Parmi les méthodes les plus utilisées en inspection embarquée des structures (Structural Health Monitoring ou SHM), les techniques d’imagerie basées sur un modèle de propagation sont de plus en plus répandues. Pour les techniques d'imagerie basées sur un modèle de propagation, bien que ces techniques montent en popularité, la complexité des matériaux composites réduit grandement leur performance en détection d'endommagements comparativement aux démonstrations précédentes de leur potentiel sur des matériaux isotropes. Cette limitation dépend entre autres des hypothèses simplificatrices souvent posées dans les modèles utilisés et peut entraîner une augmentation des faux positifs et une réduction de la capacité de ces techniques à détecter des endommagements. Afin de permettre aux techniques d'imagerie basées sur un modèle d'offrir une performance équivalente à celle obtenue précédemment sur les structures métalliques, il est nécessaire d'exploiter des modèles de propagation considérant la dynamique complexe des ondes dans ce type de structures. Cette thèse présente les travaux effectués sur la modélisation de la propagation des ondes guidées dans les matériaux composites. En première partie, une amélioration simple des modèles de génération et de propagation est proposée afin de permettre de mieux reconstruire les signaux générés et propagés sur une structure composite. Par la suite, le potentiel de la technique « Excitelet » à détecter et positionner adéquatement un ou plusieurs endommagements sur un matériau, peu importe son empilement (d’un composite unidirectionnel à un matériau isotrope), est démontré tant pour le mode A[indice inférieur 0] que le mode S[indice inférieur 0]. Les résultats obtenus numériquement et expérimentalement démontrent une corrélation directe entre l'amélioration des modèles mathématiques derrière les techniques d'imagerie et la robustesse des techniques pour ce qui est de la précision sur le positionnement du dommage et du niveau de corrélation obtenu. Parmi les améliorations à la technique d'imagerie « Excitelet » proposées, une amélioration significative des résultats en imagerie est démontrée en considérant la distribution de cisaillement plan sous l’émetteur, ce qui est une nouveauté par rapport aux travaux de recherche précédents en imagerie. La performance de la technique d'imagerie via la modélisation de la propagation d'ondes guidées dans les laminés multicouches transverses isotropes est par la suite démontrée. Les équations de l'élasticité en 3D sont utilisées pour bien modéliser le comportement dispersif des ondes dans les composites, et cette formulation est par la suite implantée dans la technique d'imagerie « Excitelet ». Les résultats démontrent que l'utilisation d'une formulation mathématique plus avancée permet d'augmenter la précision quant au positionnement des dommages et à l'amplitude de la corrélation obtenue lors de la détection d'un dommage. Une analyse exhaustive de la sensibilité de la technique d’imagerie et de la propagation d’ondes aux conditions environnementales et à la présence de revêtement sur la structure est présentée en dernière partie. Les résultats obtenus montrent que la considération de la propagation complexe dans la formulation d’imagerie ainsi que la caractérisation des propriétés mécaniques « a priori » de l’imagerie améliorent la robustesse de la technique et confèrent à la technique « Excitelet » la capacité de détecter et positionner précisément un endommagement, peu importe le type de structure.

Une galaxie est un système complexe au sens où, autant des phénomènes se produisant à l'échelle du milieu interstellaire, comme des explosions de supernovæ ou l'activité d'un trou noir supermassif, que des interactions entre galaxies au sein de groupes ou d'amas, comme l'effeuillage par effet de marée ou par effet de bélier, influencent et conditionnent l'évolution de la galaxie dans son ensemble. Comme les processus œuvrant dans de tels systèmes font intervenir une gamme d'échelle de temps et de distance considérable, allant de l'étoile individuelle aux amas de galaxies tout entier, leur modélisation constitue un immense défi qui ne peut être relevé ni par une approche purement analytique ni par l'entremise de techniques exclusivement numériques.Cette thèse, à l'interface entre modèles semi-analytique et analyse de simulations numériques, se concentre sur l'étude de l'effeuillage des étoiles des galaxies satellites par effet de marée et sur les rétro-actions induites par les supernovæ.Ce manuscrit présente, d'une part, un modèle d'occupation des halos permettant de contraindre la masse d'étoiles perdue par les galaxies satellites depuis leur entrée dans leur groupe ou leur amas ainsi qu'un modèle d'effeuillage impulsif prédisant la masse stellaire arrachée aux satellites. Ce dernier est confronté, par le truchement du modèle d'occupation des halos, aux observations des fonctions de masses des groupes et des amas.Il expose, d'autre part, l'étude des rétro-actions des supernovæ implémenté dans les simulations numériques du projet NIHAO, conduite en séparant en différentes composantes le gaz des simulations et en comptabilisant les échanges entre ces dernières, laquelle a permis de mettre en évidence trois processus distincts par le biais desquels les supernovæ réduisent ou suppriment la formation stellaire.Enfin, il détaille les améliorations techniques et scientifiques apportées au modèle semi-analytique GalICS. / A galaxy is a complex system since as many phenomena take place at the scale of the interstellar medium, such as supernovae explosions or the activity of supermassive black holes, as interactions between galaxies within groups or clusters, such as tidal or ram pressure stripping, affect and condition the evolution of the galaxy itself as a whole. Because the processes acting in such systems involve a considerable range of times and distances, going from individual stars to entire clusters of galaxies, they modelling constitutes an immense challenge that cannot be met neither by a purely analytical approach nor by solely numerical technics.This thesis, being at the interface between semi-analytical models and the analysis of numerical simulations, focuses on the study of star stripping in satellite galaxies by tidal effects and on the supernovae induced feedback.This manuscript presents, on one hand, an halo occupation model that allows to constrain the stellar mass lost by satellite galaxies since they entered their group or their cluster, and a model of impulsive stripping that predicts the stellar mass ripped out of satellites. The latter is compared, through the halo occupation model, to the observed mass functions of groups and clusters.It exposes, on the other hand, the study of the supernovae feedback implemented in the numerical simulations of the NIHAO project, performed separating the simulated gas into different components and counting the exchanges that take place between them. This allowed for the highlighting of three distinct processes through which supernovae reduce or suppress their star formation.

La répétabilité et la reproductibilité sont les problèmes les plus communément rencontrés dans les études expérimentales de pertes par transmission. Des différences significatives ont été observées, dans différents laboratoires, sur des mesures de perte par transmission sonore de systèmes installés dans une niche (tunnel séparant la source des pièces réceptrices). Ces essais comparatifs inter-laboratoires ont trouvé que la perte par transmission sonore est influencée, non seulement par la plaque, la source et les paramètres récepteurs, mais aussi par la profondeur de niche et la localisation de la plaque dans celle-ci. L'objectif principal de ce travail est de développer et de valider une méthode semi-analytique qui soit à la fois rapide, en comparaison avec les méthodes des éléments finis et des éléments de frontière, et fiable afin d'étudier l'effet de la niche sur la perte par transmission sonore. Ainsi, une méthode serai-analytique est proposée et utilisée pour investiguer l'effet de plusieurs paramètres de niche sur la perte par transmission sonore d'une fine plaque élastique. Dans cette étude, deux problèmes seront investigués. Le premier traite de la niche sans plaque dans celle-ci, appelé « aperture ». Le second traite de l'effet de la niche sur la perte par transmission sonore d'une plaque baillée. Les ondes acoustiques dans la niche sont développées en termes de modes acoustiques évanescents et propagatifs. Plusieurs exemples sont présentés pour étudier la convergence et valider l'approche. Les découvertes montrent une décroissance considérable dans la puissance transmise lorsque la longueur de niche augmente. De plus, la longueur de niche joue un rôle important dans la transmission sonore comparée à la surface de section transverse de celle-ci. Dans le système niche-plaque, ta niche affecte le champ d'excitation en augmentant la pression sur la plaque. L'augmentation de pression est-plus importante au niveau des angles et des arêtes de la plaque. Nos résultats d'étude révèlent que la niche a plus d'effet sur le champ d'excitation que sur le champ de radiation. Ceci est important pour les essais expérimentaux où le champ source est mesuré dans une chambre réverbérant. Un minimum de perte par transmission sonore, en comparaison avec d'autres positions de plaque dans la niche, est obtenu lorsque la plaque est située au centre de la niche. Par conséquent, l'effet de niche est moins important quand la plaque est située dès le début de la niche.

Les préoccupations environnementales actuelles nous amènent à envisager des solutions alternatives, telles que la pile à combustible. Cette dernière malgré ses avantages présente des faiblesses qui ralentissent sa diffusion au sein de l'industrie, entre autres, sa trop courte durée de vie. Face à cette considération, nous proposons d'appliquer le PHM à la PEMFC. Il faut donc développer le pronostic puis considérer son insertion au sein d'un système industriel. Nous choisissons de baser l'approche proposée sur un modèle de comportement, tout en proposant de combler le manque de connaissance concernant le vieillissement de la pile par les données, ce qui nous permet amène à développer une approche hybride. Dans ces travaux, le modèle comportemental est étudié sur des durées de plus en plus grandes pour enfin proposer une prédiction de l'ordre du millier d'heure. Afin de prendre en compte une implantation au sein d'un système réel, une étude sur la généricité et applicabilité de l'approche est réalisée. Ainsi, ces travaux proposent une approche de pronostic hybride basée sur un modèle de comportement et étudie son insertion au sein d'un système réel. / The current environmental concerns lead us to consider alternative solutions. The fuel cell can be one of them with numerous advantages, it presents however weaknesses, especially, its life duration which is too short. Face to this issue, we offer to apply the PHM to the PEMFC. For that, it is necessary to develop the prognostics for this application and the possibility of the on-line implementation on an industrial system. It was chosen to base the approach on a behavioral model in which the knowledge gaps are completed with the use of data. So, the approach proposed here, is hybrid. In this work, the behavioral model is studied on laps of time longer in order to finally introduce a prediction of a thousand of hours. Then, the online implementation on a real system is considered with a genericity and an applicability study. This work proposes a hybrid prognostics approach based on a behavioral model and study its implementation on an industrial system.

Le but de ce travail est le développement d'une méthode automatique d'identification de paramètres couplée au logiciel éléments finis FORGE3. L'analyse d'essais mécaniques faisant intervenir des écoulements de matière complexes ainsi que la prise en compte de modèles rhéologiques de plus en plus raffinées rendent nécessaire l'utilisation de méthodes inverses couplée avec des solveurs éléments finis. La méthode développée est couplée avec le modèle direct tridimensionnel FORGE3, afin de prendre en compte l'écoulement de matière tridimensionnel intervenant dans certains essais. Le problème inverse est formulé comme un problème d'optimisation au sens des moindres carrés. Afin de minimiser les temps de calcul associé à la résolution de ce problème inverse, une méthode à direction de descente (méthode de Gauss-Newton) est choisie. Cet algorithme permet un bon compromis entre précision et temps de calcul. Les méthodes à direction de descente pouvant présenter des instabilités numériques, l'algorithme de Gauss-Newton est stabilisé afin d'être en mesure d'identifier les paramètres de modèles rhéologiques relativement complexes. L'approche proposée est validée sur quelques problèmes numériques représentatifs des problèmes concret que l'on veut étudier. Afin de programmer l'algorithme de Gauss-Newton et d'étudier sa stabilité, un module d'analyse de sensibilité est développé. Celui-ci est basé sur un schéma semi-analytique, alliant flexibilité, précision et faible coût en terme de temps de calcul. L'approche globale d'identification de paramètres est testée sur un certain nombre de cas concrets: des essais de compression simple, de torsion, de bipoinçonnement. L'approche proposée permet aussi d'utiliser des essais de formabilité comme des essais rhéologiques. Dans ce contexte, l'essai SICO, l'essai de gonflage hydraulique de tôle ainsi que l'essai Nakazima sont analysés. Le module d'identification de paramètres proposé permet d'identifier divers modèles rhéologiques (e.g. viscoplastiques, élasto-viscoplastiques, critère de Hill anisotrope), à partir de divers essais mécaniques plus ou moins complexes. Enfin, l'analyse de sensibilité s'est révélée être un outil d'aide à la conception des expériences elles-mêmes pour l'essai Nakazima et pour l'essai de bipoinçonnement.

L'étude du contrôle optique de composants hyperfréquences consiste en la compréhension et la simulation des phénomènes physiques mis en jeu, à savoir, l'injection optique et la propagation d'une onde hyperfréquence au sein de la charge photo-induite. L'objectif est d'obtenir une simulation complète. Ainsi la partie optique est résolue par un calcul semi-analytique tridimensionnel de l'injection optique pour obtenir la concentration de porteurs excédentaires dans le substrat. Ce calcul semi-analytique permet de plus la réalisation d'une étude de sensibilité par rapport aux paramètres physiques et géométriques du substrat et du faisceau laser. Dans un deuxième temps, cette charge photo-induite, déduite de la concentration, est modélisée sous un logiciel électromagnétique pour obtenir le comportement fréquentiel du composant contrôlé optiquement. Toutes ces simulations sont enfin comparées aux mesures pratiques réalisées sur des composants simples en technologie coplanaire.

Les microplasmas correspondent à des décharges confinées sur de faibles échelles spatiales (typiquement quelques 100 µm) offrant ainsi une grande stabilité pour des densités de puissance de l'ordre de 100 kW/cm3. L'étude de ces décharges s'est fortement développée à partir du début des années 2000 tant sur le plan théorique qu'expérimental. Leur intérêt réside dans la possibilité de générer des plasmas à moyenne et haute pression avec de faibles tensions et dans les nombreuses applications potentielles telle que le traitement de surface, les sources de lumière ou bien encore la micro-propulsion spatiale. Les microdécharges à cathode creuse (MHCD) constituent une configuration particulière de microplasmas. La décharge est générée dans l'argon en appliquant une différence de potentiels entre les deux électrodes qui sont assemblées sous forme d'un sandwich électrode-diélectrique-électrode percé sur toute la longueur par un trou de quelques centaines de micromètres. D'un point de vue expérimental, une étude par imagerie et spectroscopie d'émission nous a permis de déterminer les mécanismes d'émission de la lumière, la structure de la décharge, la température du gaz ainsi que la densité électronique. D'un point de vue théorique, nous avons développé des modèles semi-analytiques permettant d'obtenir des lois d'échelle et des comportements macroscopiques, et de vérifier ainsi les interprétations expérimentales. Malgré le nombre important d'hypothèses et d'approximations sur lesquelles reposent les différents modèles développés, la comparaison entre résultats théoriques et expérimentaux nous a permis de capter une partie de la physique impliquée au sein des MHCD.

Dans ce travail, nous nous intéressons, d'un point de vue théorique, à la formation et à l'évolution des galaxies, en particulier dans un environnement d'amas. Sous l'hypothèse que la matière noire froide est la composante dominante de l'univers, les halos de matière noire sont générés en premiers, les moins massifs d'abord, ceux de plus grande masse ensuite, par fusion hiérarchique des plus petits. Les galaxies se forment à partir du gaz baryonique à l'intérieur des halos, et elles évoluent dans et avec les halos hôtes. Pour étudier la formation des galaxies, il est alors nécessaire de décrire l'histoire de la composante de matière noire, ainsi que celle de la composante baryonique. <br> Pour la matière noire, nous avons discuté d'abord un modèle basé sur la théorie linéaire de la croissance des fluctuations de densité de l'univers. Après avoir complètement re-codé le modèle (proposé par Rodrigues & Thomas 1996 et appelé "Merging Cell Model"), nous l'avons appliqué à une cosmologie SCDM et nous l'avons analysé en grand détail. Il apparaît particulièrement adapté pour étudier les amas locaux de galaxies, ainsi que la population des galaxies à discontinuité de Lyman à décalage spectral $z\simeq3$. <br> Pour obtenir une description plus fiable de l'histoire de fusion des halos de matière noire, nous nous sommes occupés ensuite de simulations numériques. En particulier, nous avons re-simulé à haute résolution 10 halos massifs, qui, dans le cadre du travail, correspondent aux sites hébergeant les amas des galaxies. La technique des resimulations est décrite soigneusement, en mettant en évidence ses avantages et ses inconvénients. Elle permet de reproduire très précisément les objets originaux sélectionnés, avec, bien évidemment, beaucoup plus de détails. Les résultats pour les 10 halos massifs resimulés sont présentés et servent comme point de départ pour l'étape suivante. <br> La description des processus agissants sur la composante baryonique à l'intérieur des halos, et gouvernant la formation et l'évolution des galaxies, est faite au moyen du modèle hybride "GALICS". C'est en combinant cette technique avec les resimulations à haute résolution des 10 halos massifs, que nous avons décrit la formation hiérarchique des galaxies dans les amas. Une attention particulière a été dédiée à l'effet des processus dynamiques, censés être spécialement importants dans les amas (la friction dynamique, le balayage du gaz par pression dynamique, et les collisions directes). Le balayage par pression dynamique rend les galaxies plus rouges et la relation couleur-magnitude plus étroite, en meilleur accord avec les observations. Il a un effet moindre sur la morphologie, qui est plutôt influencée par le taux des fusions directes. Les amas très massifs ont en moyenne des galaxies plus brillantes et plus rouges, ainsi qu'une fraction plus élevée d'elliptiques, que les amas moins massifs. Cela est vrai au temps présent, comme au décalage spectral $z=0.5$, où les galaxies sont en moyenne plus bleues. Nos résultats (préliminaires) suggèrent que la fonction de luminosité à magnitudes brillantes ($M_B < -17$) a une pente plus forte dans les amas riches que dans ceux de plus petite masse.

Les travaux de cette thèse portent sur la méthodologie de conception des Machines Synchrones à Aimants Permanents (MSAP) avec pour application le véhicule électrique. Dans une première partie, nous avons abordé du contexte de l'étude et de la problématique du dimensionnement. A l'occasion, nous avons montré qu'il est nécessaire d'adopter une méthodologie de design appropriée en fonction de l'avancement de chaque projet dans le cadre du processus de conception. Nous avons alors proposé différents niveaux de modélisation afin de repérer la machine optimale face au cahier des charges pour ensuite la caractériser plus finement et l'optimiser. La seconde partie du rapport traite donc de la modélisation et de l'optimisation de la MSAP. En premier lieu, un modèle analytique permet d'évaluer les performances globales des centaines de machines très rapidement. Ce premier calcul permet de sélectionner les meilleures machines à l'application pour ensuite les optimiser. Puis, le second niveau de modélisation se base sur les réseaux de réluctances. Ce niveau plus fin permet d'une part de retrouver les performances affinées des MSAP et également de procéder à l'optimisation. Enfin, la dernière partie du rapport est consacrée à l'optimisation de la MSAP en vue d'améliorer grandement les performances et de satisfaire au mieux au cahier des charges.

Les lanceurs spatiaux sont des structures complexes associant une multitude de composants. L’assemblage de ces éléments doit répondre à un niveau de performance élevé. Le collage structural demeure un bon candidat en raison des nombreux avantages qu’il présente. Cependant, cette technologie montre des inconvénients. En raison des changements brusques de géométrie et de propriétés matériaux, des concentrations de contraintes apparaissent aux extrémités du joint de colle. Ce phénomène appelé effets de bords est néfaste pour la tenue mécanique de l’assemblage collé. La présence des effets de bords exclut l’utilisation de critères en contrainte utilisés classiquement. Le dimensionnement d’assemblages collés requiert des outils fiables prenant en compte ces effets de bords. Dans cette étude, un modèle de ruine incrémentale, associant une approche en contrainte et en énergie, est utilisé. L’utilisation de cet outil dans un cadre industriel, impose de répondre aux besoins d’un Bureau d’Études, notamment en termes de coût de calculs. Afin de le diminuer, une implémentation semi-analytique, est tout d’abord développée. Puis, une seconde méthode d’implémentation, basée sur la méthode des Eléments Finis, permet une prévision plus précise de la ruine d’un assemblage. La pertinence de ces deux approches a été vérifiée pour plusieurs configurations de joints collés. Des campagnes d’essais, destinées à confronter les résultats expérimentaux aux prévisions numériques, ont été réalisées. Dans le cadre de ce travail, un montage de collage et d’essai pour assemblages tubulaires a en particulier été développé. L’objectif du pré-dimensionnement est d’identifier une zone d’intérêt dans l’ensemble du domaine d’étude. Aussi, une étude paramétrique peut être requise afin de réaliser cette tâche. Afin de réduire le coût de calcul, une méthode d’interpolation spatiale appelée Krigeage a été mise en œuvre, et permet la construction efficace d’une surface de réponse. / Space Launchers are complex structures composed of a large number of elements. The assembling of these components must show a high level of reliability. The use of adhesive bonding technology is an interesting solution since it presentsseveral assets compared to “classical” joint techniques (such as riveting, bolting and welding), mainly because it can help to construct lighter and less energy consuming systems However„ the implementation of adhesives also has somedrawbacks. Due to the strong variations of geometrical and material properties, stress concentrations appear at the extremities of the joint. This phenomenon; called edge effects; has a great influence on the failure of the bond. As a result, the simple use of a classical stress or energetic criteria is not appropriate to predict the fracture of such structures. Therefore, it is obvious that the design of bonded assemblies requires reliable tools to take the edge effects into account. In this work an incremental failure model, which combines the stress and energetic criteria, is used. In order to decrease the computational cost, a semi-analytical application of this model is proposed. This is intended to make the approach more interesting to be implemented in an industrial environment. The accuracy of the prediction of the failure load is enhanced by means of the Finite Element method. The reliability of both the semi-analytical and Finite Element approaches is verified by comparing the model predictions with experimental data issued from double-notched Arcan and tubular specimen geometries. The aim of the pre-design phase is to identify the critical area in the whole range of the application of the studied geometry. Therefore, the realization of a parametric study is required in order to build a response surface. In the present study, this has been achieved by means of spatial interpolation using the Kriging model.