capteur sismique. La troisième méthode, MUSIQUE, est basée sur la méthode MUSIC et utilise les enregistrements multi-composantes de réseaux sismiques afin de distinguer ondes de Love et ondes de Rayleigh et d'estimer leurs propriétés. Dans la deuxième partie de la thèse, une étude théorique de l'inversion de courbes d'ellipticité montre quelles parties de ces courbes véhiculent les informations importantes sur la structure du sol et comment l'inversion peut être améliorée. Le schéma d'inversion résultant est alors testé en l'appliquant à des données réelles mesurées pour 14 sites européens. Finalement, 22 séismes enregistrés par un réseau de capteurs dans la vallée de Santa Clara en Californie sont analysés par MUSIQUE. La répartition azimutale, les courbes de dispersion, la courbe d'ellipticité et les énergies des différents types d'ondes sont analysées et soulignent l'importance des ondes de surface diffractées dans le champ d'ondes enregistré.

Ces travaux concernent l'étude expérimentale e analytique de la turbulence en phase de développement dans les fluides hétérogènes à densité et à viscosité variable. Ils font appel à des outils de diagnostics expérimentaux (anémométrie à fil chaud, technique de diffusion Rayleigh, Vélocimétrie Doppler Laser), et au formalisme des équations de Navier-Stockes à viscosité variable. L'innovation porte sur l'indépendance de la mesure de la vitesse. Après sa validation, la plate-forme expérimentale est exploitée pour l'étude comparative d'un jet de propane émergeant dans un milieu air-néon, à viscosité et densité variable, avec un jet d'air classique, à même quantité de mouvement injectée initialement. Ce travail se poursuit ensuite par un approfondissement des propriétés dans le champ proche, complétés par une approche analytique à partir des réécritures des équations de Navier-Stokes à viscosité variable.