simulationsunterstützte Weiterentwicklung eines Produktes mit dem Ziel der Material- sowie Energieeinsparung während des Herstellungsprozesses; konstruktive und simulative Optimierung des Kunststoff-Spritzgieß-Bauteils (Gewichtsreduktion, Einsparung von Zykluszeit) bei gleichzeitigem Erhalt der Funktion und mechanischen Eigenschaften; durch gekoppelte Simulation des Herstellungsprozesses und der Strukturmechanik konnten Herstellungskosten, Materialkosten sowie der Energieaufwand im Herstellungsprozess deutlich reduziert werden. / Simulation-supported further development of a product with the aim of saving material and energy during the manufacturing process; constructive and simulative optimisation of the plastic injection moulding component (weight reduction, saving of cycle time) while at the same time maintaining the function and mechanical properties; through coupled simulation of the manufacturing process and the structural mechanics, manufacturing costs, material costs and the energy input in the manufacturing process could be significantly reduced.

Les propriétés physiques des milieux granulaires trouvent leur origine à l'échelle locale des contacts entre les grains. Cette étude est consacrée à l'analyse de l'influence de ces contacts sur le comportement global du matériau à différentes échelles. Nous développons dans la première partie de ce mémoire, une approche continue qui s'affranchit des limitations de la théorie de Janssen et permet de calculer les contraintes dans un matériau granulaire ensilé. Cette approche permet également de représenter aussi bien qualitativement que quantitativement l'effet d'écrantage dans les silos. Dans une seconde partie, une modélisation du phénomène d'écrantage est effectuée à partir des simulations numériques discrètes réalisées avec le code MULTICOR. Nous calculons les contraintes moyennes s'exerçant au niveau des parois lors du remplissage d'un silo par un milieu granulaire polydisperse. Une bonne concordance est observée entre les résultats des simulations numériques discrètes et ceux de l'approche continue développée dans la première partie. Une autre conséquence de l'existence de contacts privilégiés entre les grains est l'anisotropie caractéristique des matériaux granulaires. Dans la dernière partie, nous développons une approche micromécanique qui permet de modéliser cette anisotropie par l'intermédiaire d'un tenseur de texture d'ordre quatre. Nous proposons une hypothèse cinématique générale qui est incorporée dans un schéma d'homogénéisation des milieux granulaires anisotropes et comparée, dans le cas isotrope, à des simulations numériques discrètes existant dans la littérature. Les tendances qualitatives et quantitatives des résultats sont tout à fait satisfaisantes.

Les interactions de la lumière avec les tissus biologiques sont à l'origine de plus en plus de techniques de caractérisation. Parmi elles, la mesure de la polarisation de la fluorescence offre la possibilité d'étudier l'organisation des tissus biologiques. L'objectif de ce travail était de mettre au point une méthode de mesure de l'anisotropie de fluorescence des tissus musculaires, afin de comprendre leur évolution structurale post mortem et de tracer des pistes en vue de l'élaboration de capteurs non destructifs de la qualité des aliments. Une revue bibliographique présente la notion d'anisotropie de fluorescence et la structure et les propriétés optiques des tissus musculaires. La mise en oeuvre des dispositifs expérimentaux est décrite. Un modèle mathématique basé sur la répartion géométrique et les propriétés du trytophane est proposé. Les différents plans d'expérience menés présentent le potentiel d'application de cette méthode pour la caractérisation des produits carnés

Afin d'étudier la faisabilité du stockage des déchets radioactifs, l'Andra, (agence nationale française pour la gestion des déchets radioactifs) nous donne l'opportunité d'étudier la formation argileuse du Jurassique devant abriter le laboratoire de Meuse/Haute-Marne, à l'Est du bassin de Paris. Ces roches, datant du Callovien et du début de l'Oxfordien, sont des marnes plus ou moins grises formées d'un mélange d'argiles, de carbonate et de silt. Les échantillons, collectés régulièrement le long de la formation du Callovo-Oxfordien à partir de plusieurs forages verticaux et obliques, ont été le sujet d'une étude de minéralogie magnétique et une étude de la fabrique minérale replacée dans le cadre géographique, elle-même reliée à une étude du réseau poreux et de son anisotropie.<br /> L'étude de minéralogie nous aide à caractériser la nature des fractions para- et ferrimagnétique à l'origine de la susceptibilité et de la rémanence magnétique, qui varient en fonction de la concentration en argile/carbonate/silt, ces silts étant composés en partie de grains de magnétite détritique. Dans les niveaux les plus argileux (illites et smectites), la fraction ferrimagnétique est aussi composée de sulfures de fer authigènes, peut-être de greigite, qui acccompagnent les pyrites framboïdes omniprésentes. Cette fraction semble correspondre à la fraction de faible coercivité qui a été utilisée pour la ré-orientation des forages verticaux par rapport au Nord magnétique. La fraction de plus forte coercivité est composée des oxydes de fer détritiques, en accord avec la faible valeur de la rémanence naturelle. Ainsi, la coexistence dans la même roche sédimentaire de sulfures de fer et d'oxydes de fer doit-être reliée à des origines distinctes, plutôt qu'à des conditions variables de sédimentation ou de diagenèse. La préservation de ces espèces est attribuée à la très faible perméabilité que le sédiment a acquis après sa compaction.<br /> L'anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM) reflète l'organisation principalement planaire des minéraux argileux, et éventuellement la fabrique de forme de la fraction ferrimagnétique. Comme on s'y attend, l'axe court de l'ASM (K3) est vertical (perpendiculaire au litage) avec un degré d'anisotropie de 0,3% à 5%; et un axe long (K1) qui est constant en direction, autour de N-S dans les niveaux plus argileux et autour de NW-SE dans les niveaux plus silteux. L'origine de cette linéation magnétique peut venir soit d'une compaction anisotrope en direction du dépo-centre, soit, hypothèse que nous préférons, d'une orientation des particules parallèlement à la direction des courants venant du NE (Massifs Bohémien et Rhénan) ou venant du NW (massif Londres-Brabant) pendant la compaction. <br /> La fabrique minérale est comparée à l'anisotropie de la connectivité du réseau poreux dans des lithologies représentatives de la formation. Pour documenter l'anisotropie de connectivité, nous avons réalisé des injections au mercure sous haute pression parallèlement aux axes de l'ASM. Nous avons également réalisé des mesures d'ASM après imprégnation avec un ferrofluide sous différentes pressions, dans le but d'obtenir la forme du réseau poreux. A partir de ces données, nous tentons de proposer trois modèles de pore. Dans le premier modèle, valable pour les échantillons les plus silteux, des chemins verticaux semblent contrôler la connectivité. Le second modèle, correspond aux échantillons les plus carbonatés où la plus forte connectivité, parallèle au litage, est quasiment isotrope dans le plan de litage malgré des formes de pore anisotropes. Enfin dans le troisième modèle, porté par les échantillons les plus argileux et les plus imperméables au niveau du laboratoire Andra, la connectivité est également parallèle au litage, et, dans ce plan, le grand axe de conectivité est parralèle à la linéation magnétique.<br /> En conclusion, outre la modélisation pétrophysique du réseau poreux en relation avec la micro-texture de la roche, notre approche minéralogique nous aide à confirmer, et localement à affiner, la stratigraphie séquentielle de cette partie du Jurassique qui correspond à un épisode de refroidissement entre deux épisodes plus chauds marqués par des plateformes carbonatées. Notre approche minéralogique associée aux considérations de fabrique, nous aide à proposer un scénario original de dynamique des apports sédimentaires.

La structure d'un avion est constituée de grandes tôles en aluminium ou en composite. Lors du formage de ces tôles, différents défauts peuvent apparaître. A travers ce mémoire, nous contribuons au développement de modèles de simulations ainsi qu'à la conception de capteurs pour détecter ces défauts. Nous étudions le cas de tôles d'aluminium étirées sur des gabarits en fonte ferritique dont l'étirage diminue l'épaisseur. Par ailleurs, la relaxation mécanique engendre également un entrefer entre le gabarit et la tôle étirée. Un moyen de quantifier simultanément l'épaisseur de la tôle et l'entrefer est élaboré.<br />A cette fin, nous disposons un ensemble de bobines ultrafines entre la fonte et la tôle étirée. La mesure de l'impédance de chaque bobine fournit alors des informations qui sont utilisées dans un algorithme d'inversion de données développé autour d'un modèle analytique. La quantification de l'entrefer par ce système apporte des résultats satisfaisants. Néanmoins, l'évaluation de l'épaisseur est plus difficilement visible par le biais de cette technique. Il est envisagé alors de disposer un capteur muni d'un pot ferritique au dessus de la tôle étirée. La valeur de son impédance est analysée. Un modèle basé sur la méthode des circuits couplés est développé. Il permet de prendre en compte les effets de peau et de proximité dans la bobine. Pour finir, une ouverture sur la modélisation en éléments finis 3D de plaques de matériaux hétérogènes et anisotropes est présentée. L'homogénéisation des propriétés électromagnétiques précède la formulation en éléments coques anisotropes. La variation de la résistance du capteur en présence de la plaque sert de source d'information.

L'étude de l'émission intégrée et résolue en temps de quatre configurations d'hétérostructures quantiques de type points-dans-un-fil d'InGaN/GaN nous a permis de déterminer la nature de la localisation et du mécanisme de recombinaison des porteurs de charge dans ces nanofils. Des mesures de comptage de photon unique correlés en temps (TCSPC) étendues sur une plage temporelle allant de 210 à 26000ns ont permis d'observer un comportement fortement non exponentiel de l'émission que nous avons déterminé être une loi de puissance. Nous avons trouvé que le temps de vie de l'émission diminue rapidement avec l'énergie d'émission. Par contre, l'observation d'un effet de la puissance d'excitation sur le temps de vie semble indiquer qu'à une énergie d'émission ne soit pas associée une seule dynamique d'émission à long temps. En utilisant une densité d'excitation laser de seulement quelques dizaines de watt par cm au carré, nous avons pu démontrer, en régime non perturbatif, que le profil des spectres d'émission intégrés en temps ainsi que la dynamique de l'évolution temporelle de l'émission étaient tout à fait compatibles avec une recombinaison radiative centrée sur une distribution de nano-agrégats riches en indium naturellement formés lors de la croissance des nanofils par MBE assistée par plasma. Cette conclusion est supportée par notre incapacité à observer l'effet Stark à confinement quantique, le succès d'un modèle de séparation de charges parfaitement compatible avec l'image des nano-agrégats d'indium et, finalement, par l'observation d'une émission principalement isotrope en polarisation. / We have performed time-integrated and time-resolved photoluminescence measurements on four different configurations of InGaN/GaN dot-in-a-wire heterostructures in order to further our understanding of the localization and radiative recombination mechanism involved in the process of emission. Time correlated single photon counting (TCSPC) measurements from 100 ns to 26000 ns have allowed us to observe a strong non-exponential decay which follows a power law on long time scale. The characteristic exponent of this power law is strongly correlated with the emission energy, causing the life-time of the emission to fall rapidly with increasing of its energies. The observation that the excitation power has an effect on the life-time shows that other factors such as the growth conditions must be involved in the coupling between life-time and energy. Using a low power density of a few tens of watts per cm squared, we have shown, in a non perturbative regime, that the shape of the time-integrated spectra and the dynamics of the time-resolved decay curves were consistent with a radiative recombination process centered on In-rich nanocluster. These nanoclusters naturally occur in the embedded InGaN inclusions during the growth by plasma-assisted MBE. This conclusion is supported by the absence of Quantum confined Stark effect. The success of a charge separation model is perfectly consistent with the emission centered on In-rich nanocluster and the observation of a quasiperfect isotropic emission. / Mesures effectuées dans le laboratoire de caractérisation optique des semi-conducteurs du Prof. Richard Leonelli du département de physique de l'université de Montréal. Les nanofils d'InGaN/GaN ont été fournis par le groupe du Prof. Zetian Mi du département de génie électrique et informatique de l'université McGill.

Le but de cette thèse est l'étude des propriétés de jonctions tunnel magnétiques à aimantation perpendiculaire, en utilisant l'anisotropie perpendiculaire présente à l'interface entre un métal magnétique et un oxyde. En théorie, dans le cas des applications mémoires, les jonctions tunnel perpendiculaires devraient nécessiter moins d'énergie (courant) pour l'écriture par courant polarisé en spin. Mais la fabrication de telles structures représente un défi et une tâche difficile puisque les propriétés de transport (TMR) et d'anisotropie imposent des contraintes sur les matériaux utilisées en limitant la fenêtre de travail, notamment en ce qui concerne l'épaisseur des couches magnétiques. Pour atteindre cet objectif nous avons tout d'abord étudié les propriétés de ces structures comme l'anisotropie de l'interface métal magnétique-oxyde, le transport tunnel et le couplage entre les couches magnétiques à travers la barrière isolante. L'amplitude de l'anisotropie d'interface entre un métal magnétique et un oxyde dépend de l'épaisseur des couches magnétiques, de la température de recuit et la concentration de l'oxygène à l'interface. Différentes structures ont été réalisées afin de choisir la structure la mieux adaptée pour les applications mémoires MRAM. Une corrélation entre la TMR et l'anisotropie a été observée permettant de valider l'origine de l'anisotropie perpendiculaire : la formation de liaisons métal magnétique-oxygène. Un couplage antiferromagnétique à été aussi observé entre les couches magnétiques à anisotropie perpendiculaire à travers l'oxyde. Une étude détaillée sur le couplage a été faite en fonction de la température de recuit et de l'épaisseur des couches magnétiques pour mieux comprendre l'origine du couplage et une possible relation avec l'amplitude de l'anisotropie perpendiculaire. Finalement des jonctions perpendiculaires ont été nano-lithographiées et des mesures de commutation d'aimantation par transfert de spin sur des piliers nanométriques ont été réalisées avec de faibles courants critiques.

Dans ce travail, nous avons étudié la nucléation, les mécanismes de croissance et les propriétés physico-chimiques de films minces de composés analogues du bleu de Prusse (PBA), de formule générale AxM[M'(CN)6]y.zH2O, où A est un cation alcalin, et M et M' sont des cations divalents et trivalents de métaux de transition. La croissance de films RbNiCr et RbCoFe a été réalisée à partir de solutions contenant tous les précurseurs, sur des surfaces de silicium Si(111) fonctionnalisées par une monocouche dense de groupements pyridyles. Des études en fonction de l'épaisseur des films ont été réalisées à partir de mesures de réflectivité de RX et de caractérisations par AFM. Ces études démontrent que la nucléation est instantanée et que les îlots initialement formés croissent latéralement jusqu'à coalescence. Au-delà d'une épaisseur de 15 nm, les films sont quasi continus et la croissance se poursuit couche par couche. Des mesures de diffraction des rayons X montrent que les grains sont colonnaires et cristallins sur toute l'épaisseur des films avec une texture (002), et sans orientation particulière dans le plan. Pour les films RbNiCr, une composition uniforme Rb0.1Ni[Cr(CN)6]0.7.zH2O, similaire à celle de nanoparticules colloïdales, a été déterminées à partir de mesures par rétrodiffusion Rutherford. Dans le cas des films RbCoFe, les mesures RBS ont montré l'existence d'un excès de Rb par rapport à la composition des nanoparticules. Les mesures des propriétés magnétiques des couches RbNiCr par magnétométrie SQUID donne un moment magnétique de 3,9 μB, en accord avec la valeur théorique, et indiquent une augmentation de la température de Curie de 30 K à 65 K lorsque l'épaisseur des films augmente de 2.7 nm à 46.4nm. Une anisotropie d'aimantation inclinée est observée qui resulte de la texture du film et de la structure colonnaire des grains dont le rapport d'aspect hauteur / diamètre est supérieur à l'unité. Les couches RbCoFe présentent des propriétés de photocommutation (mesures XAS au seuil K du Co) qui indiquent la présence d'une fraction importante (66%) de paires Co(II) / Fe(III). Une étude préliminaire d'hétérostructures RbNiCr / RbCoFe est également présentée.

Analyse pétrophysique et anisotropie des roches détritiques dans des systèmes en compression et sous influence de failles actives : Exemple des prismes de Taiwan et du prisme de Nankai (Japon)L'objectif de cette thèse est l'étude de la déformation enregistrée par des roches d'origine détritique dans des domaines sujets au raccourcissement tectonique sub-horizontal (Layer Parallel Shortening) et à des failles actives. Cette étude est basée sur la caractérisation de diverses propriétés physiques et de leur anisotropie à l'échelle de l'échantillon dans le but de décrire à plus grande échelle la structure d'un prisme d'accrétion. Deux prismes ont ainsi été échantillonnés, le premier est le prisme inactif de Taiwan dans le cadre du projet TCDP et le second considéré comme actif celui de Nankai dans le cadre du projet NanTroSeiZE. La microstructure d'une roche sédimentaire, y compris en l'absence de déformation tectonique, présente toujours une ou plusieurs caractéristique(s) anisotrope(s) liée(s) à la forme, à l'orientation préférentielle ou à l'arrangement de ses éléments constitutifs. De nombreux travaux ont porté sur les conséquences de ces anisotropies sur les propriétés physiques, d'abord dans un but prédictif, puis selon une démarche inverse visant à caractériser, à l'aide de modèles, microstructures et histoire tectonique associée. Dans cette thèse la confrontation des résultats obtenus pour différentes propriétés physiques (principalement vitesses des ondes acoustiques, susceptibilité magnétique et aimantation rémanente) met en évidence des réponses sélectives liées à un fort contrôle de la lithologie.Au niveau de prisme de Taiwan, deux résultats majeurs ont été obtenus. D'une part, la comparaison des anisotropies magnétiques et acoustiques a permis de montrer une évolution différentielle de la déformation entre les roches riches en matrice (siltite) par et celles plus riches en grain sableux (grès). D'autre part, les résultats combinés de l'anisotropie des ondes P, l'étude microstructurale et la minéralogie magnétique, montrent un comportement particulier des échantillons situé dans le mur de la faille FZB1136, considérée comme responsables du séisme de Chi-Chi en 1999. Un réseau de structures dilatantes fortement perméable à permis la circulation de fluides, de néo-cristallisation de calcite et de néoformation de minéraux magnétique. Sur le prisme de Nankai, une estimation de la quantification de la déformation enregistrée par les échantillons du prisme est modélisée en utilisant le modèle de March et les paramètres de susceptibilité magnétique. Les différents travaux réalisés dans cette thèse mettent en évidence un couplage direct de certaines propriétés physiques mesurées avec certains effets de déformation, chaque propriété caractérisant un point précis de la fabrique enregistré dans les roches.Mots-clefs : Anisotropie, susceptibilité magnétique, vitesses d'ondes ultrasoniques, déformation, fabrique, microstructures, faille inverse, TCDP, NanTroSeiZE. / Petrophysics of sedimentary rocks in compressive regime near active faults: examples of the Taiwan and Nankai accretionary prismsThe objective of this PhD is to study the deformation recorded by detrital rocks in areas subject to sub-horizontal tectonic shortening (Layer Parallel Shortening) and active faults. This study is based on the characterization of various physical properties and their anisotropy at sample scale in order to describe larger-scale structure of an accretionary prism. Two prisms have been sampled, the first is the inactive in Taiwan prism (TCDP project) and the second active the Nankai prism (NanTroSeiZE project).Sedimentary rocks microstructures, regardless of the degree to which they were loaded tectonically, always present some anisotropic characteristic emerging from a preferential shape, orientation or distribution of its constituents. Numerous studies have focused on the effect of such anisotropies on physical properties, first for prediction purposes, then to conversely get diffuse strain insight through the use of various effective medium models. In this thesis, the comparison between results obtained in discrete samples for various physical properties (essentially acoustic wave velocities, magnetic susceptibility and remanent magnetization) reveals selective responses due to a strong lithologic control.In TCDP, two significant results are reported. On the one hand, comparison of magnetic and acoustic anisotropy showed a differential evolution of deformation between the matrix-rich rocks (siltstones) and those with coarser granular fraction (sandstone). On the other hand, the combined results of the anisotropy of P waves velocity, microstructural analysis and magnetic mineralogy, show a peculiar behavior of the samples located in the wall of the fault FZB1136, considered to be responsible of the Chi-Chi earthquake in 1999. A network of highly permeable dilatant structures allowed the circulation of fluids, neo-crystallization of calcite and neoformation of magnetic minerals. On the Nankai prism, an estimate of quantifying the deformation recorded by the samples of the prism is modeled using a simple March-type model and the parameters of magnetic susceptibility. The various work in this thesis show a direct coupling of physical properties measured with some aspect of deformation, each property characterizing a specific point of the fabric recorded in rocks.Keywords : Anisotropy, magnetic susceptibility, ultrasonic wave velocity, strain, fabric, microstructures, thrust fault, TCDP, NanTroSeiZE.

Mesures effectuées dans le laboratoire de caractérisation optique des semi-conducteurs du Prof. Richard Leonelli du département de physique de l'université de Montréal. Les nanofils d'InGaN/GaN ont été fournis par le groupe du Prof. Zetian Mi du département de génie électrique et informatique de l'université McGill. / L'étude de l'émission intégrée et résolue en temps de quatre configurations d'hétérostructures quantiques de type points-dans-un-fil d'InGaN/GaN nous a permis de déterminer la nature de la localisation et du mécanisme de recombinaison des porteurs de charge dans ces nanofils. Des mesures de comptage de photon unique correlés en temps (TCSPC) étendues sur une plage temporelle allant de 210 à 26000ns ont permis d'observer un comportement fortement non exponentiel de l'émission que nous avons déterminé être une loi de puissance. Nous avons trouvé que le temps de vie de l'émission diminue rapidement avec l'énergie d'émission. Par contre, l'observation d'un effet de la puissance d'excitation sur le temps de vie semble indiquer qu'à une énergie d'émission ne soit pas associée une seule dynamique d'émission à long temps. En utilisant une densité d'excitation laser de seulement quelques dizaines de watt par cm au carré, nous avons pu démontrer, en régime non perturbatif, que le profil des spectres d'émission intégrés en temps ainsi que la dynamique de l'évolution temporelle de l'émission étaient tout à fait compatibles avec une recombinaison radiative centrée sur une distribution de nano-agrégats riches en indium naturellement formés lors de la croissance des nanofils par MBE assistée par plasma. Cette conclusion est supportée par notre incapacité à observer l'effet Stark à confinement quantique, le succès d'un modèle de séparation de charges parfaitement compatible avec l'image des nano-agrégats d'indium et, finalement, par l'observation d'une émission principalement isotrope en polarisation. / We have performed time-integrated and time-resolved photoluminescence measurements on four different configurations of InGaN/GaN dot-in-a-wire heterostructures in order to further our understanding of the localization and radiative recombination mechanism involved in the process of emission. Time correlated single photon counting (TCSPC) measurements from 100 ns to 26000 ns have allowed us to observe a strong non-exponential decay which follows a power law on long time scale. The characteristic exponent of this power law is strongly correlated with the emission energy, causing the life-time of the emission to fall rapidly with increasing of its energies. The observation that the excitation power has an effect on the life-time shows that other factors such as the growth conditions must be involved in the coupling between life-time and energy. Using a low power density of a few tens of watts per cm squared, we have shown, in a non perturbative regime, that the shape of the time-integrated spectra and the dynamics of the time-resolved decay curves were consistent with a radiative recombination process centered on In-rich nanocluster. These nanoclusters naturally occur in the embedded InGaN inclusions during the growth by plasma-assisted MBE. This conclusion is supported by the absence of Quantum confined Stark effect. The success of a charge separation model is perfectly consistent with the emission centered on In-rich nanocluster and the observation of a quasiperfect isotropic emission.