Le contexte général de cette thèse est la simulation numérique de l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne, afin d'améliorer son rendement et de limiter la production de polluants. De manière plus générale, ce travail s'applique à tout système industriel mettant en jeu un écoulement multiphasique constitué d'un carburant liquide injecté dans une chambre occupée initialement par du gaz, comme par exemple les moteurs automobiles ou aéronautiques, ou les turbomachines. Intrinsèquement, il est possible de simuler l'ensemble de l'écoulement avec les équations classiques de la dynamique des fluides sans avoir recours à des outils de modélisation supplémentaires liés au caractère diphasique. Mais, les tailles des structures générées pendant l'injection (gouttes de diamètre inférieur à 10 μm) conduisent à des temps de calculs prohibitifs pour une application industrielle. C'est pourquoi il est nécessaire d'introduire une modélisation diphasique. C'est dans ce contexte que deux régions sont formellement distinguées: le coeur liquide dense proche de l'injecteur, appelé écoulement à phases séparées, et le spray constitué d'une population de gouttes polydisperse (c'est-à-dire de tailles différentes) générées après le processus d'atomisation en aval de l'injecteur. Ce travail de thèse étudie les modèles Eulériens pour la description de spray évaporants et polydisperses, en vue d'applications industrielles. Ils représentent une alternative potentielle aux modèles Lagrangiens qui sont majoritairement utilisés en industrie mais présentant des inconvénients majeurs. Ainsi, le modèle multi-fluide est étudié dans un premier temps. Bien que prometteur, deux difficultés sont soulignées: le coût requis pour une description précise de la polydispersion, et son incapacité à décrire les croisements de gouttes (particle trajectory crossing, PTC, en anglais). La thèse propose des solutions à ces deux limitations. Ces solutions reposent chacune sur des méthodes de moments. Premièrement, le modèle appelé Eulerian Size Multi Size Moment (EMSM) permet de résoudre des sprays évaporants et polydisperses de manière bien plus efficace que le modèle multi-fluide. Des outils mathématiques sont utilisés pour fermer le système d'équations associé au modèle, et combinés à des schémas de types volumes finis appelés schémas cinétiques, afin de préserver la réalisabilité du vecteur de moments, pour le transport et l'évaporation. Une réponse à la seconde limitation est apportée avec le modèle appelé Eulerian Multi Velocity Moment (EMVM) basé sur le transport de moments en vitesse d'ordre élevé. Une distribution bimodale peut être localement reconstruite à partir des moments en utilisant une méthode de quadrature de moments (Quadrature Method of Moment, QMOM en anglais) en une ou plusieurs dimensions d'espace. De la même manière que précédemment, l'utilisation de schémas cinétiques permet de préserver la réalisabilité du vecteur de moment. De plus, une étude mathématique approfondie de la dynamique du système en une dimension d'espace en révèle toute la complexité et représente une étape indispensable en vue de l'élaboration de schémas de transport d'ordre élevé (supérieur ou égal à 2).Afin de les tester, ces deux modèles ainsi que les outils numériques associés sont implémentés dans MUSES3D, un code académique de simulation numérique directe (Direct Numerical Simulation DNS en anglais) dédié à l'évaluation des modèles de spray. Des résultats de grande qualité démontrent le potentiel des modèles. L'extension du modèle EMSM dans un contexte industriel est ensuite considérée, avec son implémentation dans IFP-C3D, un code résolvant des écoulements réactifs sur des maillages non structurés et mobiles (dû au mouvement du piston) dans un formalisme RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) en présence de sprays. Le formalisme ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian en anglais) est utilisé et le modèle EMSM réécrit dans ce formalisme afin de mener des calculs en maillage mobile. De plus, une étude numérique a permis d'étendre les propriétés de précision et de stabilité obtenues en maillage fixe. La robustesse du modèle EMSM est alors démontrée avec succès dans IFP-C3D sur un cas impliquant un mouvement de piston, ainsi que dans le cadre d'une comparaison avec le code MUSES3D. Enfin, des résultats très encourageants prouvent la faisabilité d'un calcul d'injection dans une chambre de combustion d'un spray polydisperse avec le modèle EMSM.

Dans le cadre de la prédiction du risque fracturaire associée à diverses pathologies, comme l'ostéoporose, cette étude vise à une meilleure compréhension du comportement mécanique de l'os cortical humain, notamment à l'échelle de la microstructure, et, en particulier, du processus biologique de remodelage osseux. Ce phénomène permet, en effet, le renouvellement continuel de la microstructure au cours du temps et contribue ainsi à une diminution de l'endommagement de l'os et, par conséquent, des risques de fracture. Les facteurs déterminants et les conséquences sur les champs mécaniques locaux au sein de la microstructure sont ici recherchés. Une approche couplée, expérimentale et numérique, est proposée. Huit spécimens de fémurs humains, de sexes féminins, âgés de 74 à 101 ans sont analysés. L'analyse expérimentale est réalisée à différentes échelles. A l'échelle macroscopique, le module de Young et les paramètres à la rupture sont déterminés via des essais de compression et les relations potentielles avec les caractéristiques morphométriques, que sont l'âge, la porosité et la densité minérale, sont évaluées. L'analyse de l'évolution des champs de déformations locaux au cours de ces essais de compression et des essais de nanoindentation permet d'accéder à des échelles plus fines (micro- et nanoscopique) afin d'apprécier l'hétérogénéité de la microstructure. On s'intéresse plus particulièrement à l'endommagement de l'os et à l'étape d'initiation de microfissures ainsi qu'à l'hétérogénéité du module de Young. Macroscopiquement, le paramètre le plus influent semble être la porosité. Microscopiquement, les paramètres mécaniques recueillis, notamment les valeurs de déformations pour lesquelles l'os commence à se fissurer, sont intégrés dans les simulations numériques. Un scénario simplifié du remodelage osseux est alors mis en place au sein des microstructures étudiées expérimentalement et, par ailleurs, supposées endommageables. Une loi d'évolution de l'endommagement est introduite et fait l'objet d'un travail d'homogénéisation temporelle afin de considérer l'endommagement par fatigue. Les facteurs d'activation du remodelage et l'évolution des champs mécaniques au cours du processus sont, en particulier, étudiés. L'interaction du phénomène biologique et du comportement mécanique, à l'échelle de l'ostéon, est ainsi mise en évidence.

Le premier but de cette thèse est d'étudier les séquences de chevauchements dans les prismes d'accrétion et les chaînes plissées grâce au calcul à la rupture. La méthode, issue du génie civil, est adaptée ici à la géologie structurale dans l'objectif de détecter les modes de rupture au cours du plissement. Cubas et al. (2008) ont appliqué l'approche externe, de façon analytique, sur des séquences de chevauchements, prédisant ainsi la position des failles, l'évolution de la séquence et la borne supérieure à la force tectonique. L'approche complémentaire, l'approche interne, donne les distributions de contraintes à chaque pas de raccourcissement ainsi que la borne inférieure à la force tectonique. Ce problème d'optimisation est basé sur la discrétisation de la structure, dont les inconnues sont les contraintes nodales. La validation de cette méthode sur un bloc rectangulaire pouvant glisser sur un niveau de décollement (Hafner, 1951) permet d'identifier deux modes de rupture : activation totale du décollement sans rupture dans le matériau ou pas d'activation du décollement avec rupture dans le matériau. L'application sur un pli de rampe met en évidence les systèmes de failles conjuguées classiques : rampe - rétro-chevauchement, et les zones en extension au sommet de la couche qui étaient encore peu connues. Une modélisation par éléments finis de l'initiation d'un pli de rampe donne les mêmes contraintes que celles obtenues par optimisation, pour un coût de temps calcul plus important. Le deuxième objectif de cette thèse est d'étudier les mécanismes de ruine en 3D dans les prismes d'accrétion. La méthode proposée est basée sur l'approche externe numérique, le champ de vitesse virtuel étant construit sur la discrétisation de la structure. Une validation en 2D montre que ce schéma numérique permet de retrouver la criticalité du prisme au sens de Dalhen (1984). En 3D, la pente topographique d'un prisme triangulaire est choisi pour varier latéralement, d'un côté sous-critique et de l'autre super-critique. La déformation est localisée du côté sous-critique et diffuse du côté super-critique. L'influence de la friction sur le mur de poussée et sur les murs latéraux du prisme est également étudiée. Suivant la valeur de l'angle de friction sur le mur de poussée, il existe deux modes distincts de rupture : une rampe ou un système rampe - rétro-chevauchement. L'angle de friction sur le mur latéral du prisme entraˆine une déformation verticale sur 1.5 fois l'épaisseur du prisme. Le troisième but de cette thèse est d'étudier les effets 3D en boite de sable, en faisant varier la géométrie de la boite et celle du prisme. Une boite étroite et une épaisseur de sable importante implique une déformation contrôlée entièrement par les frottements sur les vitres latérales. L'évolution de cette déformation est observable sur l'enregistrement des forces de chaque côté de la boite. La géométrie de la boite et du système de compression influe de façon qualitative sur la position du mode de ruine dans la boite pour une même géométrie de prisme.

Deux algèbres clairement distinctes selon un point de vue mathématique, seront considérées : - l'algèbre conventionnelle pour le chapitre analyse du temps de cycle - l'algèbre (max, +) et l'extension l'algèbre (min, max, +) pour les chapitres sur l'analyse de la vivacité et la commande prédictive. En dehors du fait que les chapitres suivants permettent de diffuser des résultats dans des thèmes centraux à la section 61 et qu'ils s'insèrent dans la démarche de l'automaticien, ils suivent aussi la logique suivante. Les chapitres principalement sur le taux et la commande prédictive participent à une réflexion globale sur la justification de l'algèbre (max, +) et son extension dans l'algèbre (min, max, +) et la programmation linéaire. De même, la nécessité d'avoir des temps de calcul efficaces pour la plus grande classe de problèmes possibles dans les chapitres vivacité et commande prédictive sur un horizon glissant, motive cette réflexion tout en poussant à s'intéresser au domaine informatique. Le dernier chapitre Prospective donnera une synthèse basée sur ces différents chapitres qui permettra de mieux formaliser cette réflexion et de proposer un projet scientifique.

Pas de résumé

Nos travaux s'inscrivent dans le cadre de la prise en charge des dysfonctionnements cognitifs par les technologies de la réalité virtuelle. Les technologies de la réalité virtuelle ont montré leurs potentiels dans la proposition de stratégies d'intervention rééducative innovantes. Elles permettent de simuler des activités de vie quotidienne (AVQ), de les répéter autant que nécessaire, de les graduer, et de contrôler la situation. Les environnements virtuels utilisés permettent de délivrer aux patients des informations variées et multimodales aux finalités diverses : affichage de l'environnement 3D et des objets le constituant, compréhension de la tâche, augmentation de la saillance de certains objets, ou encore délivrance d'instructions liées à l'interaction avec l'environnement. Alors se pose la question de la prise en considération effective par le patient de ces informations délivrées par le système virtuel. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'amélioration de la performance des sujets dans une tâche de vie quotidienne simulée. Il s'agit d'étudier l'impact des caractéristiques de l'information délivrée par le système virtuel sur la performance des participants dans le processus de rééducation cognitive par les technologies de la réalité virtuelle. Les travaux abordant cette question dans la littérature évoquent l'effet des caractéristiques de l'information virtuelle sur la performance des sujets sains principalement dans des tâches d'orientation spatiale et de navigation dans des environnements virtuels simples et pauvres en information. Pour répondre à cette question nous avons étudié l'échange d'informations entre l'utilisateur et le système virtuel puis nous avons proposé une taxonomie de l'information virtuelle. Ensuite, une étude théorique sur notre dispositif expérimental le Virtual Action Planning Supermarket (le VAP-S) a été proposée. Sur la base des études précédentes, l'étape suivante a été de mettre en place de nouvelles fonctionnalités dans le VAP-S permettant d'augmenter de façon paramétrable l'information présente dans l'environnement avec des stimuli additionnels. Pour ce faire, nous avons défini un " Stimulus Logiciel Ajouté " par toute information, additionnelle, délivrée par le système virtuel, qui vient augmenter l'information présente dans l'environnement virtuel et dont l'absence de l'environnement virtuel n'interdit pas l'accomplissement de la tâche. Nous nous sommes intéressés aux SLA visuels et sonores. Grâce à trois études expérimentales nous avons étudié le lien qui existe entre les caractéristiques de l'information délivrée par le système virtuel et la performance des sujets dans la tâche. La première étude concerne l'effet de l'augmentation du champ visuel physique sur la performance. Elle a permis de montrer que chez les sujets sains et chez les sujets cérébrolésés, une meilleure visibilité des objets virtuels et un moins grand nombre d'erreurs de sélection peuvent être obtenus en utilisant un grand écran et un champ visuel physique large. La seconde étude concerne l'effet des SLA non contextuels sur la performance. Elle a permis de montrer que la performance des sujets sains et des patients cérébrolésés diminue en présence de SLA non contextuels dans l'environnement. La troisième étude, sur les SLA contextuels, a permis de montrer que la délivrance de stimuli liés à l'interaction permet d'améliorer la performance des sujets sains et des patients cérébrolésés dans la tâche, même s'ils ne sont pas informés du lien sémantique qui existe entre les stimuli délivrés et la tâche. En perspective, il serait souhaitable de pouvoir confirmer les résultats trouvés dans nos études en testant l'effet des autres SLA intégrés dans le VAP-S. Il serait également intéressant de mettre en place des études sur l'effet de la combinaison de SLA (auditif et visuel) sur la performance dans la tâche.

There are many kinds of commercial memory cards on the market. Due to great improvements in modern technology, they have great amounts of capacity, low power consumption, and are easily available. Therefore a data logging system using a commercial memory card is a convenient and economic procedure. This thesis introduces a wearable data logging system for physiological recording. A front-end amplifier, analog to digital converter, and a memory card controller compose the basis of this system. The front-end amplifier uses a switched-capacitor structure, so the output waveform is discrete in regard to the time domain. This brings an advantage in saving power for not keeping charging the load capacitance. Lateral bipolar transistors fabricated in a CMOS process are used as input devices. A conventional ADC is used to convert the amplified signal into digital data. Finally MultiMediaCard is chosen as a large storage space. This thesis contributes the analysis, design and measurement of the amplifier front-end. In addition, the design and implementation of a controller circuit for sequential data storage into the MultiMediaCard memory is described. Special attention was paid to achieving a small area, low-complexity and low-power implementation suitable for integration. Measured results obtained from a preliminary FPGA implementation are reported and the functionality of a complete logger circuit is demonstrated with measured results.

Dans ce mémoire, une approche cohérente pour apprécier la redondance des ponts en béton armé, vis-à-vis de critères de service, a été présentée. La redondance est définie comme la capacité d'un pont à redistribuer les efforts dus aux charges extérieures, sur l'ensemble de ses éléments constitutifs. Afin d'étudier au mieux la redondance dans les ponts, nous avons envisagé d'intégrer un processus de dégradation et d'évaluer son impact sur la redondance dans les ponts en béton armé. Afin de prendre en compte les incertitudes liées aux variables dans l'évaluation des ponts endommagés, une approche probabiliste a été considérée. Les techniques classiques de la théorie de la fiabilité permettent aujourd'hui de calculer de diverses manières la probabilité de défaillance d'un élément particulier, sous réserve de disposer d'une caractérisation probabiliste des variables et d'un état limite explicite. Cependant, pour des ouvrages complexes, il est presque impossible de se procurer des états limites explicites ; la fonction d'état limite ne peut être évaluée que par calculs, notamment aux éléments finis. Les méthodes combinant les techniques de fiabilité avec le calcul aux éléments finis sont aussi appelées méthodes de fiabilité aux éléments finis (MFEF). Une approche consiste à construire « artificiellement » la fonction d'état limite en utilisant un polynôme ajusté aux résultats d'un nombre limité de calculs aux éléments finis. Cette fonction peut alors être utilisée pour évaluer la probabilité de défaillance au moyen de techniques classiques de fiabilité. Ce type d'approche est appelé méthode de surfaces de réponse (MSR). L'algorithme de construction de cette méthode a été mis en oeuvre au sein de la boîte à outils ReliabTbx, développée sous l'environnement Matlab©. Cette dernière fait appel soit au code de calcul aux éléments finis CESAR-LCPC© soit au code de calcul de structures à barres, SETRA-ST1© selon les cas, pour la réalisation des expériences numériques. Une étude originale sur la fiabilité des systèmes au niveau de l'ensemble de l'ouvrage, a été également abordée par la méthode de surfaces de réponse. L'analyse de la redondance d'un pont passe donc par l'ajustement d'une fonctionnelle décrivant son comportement global ; c'est ce que nous avons réalisé avec l'utilisation de surfaces de réponse. Il s'agit d'étudier la redondance, d'une part, d'un point de vue de la performance du système global et d'autre part, d'un point de vue de la réserve entre la performance des éléments individuels et celle du pont dans sa globalité. Cela exprime l'importance des éléments individuels sur la réserve d'un ouvrage, notamment endommagé.

A l'heure actuelle, la démarche utilisée pour apprécier l'intérêt économique de différents systèmes énergétiques s'appuie sur un schéma de fonctionnement fixé. Cependant, des études ont montré que les schémas de fonctionnement correspondant aux meilleurs rendements thermodynamiques ne conduisent pas nécessairement aux meilleurs coûts de production. <br />Une méthode appelée optimisation technico-économique a été proposée. Cette méthode vise à minimiser le coût de production d'un système énergétique, incluant à la fois les coûts de fonctionnement et les coûts d'investissement. Elle a été mise en œuvre grâce à l'utilisation des algorithmes génétiques. Cette démarche a été comparée à la méthode d'intégration thermique sur deux exemples différents et son intérêt a ainsi pu être validé. L'optimisation technico-économique a alors été appliquée à différents systèmes énergétiques : tant pour la production d'hydrogène que pour la production d'électricité

Ce travail de thèse s'intéresse à l'étude des décisions collaboratives dans le processus de conception de nouveaux produits. Les contributions de cette thèse sont focalisées principalement sur la compréhension des décisions collaboratives et leurs spécificités par rapport aux autres types de décisions collectives, ainsi que la gestion des processus de prise des décisions collaboratives dans le cadre du management de projet. Nous proposons un modèle conceptuel de décisions collaboratives. L'objectif de ce modèle est double : identifier les éléments relatifs à l'aide à la décision mais aussi aider au management des processus de prise des décisions. Ces éléments sont représentés au sein de ce modèle conceptuel et organisés en quatre vues (Objectifs, Transformations, Environnement et Processus). Le modèle a été utilisé pour développer l'outil de management de projet chez PSA Peugeot Citroën. Il a été appliqué dans la première phase de conception, la phase de définitions des objectifs d'un projet. La mission de l'équipe projet dans cette phase est de définir les objectifs du projet tout en incorporant différentes contraintes de l'entreprise et le marché. L'outil est organisé en trois niveaux : le niveau des processus des décisions collaboratives, le niveau d'informations et le niveau des processus opérationnels. Il permet à l'équipe projet de :<br />- Gérer le projet dans la phase de définition des objectifs ;<br />- Suivre le progrès global de cette phase ;<br />- Avoir une meilleure visibilité de la convergence des objectifs ;<br />- Organiser la prise des décisions collaboratives.