In this Master’s thesis, joint sequential inference of both parameters and states of stochastic volatility models is carried out using the SMC2 algorithm found in SMC2: an efficient algorithm for sequential analysis of state-space models, Nicolas Chopin, Pierre E. Jacob, Omiros Papaspiliopoulos. The models under study are the continuous time s.v. models (i) Heston, (ii) Bates, and (iii) SVCJ, where inference is based on options prices. It is found that the SMC2 performs well for the simpler models (i) and (ii), wheras filtering in (iii) performs worse. Furthermore, it is found that the FFT option price evaluation is the most computationally demanding step, and it is suggested to explore other avenues of computation, such as GPGPU-based computing. / I denna Masteruppsats estimeras sekventiellt parametrar och tillstånd i stokastiska volatilitetsmodeller nyttjandes SMC2 -algoritmen som återfinns i [1]. Modellerna som studeras är de kontinuerliga s.v.-modellerna (i) Heston, (ii) Bates och (iii) SVCJ, där inferens baseras på optionspriser. Vi finner att SMC2 presterar bra resultat för de enklare modellerna (i) och (ii) emedan filtrering för (iii) presterar sämre. Vi finner ytterligare att det beräkningsmässigt tyngsta steget är optionsprissättning nyttjandes FFT, därför föreslås det att undersöka andra beräkningssätt, såsom GPGPU-beräkning

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L’utilisation des matières composites est fortement conditionnée par la capacité du constructeur ou du sous-traitant à dimensionner les structures automobiles sous divers types de chargements complexes tel que la fatigue. Le présent travail de thèse a pour objectif de développer un outil de modélisation par transition d’échelles couplée à une approche phénoménologique afin d’apporter une réponse à un besoin de maîtrise du dimensionnement de pièce de structure en composite SMC (polyester chargé en fibres de verre) soumis à des sollicitations de type fatigue sous différents niveaux de température 23°C, 80°C et -30°C. Pour ce faire, le travail a été mené selon deux axes principaux. En premier lieu, une investigation expérimentale sous chargement monotone et fatigue. Les résultats de l’analyse expérimentale de l’endommagement du matériau a permis d’accéder aux données nécessaires à la construction d’un modèle micromécanique constituant la base des approches prédictives de la durée de vie des SMC sous chargements cycliques constituant la seconde phase de travail. Ainsi, deux approches de modélisations hybrides phénoménologiques/micromécaniques ont été proposées. Elles sont toutes les deux basées sur une modélisation micromécanique qui permet de traduire le comportement mécanique du matériau d’étude sous chargement monotone avec prise en compte de la microstructure et de l’endommagement. Ces deux approches prédictives ne nécessitent qu’un nombre limité d’essais et d’investigations expérimentales mais restent bien fiables et pertinentes dans leurs capacités de prédire la durée de vie d’un matériau composite SMC sous chargement en fatigue. L’approche est validée dans le cas de chargements thermomécaniques séquentiels à température ou amplitude variable. / The composite materials are strongly conditioned by the ability of the company to design the automotive structures under various complexes loadings such as fatigue. The aim of this thesis is to develop a multi-scale modeling coupled to a phenomenological approach in order to provide a response to the dimensioning need of structural parts subjected to cyclic loading at different temperatures of 23°C, 80°C and -30°C. By this way, the work was conducted along two main lines; firstly, an experimental investigation under monotonic and fatigue loadings. The results of this experimental study provide the necessary data for the construction of a micromechanical model which constitute the basis of the second part of this work; the predictive approaches of the fatigue lifetime for SMC composite. Thus, two hybrid, phenomenological/micromechanical, modeling approaches have been proposed. Both are based on a micromechanical modeling that allows describing the mechanical behavior of our material under monotonic loading, taking into account the microstructure and the damage phenomenon. These two predictive models require only a limited number of experimental tests and investigations but remain very reliable in their capacity to predict the lifetime of an SMC composite material under fatigue loading. The approach is validated in the case of thermomechanical sequential loadings at variable temperatures or amplitudes.

Ce travail de thèse s'intéresse au problème de l'optimisation globale d'une fonction coûteuse dans un cadre bayésien. Nous disons qu'une fonction est coûteuse lorsque son évaluation nécessite l’utilisation de ressources importantes (simulations numériques très longues, notamment). Dans ce contexte, il est important d'utiliser des algorithmes d'optimisation utilisant un faible nombre d'évaluations de cette dernière. Nous considérons ici une approche bayésienne consistant à affecter à la fonction à optimiser un a priori sous la forme d'un processus aléatoire gaussien, ce qui permet ensuite de choisir les points d'évaluation de la fonction en maximisant un critère probabiliste indiquant, conditionnellement aux évaluations précédentes, les zones les plus intéressantes du domaine de recherche de l'optimum. Deux difficultés dans le cadre de cette approche peuvent être identifiées : le choix de la valeur des paramètres du processus gaussien et la maximisation efficace du critère. La première difficulté est généralement résolue en substituant aux paramètres l'estimateur du maximum de vraisemblance, ce qui est une méthode peu robuste à laquelle nous préférons une approche dite complètement bayésienne. La contribution de cette thèse est de présenter un nouvel algorithme d'optimisation bayésien, maximisant à chaque étape le critère dit de l'espérance de l'amélioration, et apportant une réponse conjointe aux deux difficultés énoncées à l'aide d'une approche Sequential Monte Carlo. Des résultats numériques, obtenus à partir de cas tests et d'applications industrielles, montrent que les performances de notre algorithme sont bonnes par rapport à celles d’algorithmes concurrents. / This thesis deals with the problem of global optimization of expensive-to-evaluate functions in a Bayesian framework. We say that a function is expensive-to-evaluate when its evaluation requires a significant amount of resources (e.g., very long numerical simulations).In this context, it is important to use optimization algorithms that can deal with a limited number of function evaluations. We consider here a Bayesian approach which consists in assigning a prior to the function, under the form of a Gaussian random process. The idea is then to choose the next evaluation points using a probabilistic criterion that indicates, conditional on the previous evaluations, the most interesting regions of the research domain for the optimizer. Two difficulties in this approach can be identified: the choice of the Gaussian process prior and the maximization of the criterion. The first problem is usually solved by using a maximum likelihood approach, which turns out to be a poorly robust method, and to which we prefer a fully Bayesian approach. The contribution of this work is the introduction of a new Bayesian optimization algorithm, which maximizes the Expected Improvement (EI) criterion, and provides an answer to both problems thanks to a Sequential Monte Carlo approach. Numerical results on benchmark tests show good performances of our algorithm compared to those of several other methods of the literature.

Da Kunststoffe im Allgemeinen einen spezifischen Oberflächenwiderstand von >10E12 Ω besitzen, müssen die Materialien zur Vermeidung von elektrostatischen Aufladungen bei Bauelementen der Elektroindustrie antistatisch ausgerüstet werden. Durch elektrostatische Aufladungen können die Bauelemente eine Beeinträchtigung ihrer Funktion erfahren und Personen gefährden. Weiterhin ermöglicht die Absenkung des spezifischen Oberflächenwiderstandes eine elektrostatische (Pulver-)Lackierung. Für die Herstellung von Kunststoffen mit kleinem spezifischen Durchgangswiderstand ist der Zusatz von leitenden Substanzen, wie z. B: Leitfähigkeitsruß, Graphit, Eisenoxid-, Kupfer- oder Aluminiumteilchen, metallisierte Glasfasern oder –kugeln, Edelstahlfasern oder Kohlenstofffasern, üblich. Die Substanzen werden dabei physikalisch in die Polymermatrix eingemischt. Je höher der Volumenanteil der Additive für die benötigte Ableitfähigkeit bezogen auf die Gesamtrezeptur ist, desto größer ist jedoch auch der Einfluss dieser Additive auf die mechanischen Eigenschaften in Relation zum unadditivierten Ausgangsmaterial. Unterschiedliche Polaritäten und Oberflächenspannungen von Additiv und Matrix bedingen zudem Probleme bei der Homogenisierung der Additive in der Matrix. Eine homogene Verteilung über das Volumen ist jedoch Voraussetzung dafür mit möglichst wenig Additiv die Perkolationsschwelle zu erreichen. Aus dieser Sicht hat sich eine reaktive Ankopplung von leitfähigen Gruppen an Matrix- oder sonstige geeignete Rezepturbestandteile in der Vergangenheit, z.B. für MDF, als erfolgreicher Weg erwiesen. Ziel war es, dieses Konzept auf duroplastische Kunststoffe zu übertragen und dessen spezifischen Oberflächenwiderstand von >10E12 Ω abzusenken. Im Rahmen dieser Arbeit sollten die Materialien SMC (Sheet molding compound) und Epoxidharzlaminate eine antistatische Ausrüstung erhalten.

Les travaux présentés s’axent autour de 2 chapitres indépendants : - le 1er concerne l’étude rhéologique d’une formulation pour SMC sans fibres. Cette étude permet d’élaborer des lois de comportement rhéologique. Ces lois sont ensuite insérées dans un code de calcul de simulation numérique afin de prédire les efforts mis en jeu lors d’une compression. Ces données simulées sont comparées avec des données de compression obtenues expérimentalement. - le 2ème se penche sur l’étude d’un comportement rhéologique rare : la rhéopexie négative. La viscosité de l’échantillon dépend de l’histoire de cisaillement qui lui est appliquée. Ce comportement est très sensible à la composition du mélange, et fait intervenir 4 constituants. Dès lors que l’un d’eux est retiré, le phénomène disparaît. Le mélange étudié est constitué de produits classiquement utilisés pour la production de SMC. / The research presented is divided into 2 independents chapters: - the 1st one focuses on the rheological study of a fibreless formulation for SMC. This study allows us to write constitutive equations of the formulation. These equations are in turn implemented in a numerical simulation program, in order to predict the forces generated during a compression experiment. These simulated data are eventually compared with experimental data obtained during compression.- the 2nd chapter concerns the study of a rare rheological behaviour: the negative rheopexy. The viscosity of the sample depends on its shear history, in a very different way than a thixotropic sample’s viscosity would. This rheological behaviour is very component sensitive, and results from the interactions between 4 components. As soon as one of them is missing, the negative rheopexy disappears. The mixture studied is constituted of products traditionally used for the production of SMC.

Os ambientes costeiros podem ser caracterizados por sua grade dinâmica, onde existe o embate entre o continente e o mar. A dinâmica sedimentar da linha de costa constitui conhecimento básico em obras de engenharia e na compreensão do ambiente costeiro. Buscou-se compreender os mecanismos do funcionamento dinâmico da região em torno do Porto de Tubarão, Vitória-ES, através de análises de marés, de clima de ondas, agitação marítima, de correntes induzidas por ondas e transporte sedimentar. Os resultados permitiram algumas interpretações tanto de curtíssimo prazo como de longo prazo. As correntes de marés são particularmente importantes, sobretudo próximo as bocas dos canais de Vitória e da Passagem atingindo valores de até 0,.7m/s. As ondas atingem a área com alturas significativas variadas, dependendo do grau de exposição. Na praia de Camburi as ondas dificilmente ultrapassam 1 metro de altura significativa, enquanto na praia Mole ondas de 2.5m de altura significativa ocorrem com certa freqüência. A direção da corrente na praia Mole está diretamente relacionadas com as direções de incidência das ondas variando de NE até SW, enquanto sua intensidade está relacionada com as alturas e períodos, variando de 0 até 0.44 m/s. A praia de Camburi, por sua vez apresenta correntes rumo ENE independente da direção de propagação das ondas ao largo da Baia do Espírito Santo. As velocidades médias variam entre 0 e 0,3 m/s. O porto de tubarão serve de abrigo às ondas, influenciando na direção média do fluxo de energia nas praias adjacentes. A longo prazo a tendência da praia de Camburi é de sofrer uma rotação acentuando os processos erosivos na porção ocidental. / The coastal zones can be characterized by the huge dynamic battle, continent forces against the ocean forces. The sedimentary dynamic of the coast line is a basic knowledge necessary to carry out engineering features and to understand the natural coastal environment. This work tried to understand the mechanisms that control those dynamics in the region near to the Tubarão Harbour, Vitória- ES. The effects of the tides, wind generated wave clima, wave induced currents and sedimentary transport was analyzed in short and long terms. In short terms, tide currents are specially important near the estuaries mouth (Vitória and Passagem channels), with velocities reaching 0.7m/s. The waves reach the coast line with different significant wave heights, depending on the each site expositions to in coming waves. At Cambury beach the waves hardly gets significant wave height over 1meter, in other hand, at Mole beach, waves with 2,5m significant wave height are quite often. At Mole beach, wave induced currents directions are directly correlated with the wave direction in outside zones, oscillating between NE and SW directions. The current velocities, which depends on wave height and wave period, presents values between 0 and 0,44 m/s. At Cambury beach the currents always goes to ENE, independent of outside wave directions. The velocities varies between 0 and 0,3 m/s. The Tubarão harbour acts like a wall creating shadows for the incident waves in the beaches behind. In long terms, the Mole beach seems to be stable and Cambury Beach seems to rotate some degrees of it mean direction, with the intensifications of the erosional process in the oriental portion of the beach.

Le développement des moteurs électromagnétiques nécessite des matériaux magnétiques possédant une forte induction à saturation, une perméabilité magnétique importante, ainsi que de faibles pertes magnétiques lorsque le matériau est utilisé à des fréquences allant jusqu’à 20 kHz.Pour réduire ces pertes, le matériau doit alors posséder une résistivité électrique la plus élevée possible. Les composites magnétiques doux ont été développés dans ce contexte, en associant du fer (ou un alliage) à un matériau isolant. Historiquement, ceux-ci étaient présents sous forme de couches laminées, mais des matériaux coeur-écorce se sont développés ces dernières années.Au cours de ces travaux, nous avons développé l’enrobage de particules de fer par un matériau isolant et magnétique : le ferrite NiZn. L’enrobage de ferrite a été réalisé par voie liquide. De cette manière, il a été possible de réaliser un enrobage homogène d’épaisseur contrôlée sur des particules de fer sphériques.L’étude de la mise en forme de ces particules coeur-écorce, par métallurgie des poudres, a montré qu’en frittant le matériau composite à une température supérieure à 580°C, une réaction d’oxydoréduction a lieu entre les deux composés. Cette réaction mène à la formation d’une phase type FexNi1-x et d’une solution solide FeO-FeZnO. Ces deux phases font alors chuter les propriétés magnétiques du matériau final.Pour éviter cette réaction d’oxydoréduction, nous avons montré qu’il est possible d’ajouter une barrière de diffusion : la silice, ou bien de fritter le matériau à l’aide de techniques type FAST. De cette manière, nous avons obtenu un matériau possédant des pertes magnétiques comparables à celles de poudres industrielles mais avec une perméabilité magnétique supérieure. / Magnetic materials with high saturation induction, high magnetic permeability and low magnetic losses, are necessary for the development of electromagnetic motors used at frequencies up to 20 kHz.The electric resistivity of these materials must be as high as possible to reduce iron losses. To increase the resistivity of ferromagnetic materials, soft magnetic composites (SMC) were developed combining a ferromagnetic material with an insulating one. Firstly, laminated steel sheets were developed but during the last years core-shell materials were investigated.In this work, we have studied the coating of iron particles by an insulating and a magnetic material: NiZn ferrite. These coatings were deposited by an aqueous solution to obtain a homogenous coating with a controlled thickness on spherical iron particles.A study of composite shaping by powder metallurgy shows a redox reaction between ferrite and iron at a sintering temperature above 580°C. This reaction leads to the formation of a FexNi1-x and a FeO-FeZnO solid solution. These two phases deteriorate the magnetic properties of the final material.To avoid this redox reaction, we have shown that a silica layer can be used as a diffusion barrier. Another solution is to sinter the composite with a Field Assisted Sintering Technique (FAST) as Spark Plasma Sintering. A material with properties similar to industrial material and with a superior magnetic permeability was obtained with Spark Plasma Sintering

Os ambientes costeiros podem ser caracterizados por sua grade dinâmica, onde existe o embate entre o continente e o mar. A dinâmica sedimentar da linha de costa constitui conhecimento básico em obras de engenharia e na compreensão do ambiente costeiro. Buscou-se compreender os mecanismos do funcionamento dinâmico da região em torno do Porto de Tubarão, Vitória-ES, através de análises de marés, de clima de ondas, agitação marítima, de correntes induzidas por ondas e transporte sedimentar. Os resultados permitiram algumas interpretações tanto de curtíssimo prazo como de longo prazo. As correntes de marés são particularmente importantes, sobretudo próximo as bocas dos canais de Vitória e da Passagem atingindo valores de até 0,.7m/s. As ondas atingem a área com alturas significativas variadas, dependendo do grau de exposição. Na praia de Camburi as ondas dificilmente ultrapassam 1 metro de altura significativa, enquanto na praia Mole ondas de 2.5m de altura significativa ocorrem com certa freqüência. A direção da corrente na praia Mole está diretamente relacionadas com as direções de incidência das ondas variando de NE até SW, enquanto sua intensidade está relacionada com as alturas e períodos, variando de 0 até 0.44 m/s. A praia de Camburi, por sua vez apresenta correntes rumo ENE independente da direção de propagação das ondas ao largo da Baia do Espírito Santo. As velocidades médias variam entre 0 e 0,3 m/s. O porto de tubarão serve de abrigo às ondas, influenciando na direção média do fluxo de energia nas praias adjacentes. A longo prazo a tendência da praia de Camburi é de sofrer uma rotação acentuando os processos erosivos na porção ocidental. / The coastal zones can be characterized by the huge dynamic battle, continent forces against the ocean forces. The sedimentary dynamic of the coast line is a basic knowledge necessary to carry out engineering features and to understand the natural coastal environment. This work tried to understand the mechanisms that control those dynamics in the region near to the Tubarão Harbour, Vitória- ES. The effects of the tides, wind generated wave clima, wave induced currents and sedimentary transport was analyzed in short and long terms. In short terms, tide currents are specially important near the estuaries mouth (Vitória and Passagem channels), with velocities reaching 0.7m/s. The waves reach the coast line with different significant wave heights, depending on the each site expositions to in coming waves. At Cambury beach the waves hardly gets significant wave height over 1meter, in other hand, at Mole beach, waves with 2,5m significant wave height are quite often. At Mole beach, wave induced currents directions are directly correlated with the wave direction in outside zones, oscillating between NE and SW directions. The current velocities, which depends on wave height and wave period, presents values between 0 and 0,44 m/s. At Cambury beach the currents always goes to ENE, independent of outside wave directions. The velocities varies between 0 and 0,3 m/s. The Tubarão harbour acts like a wall creating shadows for the incident waves in the beaches behind. In long terms, the Mole beach seems to be stable and Cambury Beach seems to rotate some degrees of it mean direction, with the intensifications of the erosional process in the oriental portion of the beach.

Cette thèse présente des contributions à la littérature des méthodes de Monte Carlo utilisé dans l'analyse des modèles complexes en statistique Bayésienne; l'accent est mis à la fois sur la complexité des modèles et sur les difficultés de calcul.Le premier chapitre élargit Delayed Acceptance, une variante computationellement efficace du Metropolis--Hastings, et agrandit son cadre théorique fournissant une justification adéquate pour la méthode, des limits pour sa variance asymptotique par rapport au Metropolis--Hastings et des idées pour le réglage optimal de sa distribution instrumentale.Nous allons ensuite développer une méthode Bayésienne pour analyser les processus environnementaux non stationnaires, appelées Expansion Dimension, qui considère le processus observé comme une projection depuis une dimension supérieure, où l'hypothèse de stationnarité pourrait etre acceptée. Le dernier chapitre sera finalement consacrée à l'étude des structures de dépendances conditionnelles par une formulation entièrement Bayésienne du modèle de Copule Gaussien graphique. / This thesis presents contributions to the Monte Carlo literature aimed toward the analysis of complex models in Bayesian Statistics; the focus is on both complexity related to complicate models and computational difficulties.We will first expand Delayed Acceptance, a computationally efficient variant ofMetropolis--Hastings, to a multi-step procedure and enlarge its theoretical background, providing proper justification for the method, asymptotic variance bounds relative to its parent MH kernel and optimal tuning for the scale of its proposal.We will then develop a flexible Bayesian method to analyse nonlinear environmentalprocesses, called Dimension Expansion, that essentially consider the observed process as a projection from a higher dimension, where the assumption of stationarity could hold.The last chapter will finally be dedicated to the investigation of conditional (in)dependence structures via a fully Bayesian formulation of the Gaussian Copula graphical model.