La prédiction de l'organisation topologique du plan de masse d'un circuit VLSI complexe est très importante pour sa conception. Cette thèse présente une étude sur les proprietés statistiques des dessins des masques des principaux blocs constituant un circuit intégré. Un outil prototype d'évaluation topologique est également présenté. Cet outil donne une évaluation de la forme et de la taille de ces blocs, à partir de leurs spécifications fonetionelles. Il est composé par un ensemble de sousprogrammes d'évaluation spécialisés pour les différents types de blocs fonetionnels qui peuvent constituer un circuit VLSI. / The prediction of the floor plan topological organization in the design process of a complex VLSI circuit is very important. This thesis presents a study about statistical properties of the main blocks that compose an integrated circuit. A prototype tool for topological evaluation is also presented. This tool provides an evaluation of the shape and size of these blocks from their functional specifications. It is composed of a set of evaluation rotines specialized for the different functional blocks which may constitute a VLSI circuit.

La prédiction de l'organisation topologique du plan de masse d'un circuit VLSI complexe est très importante pour sa conception. Cette thèse présente une étude sur les proprietés statistiques des dessins des masques des principaux blocs constituant un circuit intégré. Un outil prototype d'évaluation topologique est également présenté. Cet outil donne une évaluation de la forme et de la taille de ces blocs, à partir de leurs spécifications fonetionelles. Il est composé par un ensemble de sousprogrammes d'évaluation spécialisés pour les différents types de blocs fonetionnels qui peuvent constituer un circuit VLSI. / The prediction of the floor plan topological organization in the design process of a complex VLSI circuit is very important. This thesis presents a study about statistical properties of the main blocks that compose an integrated circuit. A prototype tool for topological evaluation is also presented. This tool provides an evaluation of the shape and size of these blocks from their functional specifications. It is composed of a set of evaluation rotines specialized for the different functional blocks which may constitute a VLSI circuit.

La conception sur-mesure de matériaux architecturés à l'échelle du milli/centimètre est une stratégie pour développer des matériaux de structure plus performants vis-à-vis de cahiers des charges multifonctionels. Ce travail de thèse s'intéresse en particulier à la conception optimale de panneaux architecturés périodiques, dans le but de combiner des exigences mécaniques de flexion et de cisaillement, ainsi que de conductivité thermique. Le comportement élastique peut être prédit grâce à l'identification sur la cellule périodique des coefficients de la matrice des souplesses équivalente. Ces calculs d'homogénéisation ont été mis en oeuvre par éléments finis pour estimer en particulier les souplesses en flexion et en cisaillement transverse. Après validation expérimentale, cette méthode de calcul constitue un outil d'évaluation des performances mécaniques pour chaque géométrie de cellule périodique (2D ou 3D). À titre d'exemple, et dans un contexte de développement de solutions matériaux architecturés pour l'automobile, la conception de tôles "texturées" est proposée en menant une étude paramétrique à l'aide de cet outil. L'implémentation d'un algorithme d'optimisation topologique couplé à la procédure d'homogénéisation permet d'enrichir les méthodes de conception sur-mesure en élargissant l'espace de recherche des "architectures". Après l'étude modèle du compromis entre flexion et cisaillement, le cas industriel d'un panneau sandwich isolant est traité. Dans ce cas, l'optimisation fournit plusieurs compromis prometteurs entre rigidité en cisaillement et isolation thermique. Ces géométries ont été réalisées et testées, et une nouvelle version améliorée du panneau sandwich a été sélectionnée. / The "material by design" strategy consists in tailoring architectured materials in order to fulfill multi-functional specifications. This PhD study focuses more specifically on designing architectured panels in regards with mechanical compliances (bending and transverse shear), as well as thermal conductivity. Recent advances on periodic homogenization of plates are integrated into a finite elements tool that enables to identify the Reissner-Mindlin effective compliance from the unit cell geometry. The comparison with four-point bending tests illustrates a discussion on the shear loading for homogenization, and its contribution to the global bending stiffness. In a context of architectured steel solutions for automotive, a parametric study is treated on "embossed" steel sheets using this homogenization tool. As a try to enlarge the space of available "architectures", a topological optimization algorithm (using the level-set method) is coupled to the homogenization procedure. The influence of each parameters of the method are studied on the optimization problem of compromising flexural and shear compliances. Finally, the industrial case of an insulation sandwich panel is treated. Few optimized geometries, with a high combination of shear stiffness and thermal insulation, are built, produced and tested. An improved design is highlighted and proposed as next version of this product.

La prédiction de l'organisation topologique du plan de masse d'un circuit VLSI complexe est très importante pour sa conception. Cette thèse présente une étude sur les proprietés statistiques des dessins des masques des principaux blocs constituant un circuit intégré. Un outil prototype d'évaluation topologique est également présenté. Cet outil donne une évaluation de la forme et de la taille de ces blocs, à partir de leurs spécifications fonetionelles. Il est composé par un ensemble de sousprogrammes d'évaluation spécialisés pour les différents types de blocs fonetionnels qui peuvent constituer un circuit VLSI. / The prediction of the floor plan topological organization in the design process of a complex VLSI circuit is very important. This thesis presents a study about statistical properties of the main blocks that compose an integrated circuit. A prototype tool for topological evaluation is also presented. This tool provides an evaluation of the shape and size of these blocks from their functional specifications. It is composed of a set of evaluation rotines specialized for the different functional blocks which may constitute a VLSI circuit.

En réponse à des contraintes écologiques et économiques de plus en plus forte dans l’industrie, la problématique de réduction et de maîtrise de la consommation énergétique est aujourd’hui prise en considération dans le domaine de la machine-outil. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet Green HSM porté par l’entreprise PCI-SCEMM ayant pour but de réduire la consommation énergétique d’une machine-outil de 30%. L’étude s’est focalisée sur le thème spécifique de l’allègement de structure. L’objectif est de concevoir des structures de machines-outils avec des masses mobiles les plus faibles possibles tout en gardant une rigidité fonctionnelle.Deux méthodes d’allègement de structures sont proposées dans le cadre de cette thèse. La première présente une méthode d’optimisation de structure de machines-outils par analyse de contraintes. Cette méthode a permis un allègement de deux pièces principales de la structure de 6,5% et 9% pour une réduction globale de la consommation énergétique de 3%.Une autre méthode pour concevoir une structure de machines-outils plus légère utilisant l’optimisation topologique est proposée. La méthode s’appuie sur deux paramètres spécifiques : l’espace de conception et DISCRETE. Cette méthode est présentée dans l’optimisation d’un cas simple de poutre encastrée soumise à un effort de flexion et donne de bons résultats. L’utilisation de la méthode sur le chariot X d’une machine-outil met en évidence les limitations de l’optimisation topologique dans le cas d’étude de structures complexes et l’influence du choix de la solution initiale. / In response to the increase of environmental and economic constraints in industry, the issue of reducing and controlling energy consumption is highlighted in machine tool context. This thesis is part of the Green HSM project carried out by the PCI-SCEMM company with the aim of reducing the energy consumption of a machine tool by 30%. The study focused on the specific topic of lightweight design. The objective is to design machine tool structures with the smallest mass while maintaining functional rigidity.Two methods of lightening structures are proposed in the framework of this thesis. The first one presents a method for optimizing the structure of machine tools by stress analysis. This method allows reducing the mass of two main parts of the structure of 6.5% and 9% for an overall reduction in energy consumption of 3%. Another method for designing a lighter machine structure using topological optimization is proposed. The method is based on two specific parameters: the space design and DISCRETE. This method is presented in the optimization of a simple case of embedded beam subjected to a bending effort and gives good results. The use of the method on the X-axis carriage of a machine tool highlights the limitations of topological optimization in the case of complex structure studies and the influence of the initial solution choice.

The aim of this work is an optimalization of vector contact force sensor properties which prototype is at the moment designed. The principle of sensor is based on transformation active part of sensor using three tensiometers and following value indentification of loading force vector using neuron network. Sensor has a bad sensitivity when axis force load or near to axis of sensor. To solve this problem ''MKP'' model of sensor was used on which suitable optimalization method was applicated. From the result of optimalization modificated sensor will be proposed and will be made a utility verification using neuron network.

Les travaux effectués lors de cette thèse portent sur l'optimisation de la configuration magnétique des propulseurs à effet Hall. Ceci regroupe deux objectifs: d'une part la réalisation d'un propulseur à effet Hall dont la topologie magnétique est entièrement paramétrable, ce qui constituera un outil précieux pour l'étude de l'impact du champ magnétique sur le fonctionnement du propulseur et d'autre part, l'étude de moyen de conception rationalisée de circuits magnétiques pour ces mêmes propulseurs. Le premier sujet a conduit à la réalisation du PPS-Flex, un propulseur proposant une structure de circuit magnétique innovante offrant un grand nombre de degrés de liberté en termes de réglage du champ magnétique produit. La deuxième thématique a quant à elle été abordée en s'appuyant sur des méthodes d'optimisation (paramétrique et topologique) permettant d'aboutir à un circuit magnétique optimal pour un ou plusieurs critères de conception (fidélité du champ magnétique généré, minimisation de la masse, du volume total, etc.) / The works made during this thesis concern the optimization of the magnetic configuration of propellers with effect Hall. This groups two objectives: on one hand the realization of a propeller with effect Hall the magnetic topology of which is completely customizable, which will establish a precious tool for the study of the impact of the magnetic field on the functioning of the propeller and on the other hand, the study of way of design rationalized of magnetic circuits for these same propellers. The first subject led to the realization of the PPS-Flex, a propeller proposing an innovative magnetic structure of circuit offering a large number of degrees of freedom in terms of regulation of the magnetic field produces. The second theme approached as for her resting on methods

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KarilanyDC_TESE.pdf: 5082673 bytes, checksum: 4427463c2d2c4ca61196bdca31ba604e (MD5) Previous issue date: 2014-06-10 / In recent years there has been a significant growth in technologies that modify implant surfaces, reducing healing time and allowing their successful use in areas with low bone density. One of the most widely used techniques is plasma nitration, applied with excellent results in titanium and its alloys, with greater frequency in the manufacture of hip, ankle and shoulder implants. However, its use in dental implants is very limited due to high process temperatures (between 700 C o and 800 C o ), resulting in distortions in these geometrically complex and highly precise components. The aim of the present study is to assess osseointegration and mechanical strength of grade II nitrided titanium samples, through configuration of hollow cathode discharge. Moreover, new formulations are proposed to determine the optimum structural topology of the dental implant under study, in order to perfect its shape, make it efficient, competitive and with high definition. In the nitriding process, the samples were treated at a temperature of 450 C o and pressure of 150 Pa , during 1 hour of treatment. This condition was selected because it obtains the best wettability results in previous studies, where different pressure, temperature and time conditions were systematized. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, roughness, microhardness and wettability. Biomechanical fatigue tests were then conducted. Finally, a formulation using the three dimensional structural topology optimization method was proposed, in conjunction with an hadaptive refinement process. The results showed that plasma nitriding, using the hollow cathode discharge technique, caused changes in the surface texture of test specimens, increases surface roughness, wettability and microhardness when compared to the untreated sample. In the biomechanical fatigue test, the treated implant showed no flaws, after five million cycles, at a maximum fatigue load of 84.46 N. The results of the topological optimization process showed well-defined optimized layouts of the dental implant, with a clear distribution of material and a defined edge / Nos ?ltimos anos tem-se observado um grande crescimento em tecnologias para modifica??o de superf?cies de implantes que reduzam o tempo de espera da cicatriza??o, assim como possibilite seu uso com sucesso em ?reas de baixa densidade ?ssea. Dentre as diferentes t?cnicas, a nitreta??o por plasma desponta como forte candidata, uma vez que a mesma j? est? sendo empregada com excelentes resultados no tit?nio e suas ligas, aplicados com maior frequ?ncia na confec??o de implantes de quadril, ombro e tornozelo. Entretanto, seu uso em implantes dent?rios ? bastante limitado devido ?s altas temperaturas do processo (entre 700 C o e 800 C o ) resultando em distor??es nessas pe?as que possuem geometria complexa e alto grau de precis?o. O objetivo deste trabalho ? avaliar a osseointegra??o e resist?ncia mec?nica de amostras de tit?nio grau II nitretadas, atrav?s da configura??o de descarga em c?todo oco. Al?m disto, propor formula??es para determina??o da topologia ?tima estrutural do implante dent?rio em estudo, com o intuito de aperfei?oar sua forma, que seja eficiente, competitiva e com alta defini??o. No processo de nitreta??o, as amostras foram tratadas em temperatura a de 450 oC e press?o de 150 Pa , durante 1 hora de tratamento. Esta condi??o foi escolhida por apresentar os melhores resultados de molhabilidade em trabalhos anteriores, onde sistematizou-se diferentes condi??es de press?o, temperatura e tempo. As amostras tratadas foram caracterizadas por Difra??o de Raios-X, Microscopia Eletr?nica de Varredura, Rugosidade, Microdureza e Molhabilidade. Posteriormente, foram realizados ensaios biomec?nicos de fadiga. Finalizando com uma proposta de formula??o atrav?s do m?todo de otimiza??o topol?gica tridimensional, combinado a um processo de refino h-adaptativo. Os resultados mostraram que a nitreta??o a plasma, utilizando a t?cnica de descarga em c?todo oco, produziu mudan?as na textura superficial dos corpos de prova, aumento da rugosidade superficial, da molhabilidade e da microdureza quando comparado a amostra sem tratamento. No ensaio biomec?nico de fadiga, o implante tratado n?o apresentou sinal de falha, ap?s cinco milh?es de ciclos, a uma carga m?xima de fadiga de 84, 46 N . Os resultados do processo de otimiza??o topol?gica apresentaram leiautes otimizados bem definidos do implante dent?rio, com uma n?tida distribui??o de material e defini??o do contorno.

This diploma thesis deals with an optimization of hydrostatic slide of the large-portal gantry machine FRU (TOS Kuřim). First part of the thesis concerns with an analysis of the current practice in hydrostatic guides in the field of heavy gantry machines, an usage of alternative materials for a construction of carrying parts of machines, and possibilities of current simulation methods. Aim of the second part of this thesis is a brief clarification of the principle of mathematical optimization, and creation of general methodology of construction optimization by means of system analysis. Optimization calculations were processed by ANSYS Workbench 11.0. There is achieved adjusted and optimized design of the hydrostatic slide as the result of the thesis. Moreover, the comparison of key deformations was added. Created methodology is applicable in both an area of construction of gantry machines, and a wide spectrum of construction fields.

La détection, la localisation et le suivi de l’évolution de défauts dans les milieux périodiques et les guides d’ondes est un enjeu majeur dans le domaine du Contrôle Non Destructif (CND). La propagation d’ondes dans ce genre de milieux est complexe, par exemple lorsque la vitesse dépend de la fréquence (dispersion) ou de la direction de propagation (anisotropie). La signature du défaut peut également être « noyée » dans le champ acoustique renvoyé par la structure (réverbération ou diffusion multiple). C’est pour répondre à ces enjeux de taille que l’Optimisation Topologique (OT) a été adaptée aux problèmes de diffraction des ondes acoustiques par des défauts infinitésimaux afin d’obtenir des images de réflectivité des milieux inspectés. La méthode peut être appliquée à toutes sortes de milieux, quelle que soit leur complexité, à condition d’être capable de simuler correctement (sur un milieu de référence) la propagation des ondes de l’expérience physique. En s’inspirant de l’OT, les travaux de cette thèse proposent de mettre en oeuvre des méthodes d’imagerie qualitatives adaptées aux spécificités des Cristaux Phononiques (CP) et des guides d’ondes. Dans un premier temps, nous nous attachons à la description du formalisme mathématique de l’Optimisation Topologique et de la Full Waveform Inversion (FWI). Bien que ces méthodes ne cherchent pas à résoudre les mêmes problèmes inverses, nous mettons en évidence leurs points communs. Dans un deuxième temps, nous appliquons l’Imagerie Topologique (IT) à l’inspection en réflexion des milieux faiblement hétérogènes. Dans un troisième temps, nous nous inspirons de l’IT pour définir une nouvelle variante de celle-ci nommée Imagerie Topologique Hybride (ITH). Nous appliquons ces méthodes pour l’inspection en réflexion des CP crées par des tiges d’acier immergées dans l’eau. Nous comparons les performances de ces méthodes en fonction du type de défaut dans le CP. Les simulations numériques correspondantes à certains cas d’étude sont appuyées par des essais expérimentaux concluants. Dans un quatrième temps, nous adaptons l’IT à une configuration d’inspection en transmission afin de mette en oeuvre une méthode de Structural Health Monitoring (SHM) des guides d’ondes. A ce propos, nous avons mis au point une nouvelle méthode d’imagerie mieux adaptée que l’IT aux configurations d’inspection en transmission. / The detection, localization and monitoring of the evolution of defects in periodic media and waveguides is a major issue in the field of Non-Destructive Testing (NDT). Wave propagation in such media is complex, for example when the velocity depends on the frequency (dispersion) or direction of propagation (anisotropy). The signature of the defect can also be "embedded" in the acoustic field reflected by the structure (reverberation or multiple diffusion). It is to answer these stakes of the size that the Topological Optimization (TO) has been adapted to the problems of diffraction of the acoustic waves by infinitesimal defects in order to obtain reflectivity images of the inspected media. The method can be applied to all kinds of media, regardless of their complexity, provided an exact simulation of the wave propagation in a reference medium (without defects) is performed. Inspired by the TO, the work of this thesis proposes to implement qualitative imaging methods adapted to the specificities of Phononic Crystals (PC) and waveguides. First, we focus on the description of the mathematical formalism of Topological Optimization and Full-Waveform Inversion (FWI). Although these methods do not try to solve the same inverse problems, we highlight their similarities. In a second step, we apply Topological Imaging (TI) to the inspection in pulse-echo configuration of weakly heterogeneous media. Thirdly, we draw inspiration from TI to define a new variant of this method called Hybrid Topological Imaging (HTI).We apply these methods for the pulse-echo configuration inspection of PCs created by steel rods immersed in water.We compare the performance of these methods according to the kind of defects in the PC. Numerical simulations for some case studies are supported by conclusive experimental trials. In a fourth step, we adapt the TI to a pitch-catch configuration in order to implement a new method of Structural Health Monitoring (SHM) of waveguides. In this regard, we have developed a new imaging method that is better suited than TI to pitch-catch configurations.