Les travaux présentés dans ce document portent sur des méthodes de dimensionnement et d'analyse mécanique du comportement d'assemblages de structures complexes incluant des conditions de liaison de type contact, frottement, joints, collages, ... Les approches proposées sont basées sur une décomposition de l'assemblage en sous-structures modélisant les composants et interfaces modélisant les liaisons. Une méthode puissante de résolution est proposée et comparée à des approches plus classiques dans un cadre éléments finis. Des modèles d'interface décrivant le comportement de liaisons collées jusqu'à la rupture sont étudiés. Enfin, deux approches sont proposées pour la prise en compte des incertitudes sur les paramètres de liaison (jeux, coefficients de frottement, serrages, raideurs, ...). La première se base sur une technique de type multi-résolution pour construire des surfaces de réponses de l'assemblage. La deuxième est basée sur une technique de type éléments finis stochastiques et permet une description plus complète des incertitudes. Des exemples concernant des applications industrielles permettent d'apprécier l'apport des outils proposés.

Depuis la restriction de l'utilisation du plomb dans l'électronique, les alliages de brasure de type SnPb ont été remplacés majoritairement par des alliages de type SnAgCu (SAC). Des travaux précédents ont révélé un phénomène de vieillissement de ces alliages, caractérisé par une forte variation des propriétés mécaniques et se stabilisant après plusieurs années à température ambiante. L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence du vieillissement thermique sur l'endommagement des assemblages électroniques utilisant l'alliage SAC305 sous chargements mécaniques.L'étude s'est d'abord concentrée sur le comportement mécanique du SAC305, puis sur l'endommagement des joints brasés.L'impact du vieillissement sur le comportement mécanique a été évalué à l'échelle massive ainsi qu'à l'échelle d'un joint brasé. L'évolution de la dureté et du comportement mécanique cyclique à température ambiante a été reliée à un phénomène de grossissement de grain. Des essais de compression sur billes en SAC305, représentatives de la structure réelle, ont montré les mêmes évolutions. Deux modèles de comportement viscoplastique ont été développés à l'échelle d'un joint brasé pour l'alliage dans l'état initial et dans l'état vieilli. Des simulations numériques réalisées à l'aide de ces modèles, ont permis de valider cette approche.L'influence du vieillissement sur l'endommagement des joints brasés en SAC305 a été évaluée à l'aide d'essais de torsion cycliques sur cartes assemblées. Les résultats montrent que le vieillissement induit une diminution du nombre de cycles à la défaillance en fatigue oligocyclique, élément très important pour la gestion du risque dans les équipements électroniques

Une étude sur la durabilité d'assemblages collés en milieu chaud et humide est proposée dans ce manuscrit. L'objectif a été de construire un outil numérique capable de prédire le comportement mécanique après vieillissement des assemblages collés en vue de leurs dimensionnements. A cette fin, une importante étude expérimentale a été menée sur un adhésif structural de type époxy chargé élastomère et des assemblages collés simple recouvrement acier/époxy/acier, destinés à des applications du secteur automobile. Les résultats de ces essais ont permis le développement d'un modèle de diffusion non linéaire physiquement motivé, capable de prédire la pénétration de l'eau dans l'adhésif pour une température donnée et les contraintes qui en résultent. Ces dernières ont été obtenues grâce à une loi de comportement thermohydromécanique couplée, développée spécialement pour l'adhésif structural. Toutes ces lois ont été intégrées dans un modèle éléments finis capable de simuler l'essai de traction/cisaillement sur l'assemblage avec ou sans vieillissement. L'impact du vieillissement sur la tenue de l'adhésif et/ou de l'interface dans l'assemblage a été discuté pour améliorer la compréhension des observations expérimentales.

Les réseaux moléculaires bidimensionnels représentent un intérêt considérable pour fabriquer des matériaux fonctionnalisés pour des applications dans les nanotechnologies. L'enjeu réside dans le contrôle de l'ordonnancement des entités moléculaires vers des architectures périodiques étendues sur plusieurs échelles de longueurs avec une précision atomique. Ces réseaux sont obtenus par l'auto-assemblage de molécules qui interagissent par des interactions de type chimique ou physique. Ce travail de thèse a porté sur l'influence des paramètres physiques et chimiques sur d'auto-assemblage d'une famille de larges molécules conjuguées dérivés du coronène étudiés par microscopie à effet tunnel à l'interface liquide-solide. En modifiant l'équilibre des interactions molécules-molécules et molécules-substrat, il est possible d'ajuster les propriétés structurales de ces molécules possédant des phases cristal liquide. Le contrôle de la nanostructuration est une étape cruciale afin d'optimiser les propriétés de transport de ces molécules et de les étudier dans des dispositifs de type transistor à effet de champ ou cellule photovoltaïque. Les réseaux moléculaires étudiés résultent d'interactions faibles (type Van Der Waals, π, liaisons H) entre les molécules, et d'interactions faibles ou fortes (covalentes) entre molécules-substrat. Nous montrons comment les variations du solvant, de la nature des substituants moléculaires, de la concentration, de la nature ainsi que de la température du substrat, affectent la balance de ces interactions et donc le polymorphisme. Nous faisons une corrélation entre l'effet de la variation du solvant et de celui de la longueur des substituants sur les phases ainsi formées. Afin d'étudier la stabilité de ces phases, un ajustement de la température est effectué in situ lors des expériences STM. Les études en température permettent de révéler des transitions de phases. La corrélation de l'effet des différents paramètres permet de construire un diagramme de phases et de comprendre les mécanismes de leur formation.

La transmission du parasite Echinococcus multilocularis à l'origine d'une zoonose fatale chez l'homme, l'échinococcose alvéolaire, peut être modulée par des perturbations anthropiques de l'écologie des populations de ses hôtes intermédiaires (micro-mammifères) et définitifs (canidés). Nous avons étudié des paramètres écologiques des populations de ces hôtes dans la province du Sichuan, en Chine, où sont observées de fortes prévalences humaines. Sur la base de données de piégeage, la définition d'assemblages d'espèces de micro-mammifères a permis de résumer la grande diversité des habitats échantillonnés et des espèces piégées. Nous avons trouvé que les régressions multiples non-linéaires étaient la méthode la plus performante pour modéliser les distributions des assemblages le long de gradients environnementaux extraits d'images satellites telles que l'altitude, la pente et des indices de végétation. Alors que les modèles locaux n'étaient pas transférables sur des sites distants d'une centaine de km, une classification régionale des groupes de transmission a pu être établie. D'autre part, les analyses des distributions spatiales des fèces de canidés, de leurs contaminations et des trajectoires nocturnes de chiens équipés de colliers GPS ont permis de confirmer et de quantifier le rôle prédominant du chien sur le renard dans la contamination environnementale et de localiser des zones à haut risque de transmission près des habitations. Enfin, des interactions spatiales entre les chiens et les micro-mammifères ont été mises en évidence dans les villages et constituent une estimation préliminaire du taux de contact entre les hôtes requis pour modéliser la transmission.

The distribution and abundance of stream fishes are influenced by many factors operating at multiple scales. Understanding how environmental variables influence the structure of stream fish assemblages is important for habitat assessment, stream restoration, and for predicting responses to environmental change. An emerging view in community ecology is that a focus on the functional structure of species assemblages in relation to environmental gradients may reveal more general patterns applicable across geographic regions. In this study, I used functional traits related to the trophic ecology, habitat use, and life-history strategies of fishes to examine the influences of environmental factors on stream fish assemblages. The research was carried out in two large regions: the Río Grijalva basin in southern Mexico and the Brazos and Trinity basins in Central Texas. In both regions, relationships between functional structure of stream fish assemblages and environmental factors at local, landscape, and regional scales were examined. Environmental characteristics at all three scales influenced the functional attributes of assemblages studied here. At the local reach scale, stream size, substrate characteristics, the availability of riffle and pool habitats, and abundance of in-stream cover structures were related to the functional trait composition of fish assemblages in the Río Grijalva Basin and in Central Texas streams. Landscape features most strongly related to functional structure in both regions were the extent of forested area in the watershed and the amount of land developed for urban and agricultural uses. At the regional scale, broad physiographic differences between ecoregions had a large influence on the taxonomic and functional composition of stream fish assemblages in Central Texas. Along the broad-scale longitudinal fluvial gradient of the Grijalva region, pronounced changes in the species composition, functional trait diversity, and trophic structure of fish assemblages were observed.

This study is aiming to investigate the distribution of epibenthic shrimp communities in relation to the environmental factors of their habitats in the coastal sandy bottom of southwestern Taiwan. Shrimp samples were collected from April 2002 to July 2003, with a beam trawl operated at seven stations along the coasts. Simultaneously, water temperature, salinity, dissolved oxygen were measured and sediments were collected. Particle size and organic matter of the sediments were then analyzed in the laboratory. The results of PCA analyses on these environmental factors revealed that the observations could be segregated into two groups along the PC1, representing rainy season with high temperature, low salinity and dry season with low temperature, high salinity, respectively. The observations with coarse particle (>0.125 mm), representing samples from north sites, were found to distribute in the upper part of the PC2; while those with fine particle (<0.125 mm), representing samples from south sites, distributed in the lower part. In total, 15,591 individuals of shrimp were collected, including 20 genus, 39 species. Metapenaeopsis palmensis (88.2%), Trachysalambria curvirostris (3.6%), M. barbata (3.5%) and Parapenaeopsis cornuta (1.4%) were the four dominant species. Significant differences in the spatial distribution were due to the different composition of the dominant species. Although M. palmensis was the most abundant species in most stations, its percentage abundance was the lowest at Fangliao and Jiading, where the dominant species were T. curvirostris for the former and M. barbata and P. cornuta for the latter. Species preferences for various combinations of environmental variables are responsible for shifts in the structure and overall abundance of assemblages and dictated some patterns. Higher abundances of T. curvirostris, Trachypenaeus granulosus, and Solenocera koelbeli were associated with the appearance of high temperature, low salinity and very fine sand, representing the environmental features of Fangliao and Linbian during the rainy season. Stenopus hispidus, Metapenaeus moyebi, Metapenaeus ensis and M. palmensis were abundant coinciding with low temperature, high salinity and high silt and clay that reflecting the dry season of Linyuan and Linbian waters. Metapenaeopsis dalei and M. barbata appeared in large numbers at habitats with high temperature, low salinity and coarse sand, which mainly occurred in Zouying to Jhongjhou during the rainy season. Moreover, Scyllarus rugosus and Parapenaeopsis cornuta seemed to prefer coarse sandy bottom mainly distributed from Jiading to Linyuan. Temporal fluctuations were associated with the population dynamic of the dominant species. The abundance was reduced while the M. palmensis migrated to open sea in late summer and early autumn. As the juveniles of M. palmensis and M. barbata back to the inshore waters, the abundance were increased and reached the peak in spring. Because of the limited distribution, T. curvirostris and P. cornuta were not influence the overall temporal fluctuations but the local fluctuations. Overall, temporal fluctuations act more at a specific level even structural one, and may be linked to some particular stages of the benthic shrimp life cycle, but do not significantly influence the spatial organization.

Reproduction de : Thèse doctorat : Génie civil : Reims : 2007. / Résumé en français et en anglais. Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. f. 155-165.

Comme son nom l'indique, le tolérancement flexible a pour objectif de tenir compte de la souplesse des pièces dans un processus de tolérancement. Il permet d'évaluer les défauts géométriques admissibles par des critères aussi bien géométriques que mécaniques. Ces travaux abordent en premier lieu l'élaboration de modèles adéquats permettant de prédire le comportement mécanique d'un assemblage de grandes pièces relativement souples lorsqu'elles sont sujettes à des défauts géométriques issues du procédé de fabrication. Une méthode a alors été proposée pour y implémenter des variations géométriques aléatoires réalistes vis-à-vis de ces hypothétiques défauts géométriques. Pour simuler les opérations d'assemblage, le phénomène de contact unilatéral et les variations de rigidité dues aux variabilités géométriques ont été prises en compte. En fonction de ces hypothèses, les stratégies d'analyse de tolérance avec Monte Carlo ou la méthode des coefficients d'influence ont été comparées afin de choisir celle minimisant les coûts de calcul tout en conservant la justesse des résultats. Finalement, ces travaux s'achèvent sur une étude de cas industriel : un treillis supportant des équipements sous le plancher du fuselage d'un Airbus A350.

Ce travail de recherche présente une stratégie de modélisation et de dimensionnement pour les assemblages boulonnés en milieu aéronautique. Dans le cas du dimensionnement de grandes structures, les bureaux d'étude se servent habituellement de techniques dites de " zoom structural ". Elles permettent de gérer les ressources numériques à disposition, avec des modèles simples et de grande taille à l'échelle globale, et des modèles plus complexes à l'échelle locale. Cette étude s'insère dans le cadre d'un processus de zoom structural dans lequel les structures étudiées présentent un très grand nombre de fixations. Un premier travail consiste à proposer une modélisation pertinente des fixations à l'échelle globale. Dans une seconde partie, les dispersions de comportement observées dans les fixations boulonnées sont prises en compte par l'utilisation de la théorie des méconnaissances. Une technique de recalage de la modélisation complète est ensuite proposée afin de tirer partie d'éventuels essais réels ou numériques. Enfin, la stratégie proposée est appliquée sur des cas d'assemblages boulonnés de type aéronautique. Les avantages, mais aussi les limites de l'utilisation d'une telle stratégie y sont discutés.