Thermally induced phase transformation in NiTi shape memory alloys (SMA) shows strong size and shape, collectively termed length scale effects, at the nano to micrometer scales, and that has important implications for the design and use of devices and structures at such scales. This paper, based on a recently developed multiscale model that utilizes molecular dynamics (MD) simulations at small scales and MD-verified phase field (PhF) simulations at larger scales, reports results on specific length scale effects, i.e. length scale effects in martensite phase fraction evolution, transformation temperatures (martensite and austenite start and finish) and in the thermally cyclic transformation between austenitic and martensitic phase. The multiscale study identifies saturation points for length scale effects and studies, for the first time, the length scale effect on the kinetics (i.e. developed internal strains) in the B19 phase during phase transformation. The major part of the work addresses small scale single crystals in specific orientations. However, the multiscale method is used in a unique and novel way to indirectly study length scale and grain size effects on evolution kinetics in polycrystalline NiTi, and to compare the simulation results to experiments. The interplay of the grain size and the length scale effect on the thermally induced martensite phase fraction (MPF) evolution is also shown in this present study. Finally, the multiscale coupling results are employed to improve phenomenological material models for NiTi SMA.

Martensitic phase transformation in NiTi shape memory alloys (SMA) occurs over a hierarchy of spatial scales, as evidenced from observed multiscale patterns of the martensitic phase fraction, which depend on the material microstructure and on the size of the SMA specimen. This paper presents a methodology for the multiscale tracking of the thermally induced martensitic phase transformation process in NiTi SMA. Fine scale stochastic phase field simulations are coupled to macroscale experimental measurements through the compound wavelet matrix method (CWM). A novel process for obtaining CWM fine scale wavelet coefficients is used that enhances the effectiveness of the method in transferring uncertainties from fine to coarse scales, and also ensures the preservation of spatial correlations in the phase fraction pattern. Size effects, well-documented in the literature, play an important role in designing the multiscale tracking methodology. Molecular dynamics (MD) simulations are employed to verify the phase field simulations in terms of different statistical measures and to demonstrate size effects at the nanometer scale. The effects of thermally induced martensite phase fraction uncertainties on the constitutive response of NiTi SMA is demonstrated.

Les cristaux liquides constituent un état de la matière intermédiaire entre les solides et les liquides. De ce fait, ils allient à la fois la fluidité des liquides et les propriétés anisotropes des solides. Ce qui les rend à la fois excitants et compliqués à étudier est leur grande diversité. En effet, il existe plus d'une dizaine de phases différentes, chacune caractérisée par une structure et des propriétés particulières. De plus, de petits changements dans la structure des molécules peuvent mener à un polymorphisme liquide cristallin modifié ou des intervalles de stabilité thermique bien différents. Au sein du laboratoire, pour essayer d'y voir plus clair et de comprendre quels sont les facteurs microscopiques qui influencent le polymorphisme liquide cristallin, une technique relativement récente a été utilisée. Il s'agit de la dynamique moléculaire au niveau atomistique. Cet outil permet d'étudier des molécules dans des conditions qui tendent à représenter au mieux des conditions expérimentales, avec une température, une pression, une densité, etc. En simulant des systèmes qui ont été caractérisés expérimentalement, des corrélations entre le comportement expérimental et simulé peuvent être extraites. L'hypothèse que nous souhaitons vérifier dans ces travaux est la suivante: les variations de l'énergie non liante de Coulomb, un terme énergétique qui peut être extrait des simulations, peuvent être corréler à des observations expérimentales. Cette hypothèse se base sur les travaux précédents effectués au sein du laboratoire sur la phase smectique C (SmC). Dans ces travaux, la plage de stabilité thermique de la phase SmC a été corrélée aux valeurs des énergies non liantes de Coulomb. Dans le cadre de cette étude, le même protocole de simulation est utilisé pour étudier la phase smectique A (SmA), dans le but de confirmer les observations faites sur la phase SmC. Pour ce faire, deux familles de mésogènes (molécules possédant une ou plusieurs phases liquides cristallines dans leurs polymorphisme) sont étudiées. Ces deux familles diffèrent par de petits détails structuraux qui ont pourtant une grande influence sur le polymorphisme expérimental. Il s'agit, dans le cas de ces deux familles, de la longueur d'une chaîne alkyle ou alkoxy sur le mésogène. Pour la première famille de mésogènes, le type de phase SmA observé est différent selon la longueur de la chaîne. Pour la deuxième famille, des mésogènes formés par liaison halogène, il a été observé expérimentalement que la longueur de la chaîne a un impact sur la plage de stabilité thermique de la phase SmA. Ces deux familles sont donc tout à fait appropriées pour une étude par simulation au niveau atomistique. En ce qui concerne les résultats de la première famille, le mésogène présentant une phase SmA différente des autres mésogènes est associé à une énergie de Coulomb également différente. Pour relier ces énergies à l'organisation des molécules au sein des phases, un raisonnement basé sur la dépendance en distance de cette interaction est utilisé. Si une attraction existe entre les mésogènes, une énergie relativement plus basse correspond à des mésogènes plus proches les uns des autres. Au contraire, si les molécules ont tendance à s'éloigner les unes des autres, une énergie relativement plus élevée correspond à une distance intermoléculaire plus faible. Nous avons pu tirer des conclusions quant aux positions relatives des mésogènes et montrer qu'elles pouvaient être reliées à la phase observée expérimentalement. Pour la deuxième famille, nous observons que le mésogène avec la plage de stabilité thermique la plus grande est celui pour lequel les énergies de Coulomb sont les plus faibles, donc celui pour lequel l'arrangement initial imposé (arrangement SmA) est le plus stable énergétiquement. Ces deux projets d'étude de la phase SmA montrent que l'hypothèse mise de l'avant dans les travaux précédents portant sur la phase SmC est vérifiée. La combinaison simulation/expérience fournit des données sur les deux échelles nécessaires, à savoir la molécule et la phase macroscopique, pour essayer d'identifier les liens existants entre ces deux mondes.

El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas del tipo Superpave y SMA (Stone Mastic Asphalt) mediante un análisis comparativo del desempeño del asfalto convencional y del asfalto modificado con SBS (estireno–butadieno-estireno). Determinando módulos dinámicos edométricos de mezclas asfálticas a diferentes temperaturas de ensayo.

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A presente tese consiste numa investigação teórica-experimental quali-quantitativa de caráter interdisciplinar, que busca compreender de que maneira combinações de perfis de alunos, baseado na sua própria avaliação de comportamento psicológico (perfis de autorrelatos) esperança, autoestima e autoeficácia, são mais adequadas na promoção da aprendizagem colaborativa mais efetiva, assim como no desenvolvimento de um modelo de tecnologia baseado em agentes, denominado Sistema-Multiagente Hermes (SMAHermes), capaz de apoiar a formação otimizada de grupos para a aprendizagem colaborativa. A metodologia de pesquisa contempla três experimentos realizados no AVEA MOODLE/CINTED/UFRGS, a partir dos quais valida-se o modelo SMA-Hermes concebido. A amostra utilizada nos experimentos foi composta de trinta e seis alunos (faixa etária média de dezoito anos), do curso de Engenharia de Computação, da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA), referente às disciplinas de Matemática Discreta e Estrutura de Dados Avançados. Considerando os perfis de autorrelatos dos alunos, composições de grupos de forma aleatória (randômica), pelo sistema (a partir da formação desejada pelo professor) e livre (os alunos escolhem seus próprios pares) foram testadas Variáveis como PMOA (Pontuação Máxima Obtida na Atividade), TRA (Tempo de Realização da Atividade) e PCGj (Potencial de Colaboração de Grupo) foram criadas, de modo a expressarem ou predizerem os comportamentos colaborativos dos grupos. Ao final dos experimentos foi aplicado um teste sociométrico com o objetivo de identificar afinidades sociais em função dos perfis de autorrelatos esperança, autoestima e autoeficácia dos alunos. Os resultados se mostram satisfatórios em relação à melhoria dos desempenhos de grupos em contextos de aprendizagem colaborativa quando se considera a tupla (PCGj; PMOA). Constatou-se, também, através dos resultados, que os melhores desempenhos de grupos colaborativos foram alcançados através de formações de grupos de forma aleatória, ressaltando que mesmo o mínimo desempenho de grupo obtido por meio desta formação ainda assim foi positivo. Do teste sociométrico aplicado, pode-se extrair características preponderantes dos pares afins, de forma que estas informações auxiliem no desenvolvimento de um modelo ontológico de colaboração e assim apoiar na definição de Papéis do aluno Vs. Perfis de autorrelatos para contextos de aprendizagem colaborativa. / This thesis consists of a theoretical-experimental quali-quantitative research that seeks to understand how combinations of student profiles, based on their own evaluation of psychological behavior (self-report profiles), hope, self-esteem and self-efficacy, are more suitable in promoting more effective collaborative learning, as well as in the development of an agent-based technology model, called Hermes Multi-Agent System (Hermes-MAS), capable of supporting the optimized groups formation for collaborative learning. The research methodology includes three experiments carried out in MOODLE / CINTED / UFRGS VLE, from which the conceived Hermes-MAS model is validated. The sample used in the experiments was composed of thirty-six students (18 years of average age range), from the State University of Maranhão (UEMA), all of which were attending the same Discrete Mathematics and Advanced Data Structure classes. Considering the students self-report profiles, group compositions in a random system (based on the teacher's desired formation) and free (where students chose their own peers) were tested Variables such as MSOA (Maximal Score Obtained in the Activity), ART (Activity Realization Time) and GCPj (Group Collaboration Potential) were established in order to express or predict the group’s collaborative behaviors. At the end of the experiments, a sociometric test was applied with the objective of identifying social affinities according to the self-report profiles hope, self-esteem and self-efficacy of the students. The results are satisfactory in relation to the improvement of group performances in collaborative learning contexts when considering the tuple (GCPj; MSOA). It was also verified through the results that the best performances of collaborative groups were achieved through group formations in a random manner, emphasizing that even the minimal group performance obtained through this training was still positive. From the applied sociometric test, one can extract preponderant characteristics of the related pairs, so that this information helps in the development of an ontological model of collaboration and thus supports the definition of Student roles Vs. Self-report profiles for collaborative learning contexts.

La sclérose latérale amyotrophique [SLA] est une pathologie idiopathique à issue fatale caractérisée par la dégénérescence progressive et sélective des motoneurones du système nerveux central et périphérique. La SLA n’est pas exclusivement identifiée comme une maladie de la voie pyramidale, mais considérée plus largement comme une pathologie neurodégénérative multisystème. L’étude des mécanismes posturaux dans cette population n’a pas fait l’objet d’une grande attention. Dans ce travail de thèse, une exploration en imagerie cérébrale multimodale (imagerie en tenseur de diffusion [DTI] et morphométrie basée sur le voxel [VBM]) est proposée chez des patients SLA avec instabilité posturale [AIP] et stables [SIP] en vue de vérifier l’intégrité morphologique et structurelle des régions corticales et sous-corticales posturales. La comparaison entre les sujets contrôles et les patients SLA a démontré une augmentation significative du volume de la substance grise au niveau du noyau caudé chez les patients stables (SIP vs contrôle p<0,001 ; SIP vs AIP p<0,01). L’évaluation structurelle a révélé une diminution de la fraction d’anisotropie [FA] au niveau de l’aire motrice supplémentaire [AMS] dans les deux groupes de patients par rapport aux contrôles (contrôle vs SIP p<0,05 ; contrôle vs AIP p<0,001). Au niveau du noyau caudé, le groupe AIP a présenté une diminution de la valeur de la FA par rapport aux sujets contrôles (p<0,001) et aux sujets SIP (p<0,05). Ainsi, ces résultats contribuent à une meilleure caractérisation et compréhension des atteintes corticales et sous corticales des régions qui interviennent dans la posture chez les patients SLA. / The Amyotrophic Lateral Sclerosis [ALS] is an idiopathic pathology with a fatal outcome. It is characterized by a progressive and selective degeneration of motor neurons in the central and peripheral nervous system. ALS is no longer exclusively identified as a disease of the pyramidal pathway, but it is considered more broadly as multisystem neurodegenerative pathology. However, the analysis of postural processes in these patients has not been well studied in the literature. Multimodal brain imaging (Diffusion Tensor Imaging [DTI] and Voxel Based Morphometry [VBM]) exploration was performed for ALS patients with postural instability [AIP] and without postural instability [SIP] to test the morphometric and structural integrity of postural cortical and subcortical regions. A significant increase of gray matter in caudate nucleus volume has been noticed for stable patients (SIP vs controls p<0.001, SIP vs AIP p<0.01). The structural evaluation revealed a decrease of the Fractional Anisotropy [FA] at the Supplementary Motor Area [SMA] level in both groups of patients compared to controls (controls vs SIP p<0.05, controls vs. AIP p<0.001). At the caudate nucleus, the AIP group showed FA value decrease compared to controls (p<0.001) and SIP subjects (p<0.05). Thus, these results would contribute to a better characterization and understanding of the cortical and subcortical impairments of the postural regions in ALS patients.

Les usages dans le domaine des systèmes multi-agents ont évolué de manière à intégrer davantage les utilisateurs humains dans les applications. La manipulation d'informations privées par des agents autonomes appelle alors à une protection adaptée des données personnelles. Les présents travaux examinent d'abord le contexte légal de la protection de la vie privée, ainsi que<br />les divers moyens informatiques destinés à la protection des données personnelles. Il en ressort un besoin de solutions fondées sur les méthodes d'IA, autorisant à la fois un raisonnement sur les réglementations et l'adaptation du comportement d'un agent à ces réglementations. Dans cette perspective, nous proposons le modèle d'agent PAw (Privacy-Aware) et la logique DLP (Deontic Logic for Privacy), conçue pour traiter des réglementations provenant d'autorités multiples. Le composant de raisonnement normatif de l'agent analyse son contexte hétérogène et fournit une politique cohérente pour le traitement des données personnelles. L'agent PAw contrôle alors automatiquement sa propre utilisation des données en regard de cette politique. Afin d'appliquer cette politique de manière distante, nous étudions les différentes architectures d'applications distribuées orientées vers la protection de la vie privée, notamment celles fondées sur les principes du Trusted Computing. Nous en proposons une complémentaire, illustrant la possibilité d'utiliser différemment cette technologie. L'implémentation de l'agent PAw permet la démonstration de ses principes sur trois scénarios, montrant ainsi l'adaptabilité de l'agent à son contexte normatif et l'influence des réglementations sur le comportement de l'application.

Notre travail a porté sur le développement d'un instrument pour l'aide à la négociation des acteurs impliqués dans la gestion de l'eau, ressource posant actuellement de façon accrue le problème de la durabilité. Pour cette ressource des directives générales ont été édictées au niveau national et européen. La mise en œuvre concrète de ces réglementations passe au niveau régional et au niveau local par la création de règles résultant de négociations entre les différents acteurs concernés. Toutefois, l'émergence de ces règles de gestion et d'allocation de la ressource se fait bien souvent sans vision des conséquences résultant de l'adoption de celles-ci tant au niveau global qu'au niveau individuel. Le but de notre travail est de fournir méthodes et instruments pour faciliter une négociation dont l'enjeu est de déterminer les règles d'accès à cette ressource pour les différents utilisateurs. Nous avons, d'une part, mis à l'épreuve la conception agent BDI (Beliefs, Desires and Intentions) à un problème relevant des sciences sociales et de grande taille. D'autre part, nous avons conçu une architecture multi-agent appropriée au problème posé intégrant la dimension négociation. Enfin, nous avons initié une méthodologie de conception interactive avec les acteurs de terrain. La construction de l'instrument de simulation s'est faite en deux phases : Une première maquette (Manga) concerne une situation simple de gestion (type nappe). Manga a permis d'explorer différents corps de règles d'attribution de l'eau et attitudes des agriculteurs face au risque climatique. Toutefois passer à des situations de gestion plus réalistes mais plus complexes, nous a conduit à enrichir fortement la représentation des acteurs et à concevoir une deuxième maquette (MangaLère). En nous appuyant sur le cas concret de la gestion de la Lère, nous avons testé l'adéquation du formalisme BDI à la représentation des acteurs concernés et commencé à développer une ontologie propre au problème posé.

Lorsque de nombreux agents interagissent, des conflits peuvent survenir. Pour les résoudre, différentes méthodes peuvent être utilisées, comme la coordination, les systèmes de vote et la négociation. Celle qui nous intéresse dans cette thèse est la négociation à base de contrats portant sur des ressources. L'objectif de notre travail est de concevoir un modèle général de négociation que nous avons appelé GeNCA : Generic Negotiation of Contracts API. Afin de concevoir un tel modèle, nous commençons par étudier les formes de négociation les plus courantes. L'analyse de ces négociations nous permet de dégager leurs points communs et nous fournit une base pour concevoir notre modèle. Grâce à la collecte de ces points communs et à l'étude du déroulement de ces négociations, nous montrons qu'il est possible de concevoir un protocole général de négociation, paramétrable, qui offre la possibilité de formuler des contre-propositions et qui permet de décrire le déroulement d'une négociation particulière.