Every new discovery in science and technology leads to use terms and expressions that form the basis of humans’ representations. In the fields of robotics and artificial intelligence, the words are borrowed from the vocabulary of the living (autonomy, intelligence, consciousness, learning, feeling, thinking, etc.).The state-of-the-art shows that there is an intrinsic link between the cognitive process of the attribution of intentions to moving objects and machines (also known as mentalizing) and the agentive lexicon. Indeed, humans’ perception of movement impacts their representation of the world and the way that they talk about the world. On the other hand, natural language plays an important role in the way that humans represent the movements and actions of robots. Following a review of the main principles that explain how movement is decoded as well as encoded through (and in) natural language, I observe that the agentive lexicon imposes itself, regardless of the state of our beliefs about a possible robot intelligence.Thereupon, many roboticists are concerned about the lexicon of robotics, as they fear that the words used to describe robots (dispositions and actions) create or at least, encourage, the confusion between the machines and the living. As the words of robotics are often considered by the roboticists as ambiguous, the agentive lexicon is analyzed under the general rules of the lexical ambiguity resolution. The results suggest that ambiguity is not at the basis of the problem of interpretation of the discourses in robotics and that the problematic carries on beyond the meaning of the words used to describe robots.Consequently, I assume that the relation between moving machines and language is not a problem of the logos but include also the ethos and the pathos. This observation is verified through the study of a corpus gathering public discourses and a series of speeches produced by roboticists and scientific journalists during a rhetorical experiment conducted at the Cité des Sciences et de l’Industrie of Paris. Hence, I observe that the discourses in robotics fall under a matter of rhetoric in its whole and relate to one’s own conception of rationality.Finally, in order to engage a discussion on alternative rhetorical strategy in robotics, I consider the ancient and practical rhetorical exercice of ekphrasis as a tool to trigger the criteria of an adequate and accurate rhetorical style in the context of robotics. This means that I seek to discover the criteria of the discourse that prove to be useful for society as it allows roboticists and citizens to question and make decisions about concrete matters of robotics. / Doctorat en Langues et lettres / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Clay soils can be stabilized by the chemical reaction between the clay particles and lime to produce calcium aluminate and calcium silicate minerals. This cementation effect on clay particles result in increasing the strength of lime-treated clay soils. The mechanical strengths (compressive, tensile and shear strengths) of clay soils are improved from soft to stiff behavior by treating with lime and evolve along the curing time.An extensive experimental investigation has been carried out using laboratory reconstituted (compacted) expansive soils, covering a range of plasticity indices. Four selected soils with different fundamental physical and mechanical behaviors have been used to stabilize with lime. In addition to basic geomechanical characterization tests (modified proctor compaction, uniaxial compression strength, indirect tensile strength, oedometric compression, direct shear tests), a special focus was put on triaxial compression and extension tests upon drained and undrained conditions. Also, the development of swelling pressure upon wetting was also carefully investigated.The shear behavior of compacted clay soils is experimentally investigated by using both direct shear test and triaxial shear tests. These tests were conducted on saturated specimens for four selected soils. It is observed that the shear strength of both tests is evolving with addition of lime and with the plasticity index. In addition to the strength parameters, triaxial shear test was also used to determine the Young modulus of treated soils. It was noticed that the lime treatment increases the elastic modulus of selected clay soils.The triaxial compression system was modified to a triaxial extension system in order to evaluate the triaxial tensile strength of one of the tested soils (N1, from Quenast, Belgium). The pure tensile strength of soils can be determined from triaxial extension test at low confining pressures while high confining pressures induces shear failure.The failure criteria of lime-treated soils were studied in different stress planes to evaluate the shear and tensile strength obtained from triaxial extension test and triaxial compression test. A combined rupture criterion of original and modified Griffith criteria was applied. The results obtained from experimental testing have shown that at low confining pressures, the failure stress of extension test followed the Original Griffith Criterion started from pure tension, and at the higher confining pressures the failure stress followed the Modified Griffith (equivalent to Mohr-Coulomb, in this case).In application of this combined equation, the result of four selected soils obtained from triaxial tension test, direct shear test and triaxial compression test was plotted in the (sigma,to) in order to verify this equation. These experimental results match with the combined equation.This analysis revealed the strong interest of extension triaxial tests, with respect to more conventional indirect tension tests (also called splitting tests). Extension triaxial tests allow to control the drainage conditions and performed a full effective stress analysis of the stress-strain responses, including pre-failure behavior and ultimate strength criterion. Also, it provides a smooth transition between shear strength and tensile strength criterion, depending on the confining pressure of the test.At the end of this work, experimental results are analyzed and correlated with several parameters. Shear strength, compression index and swelling pressure were found to depend primarily on plasticity index for both treated and untreated materials. Many approaches in literature have also expressed these mechanical properties of soils in function of plasticity index. However, there are a few equations matching closely to testing results. For the development of swelling pressure upon wetting, a modified equation was proposed for experimental data for non-treated soils and lime-treated soils. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Understanding and predicting the consequences of dangerous phenomena linked to the industrial activity is critical to ensure the highest safety level possible. Explosions represent a high risk of fatalities and economic loss and even though the phenomenon is studied in the literature, accidents still occur.The explosion in air of a heterogeneous charge (i.e. an explosive charge surrounded or mixed with a gaseous, solid, or liquid pollutant) has various consequences. While the presence of buildings around the explosion will reduce considerably the impact of most of them, it will affect in more complex ways the propagation of the pressure released, also called bast wave, and the pollutant dispersion. Simplified models to characterize the blast propagation and the dispersion following an explosion are necessary tools for industries to access a first estimation of the risks related to their activities. However, the existing models do not take into account the effect of the urban environment.The global objective of the project is to improve the understanding of the blast propagation and the dispersion inside an urban environment by generating a quantitative database. In parallel to the project, simplified models are being developed by the Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) Gramat (center from the Direction des Applications Militaires (DAM)) and will be validated by the generated experimental database. To achieve this goal, experimental techniques are developed and applied to a controlled reduced-scale urban environment, and a CFD approach is used to facilitate the understanding of the blast experimental results. The challenges associated with the creation of a new experimental system led to innovative solutions in response to technical issues. The main originality of the project is the investigation of explosively driven dispersion under a controlled atmospheric boundary layer, which represents a novelty in the area from the author's knowledge. Existing experimental techniques have been extended and validated for the large dynamic ranges involved in the explosive dispersion. The research is separated into two parts: the investigation of the blast, and the investigation of the dispersion driven by an explosion, both inside an urban environment in a 1:200 reduced scale.In the first part, the blast propagation has been first investigated in free field to characterize the energy, the geometry, and the repeatability of each studied explosives. Then the blast has been studied inside four selected typical urban configurations. To help the understanding of the blast path, a numerical model has been developed in OpenFoam to simulate the propagation and a good overlap between the experimental and numerical results has been observed. The second part of the research focuses on the investigation of the explosively driven dispersion. Micro-sized talc particles have been added around the explosives to simulate the pollutant dispersion. Large-Scale Particle Image Velocimetry (LS-PIV) and Mie-Scattering techniques have been first investigated and validated on a supersonic jet. They have been thereafter applied to the explosively driven dispersion. Three atmospheric conditions, two masses of talc, and two diameters of powder have been investigated, both in free field and inside a T-junction.The experimental techniques used to characterize the explosion of a heterogeneous charge show promising results. They are powerful tools to investigate complex large-scale and large dynamic range flows. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The trend towards miniaturization requires to handle even smaller micro-components: they must be picked, placed with high accuracy, and then released. This highly challenging process should take into account two aspects: the yield of successful placements and the minimized risk of damaging the manipulated micrometer-sized objects due to contact forces. Despite the advantages of the latest gripping technologies, including low complexity, high accuracy, and high reliability, the component is subjected to high contact forces that could damage it. As a consequence, there is a need of developing new and innovative ways to manipulate micro-sized components with respect to the requirements mentioned above. Gripping based on capillary bridges is a promising technique to handle components at the micrometric scale. This technique offers many advantages: flexibility and reliability, self-centering effect, the capability of grasping small and delicate components in a wide range of shapes and materials thanks to the “bumper” effect of the mediated liquid bridge. Nevertheless, the liquid residue on the component after breaking up the bridge is undesirable. As a consequence, there is a need to design a capillary gripping system that can retain all the liquid after the breakup of the bridge. Understanding the formation, the stretching, and the liquid distribution after the breakup of the liquid bridge is mandatory. In this thesis and in the first place, we studied the rupture of a liquid bridge confined between different geometries of the gripper and the substrate: plane/plane, cone/plane, and cavity/plane. We developed, based on the resolution of the Young-Laplace equation, an operational quasi-static criterion to predict the rupture gap of the bridge. We also investigated the effect of the geometry on the liquid distribution after the breakup. Optimal geometries are found to retain up to 90$%$ of the liquid after the breakup of the bridge. In the second place, we investigated the secretion dispensing in green dock beetles ( extit{Gastrophysa viridula}). Their ability to walk upside-down on any kind of surfaces rely on mediated secretion between their hairy pad and the surface they walk on. We studied the mechanism of the secretion dispensing from the source where it is produced to the contact zone. Experimental setups have been designed, with advancing 3D printing and micro-fabrication techniques. Models have been developed, discussed, and compared to experimental data. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this PhD project, three different approaches have been studied for tunable photonic devices based on MEMS technology. First, the optical double barrier structure has been numerically studied and experimentally demonstrated as the thermo-optical switch, switchable polarizer and optical tunneling junctions integrated as reconfigurable WDM system. Second, the slow light structure using metamaterial with coupled split ring unit cells is numerically analyzed. Finally, a tunable magnetic metamaterial is demonstrated using MEMS technology. The first major work is to use the optical tunneling effects to design MEMS based photonic devices. Three different tunable photonic devices has been demonstrated using thermo-optical tuning. a thermo-optic switch is realized using MEMS technology. The device is fabricated on silicon-on-isolator wafer using deep etching process. The transmission of the optical switch is controlled by the optical length of the central rib which is thermally controlled by the external pumping current. In experiment, it measures a switching speed of 1 us and an extinction ratio of 30 dB. A switchable polarizer is demonstrated using the double optical barrier structure which transmit the light with one polarization state and filter out the others. In experiment it measures a PER of lager than 23 dB when the pumping current is above 60mA. The switching time is shorter than 125 us which is limited by the polarization analyzer used in the experiment. A MEMS reconfigurable add-drop multiplexer is realized by applied the optical tunneling structure to the ribbed waveguide. The tunable add-drop multiplexer is based on Y-shape optical double barriers tunneling junction which are realized by MEMS technology

Du fait de sa faible efficacité, la diffusion Raman spontanée reste une méthode encore peu utilisée pour l'analyse des écoulements réactifs, en particulier s'ils sont instationnaires comme la combustion turbulente ou les décharges impulsionnelles. Pour de telles situations, une chaîne de mesure a été développée, associée à des procédures d'analyse spécifiques. Cette chaîne de mesure a été évaluée dans deux situations : une flamme de prémélange et une décharge nanoseconde envisagée comme nouveau procédé d'allumage. Les mesures réalisées démontrent la richesse et la nouveauté des résultats que peut apporter la diffusion Raman spontanée pour l'analyse d'écoulements réactifs complexes. La décharge est générée en configuration pointe-plan dans l'air et dans un mélange pauvre de propane-air grâce à l'application à la pointe d'une haute de tension positive de 25 KV d'amplitude et 25 ns de largeur à mi-hauteur à la fréquence de 10 Hz. La modélisation des spectres expérimentaux de diffusion Raman spontanée par les spectres synthétiques minimisés, en prenant en compte le hors-équilibre vibrationnel et les couplages rotation-vibration, a permis d'obtenir les températures de vibration et rotation de N2 et O2 durant la post-décharge d'air et propane-air. L'étude du dépôt d'énergie effectuée à partir des mesures de températures et de densités d'espèces majoritaires a permis de caractériser les différents processus de transferts d'énergie qui se produisent lors de l'allumage par décharge nanoseconde. La faisabilité des mesures de températures instantanées pour la combustion turbulente par diffusion Raman spontanée a ensuite été explorée sur des flammes laminaires de méthane-air obtenues sur un brûleur de type bec Bunsen. Dans les gaz brûlés de la flamme la température instantanée est obtenue avec une très bonne précision. Dans les deux situations étudiées, la qualité de la mesure de température est obtenue grâce notamment à une procédure de détermination in-situ de la fonction d'appareil et évaluée par une méthode de détermination des incertitudes. Les résultats permettent d'envisager des mesures simultanées de températures instantanées et de densités d'espèces majoritaires avec le même dispositif expérimental ouvrant ainsi des perspectives intéressantes pour l'analyse d'autres écoulements réactifs.

L'objectif de ce travail est d' étudier, au travers d'un essai simple, l'influence des paramètres procédés sur la microstructure et sur le chargement mécanique dans le but de minimiser le risque de fissuration à chaud. Un essai original a été développé consistant à appliquer une précontrainte de traction contrôlée dans la direction de soudage sur une tôle d'alliage d'aluminium 6061 de faible épaisseur, avant de réaliser une ligne de fusion avec le procédé TIG. Des analyses de la microstructure de solidification ont permis d'identifier des longueurs caractéristiques traduisant l'influence des paramètres procédés sur la morphologie des grains. La modélisation de cette microstructure, à partir de données thermiques issues de la simulation numérique, a permis de prédire la microstructure obtenue dans différentes conditions de soudage. L'application d'un critère de fissuration à chaud prenant en compte la microstructure prédite permet d'intégrer l'influence de la morphologie des grains sur la prédiction de l'initiation de la fissuration à chaud. Pour terminer, des solutions d'optimisation du procédé de soudage, vis à vis du phénomène de fissuration à chaud, sont proposées en tenant compte des interactions procédé/ matériau.

Le fraisage est un procédé très répandu dans les industries mécaniques et micromécaniques. Ses qualités du point de vue du rendement, de la finition et de la précision en ont fait un domaine incontournable des procédés d'usinage. La compréhension des phénomènes physiques mis en oeuvre dans l'usinage est un enjeu majeur pour l'optimisation des procédés industriels. Ces travaux concernent le couplage étroit entre simulations et expérimentations. L'objectif est d'identifier les paramètres physiques intervenant dans les lois de comportement qui seront utilisées pour la modélisation et la simulation de l'usinage. La finalité consiste à fournir une nouvelle méthodologie, ainsi que les composants logiciels associés, pour permettre l'ajustement optimal des paramètres des procédés, tout au long des phases de développement relatives à l'utilisation de nouveaux matériaux ou de nouvelles conditions opératoires. L'investigation s'articule autour de trois principales activités : * La mise en place d'une instrumentation comprenant capteurs et chaînes d'acquisitions pour permettre, la mesure des efforts nécessaires à la coupe ainsi que la visualisation des formes de copeaux et des modes de fragmentation. Cette étude expérimentale s'accompagne aussi d'une campagne d'essais de caractérisation dans différentes configurations du comportement du matériau choisi pour l'étude (l'acier inoxydable 304L). * Par la suite, le développement des simulations numériques sous LS-DYNA des procédés d'usinage en utilisant les différents résultats obtenus sur le matériau. L'objectif étant de développer un modèle numérique fiable du procédé de fraisage permettant d'obtenir des formes et des valeurs d'efforts de coupe comparables à celles observées expérimentalement. * Et pour finir, la réalisation de procédures d'identification par méthode inverse en corrélant des résultats expérimentaux et numériques provenant de modèle analytiques ou éléments finis, et en s'appuyant sur la mise en place de méthodes d'analyse de sensibilité couplées au logiciel de simulation. Afin de permettre l'ajustement optimal des paramètres des modèles intervenants dans les lois de comportement thermomécaniques du matériau témoin. L'objectif final étant d'obtenir des modèles prédictifs sur une large gamme d'utilisation.

L'effet magnéto-impédant géant (MIG) traduit la forte variation de l'impédance d'un conducteur ferromagnétique soumis à une variation de champ magnétique externe. L'objectif de ce travail de thèse est l'optimisation des performances en bruit d'un magnétomètre à MIG. Ces dernières limitent ultimement le plus petit champ magnétique mesurable. Ainsi, nous présentons l'étude des propriétés physiques du matériau permettant d'évaluer la sensibilité propre de l'élément sensible à l'aide d'un modèle simpli fié. L'originalité de cette étude réside dans la prise en compte de la sensibilité exprimée en V/T, liée à l'amplitude d'excitation optimale, comme critère de performance. A fin d'accroître encore cette sensibilité, les dispositifs MIG sont associés à une bobine de capture. La réponse en champ du quadripôle ainsi constitué est modélisée. La capacité parasite de la bobine, identifi ée comme un facteur limitant, implique alors une fréquence d'excitation optimale propre à chaque élément sensible. Finalement, une modélisation globale des performances en bruit, intégrant de plus le conditionnement électronique, est développée. Celle-ci permet de prédire et d'analyser les performances en fonction des conditions de mise en oeuvre, notamment vis-à-vis du type de démodulation. Ces résultats valident l'intérêt de la structure quadripôle et apportent un éclairage important sur le choix du point de fonctionnement en champ statique du capteur. Ce travail permet alors de réaliser un magnétomètre optimisé. Il affi che des performances très honorables avec un niveau de bruit équivalent en champ inférieur à 1 pT/sqrt(Hz) en zone de bruit blanc.

Pour sécuriser le processus de fabrication, garantir la qualité des pièces et atteindre une pleine productivité, des Systèmes de Surveillance Automatiques de l'Usinage (SSAU) sont nécessaires. Cependant, si des solutions sont proposées pour la production de grandes séries, il n'existe pas actuellement de SSAU pour les systèmes de production flexible en fraisage (ces derniers fabriquant notamment les pièces complexes à forte valeur ajoutée). L'objectif des travaux de thèse présentés dans ce manuscrit, est donc de répondre à ce besoin industriel en proposant une solution efficace et fiable de Surveillance Automatique de l'Usinage pour la production flexible par fraisage. <br />Tout d'abord, plusieurs critères issus de la bibliographie et susceptibles de résoudre notre problématique, ont été testés dans des conditions de coupe et de trajectoires industrielles, ce qui n'avait pas été fait auparavant. L'analyse de leur comportement a permis de mettre en évidence leurs faiblesses et de faire évoluer notre réflexion, avant de proposer une nouvelle méthode : la Surveillance d'Usinage Intermittente. L'état de l'outil est estimé à partir des efforts de coupe, puis reporté sur une carte de contrôle. Pour plus de fiabilité, seules les zones où la coupe est stable sont surveillées. <br />Afin d'augmenter la précision, la robustesse et le domaine de validité de la méthode, des améliorations ont ensuite été apportées, quant au conditionnement et à l'analyse des signaux d'efforts. Par ailleurs, les estimations de l'état de l'outil sont affinées pendant l'usinage, grâce à des simulations numériques effectuées au préalable. Des expérimentations ont validé l'approche, par des détections fiables de l'état d'un outil possédant 5 dents (dont une endommagée ou non).<br />Enfin, nous avons montré que notre méthode permet de détecter de très faibles endommagements de l'outil, survenant au cours de l'usinage d'une pièce. Nous proposons également de coupler notre SSAU à un système d'inspection des outils hors-usinage pour confirmer les détections. Nous avons ensuite montré que notre méthode n'est pas perturbée par l'usure des outils. Une table dynamométrique n'étant pas viable industriellement, nous avons cherché des alternatives. Nous avons finalement montré que la mesure d'efforts peut être réalisée en instrumentant la broche par des capteurs inductifs. L'application de notre méthode permet alors, dans un cadre industriel, de détecter de très faibles endommagements de l'outil, lors de production flexible en fraisage.