Le contact frottant peut être à l’origine de vibrations comme le crissement. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’influence des paramètres géométriques, matériau et d’historique de frottement sur les occurrences de crissement.Un dispositif expérimental a été développé. Il est basé sur une architecture simplifiée permettant une maîtrise du comportement dynamique. Une instrumentation associée a aussi été mise en place. En parallèle, un modèle éléments finis a été introduit afin d’aider au dimensionnement et de réaliser des études paramétriques. Pour cette étude, deux matériaux ont été utilisés. Le premier, à formulation réduite, a été développé spécifiquement pour cette étude, le second est un matériau commercial.Dans une première étude, l’influence de la géométrie de contact entre le pion et le disque a été réalisée. Elle a montrée des modifications de comportement dynamique en lien avec l’évolution longueur de contact. Le modèle élément fini a montré l’importance de prendre en compte l’aspect non linéaire du matériau qui a été pris en compte à l’aide d’un modèle semi-analytique.Une seconde étude a été consacrée à l’étude de l’influence du matériau, de l’historique de frottement et du chargement thermique sur deux matériaux. Des simulations numériques couplées à des caractérisations du matériau ont permis d’apporter des éléments de compréhension aux comportements dynamiques observés. Enfin, l’étude se termine par une mise en œuvre du matériau commercial sur un dispositif expérimental différent. Une analyse fine de la surface de contact a été réalisée lors d’essais interrompus dans des états bruyants et silencieux. Les résultats montrent peu d’influence de l’évolution de la surface de contact sur les occurrences de crissement. / Sliding contact can cause sound vibrations like squeal for example. The aim of this PHD is to study the influence of geometric parameters, material and friction evolution of squeal occurrences. An experimental set-up has been specially developed. It is based on a simplified architecture which allows a control of the dynamic behavior. Specific instrumentation has also been taken into account. An other hand, a finite element model has been introduced to help to design and permit to conduct to parametric studies. For this study, two kinds of material were used. The first one was specifically developed for this study with a reduced formulation while the second one was a typical commercial material. Firstly, the influence of contact geometry between the pin and the disk was performed. It has shown that the contact length deeply changes the dynamic behavior. The finite element model showed the keyrole of the non-linear aspect of the material. This aspect has been taken into account in a semi- analytical model. Secondly, the study has been devoted to the influence of the material, the evolution of friction and thermal loading. Results showed different behaviors for each material. The commercial material is more sensitive to the friction evolution. Numerical simulations enriched by material characterizations were allowed to bring some understanding to the observed dynamic behavior. Finally, the study concludes with an implementation of the commercial material on a different experimental set-up. A detailed analysis of the contact surface was achieved during tests interrupted in noisy and silent states. The results show little influence of the evolution of the contact area on the occurrence of squeal.

La présence de buée sur des surfaces transparentes altère la transmission de la lumière. La buée est un ensemble de gouttes condensées sur une surface froide. Ces gouttes absorbent, réfléchissent et diffractent la lumière, réduisant la transparence de la surface sur laquelle elles se sont formées. Ce phénomène peut, en fonction des applications, causer des problèmes esthétiques et de sécurité. Une solution répandue dans le secteur industriel est l’utilisation de revêtements chimiques. Mais cette approche à un coût ; elle oblige à ajouter une nouvelle étape sur la chaine de production. Une autre solution, celle choisie durant ce doctorat, est l’approche topographique. En contrôlant la topographie par texturation de surface, les propriétés de mouillage peuvent être pilotées. Ainsi, des surfaces antibuées peuvent être développées. En fonction de la surface initiale, deux mécanismes sont possibles. Sur des surfaces hydrophiles, la création d’un film liquide uniforme remplaçant les gouttes d’eau est à privilégier. Avec ce type de film, la surface conserve de bonnes propriétés de transparence. Si la surface est plutôt hydrophobe, l’idée est de favoriser le déperlement des gouttes et ainsi d’évacuer l’eau le plus rapidement possible. Les travaux de ce doctorat portent sur le développement d’un traitement de surface topographique par injection plastique. Ce traitement vise à supprimer l’impact optique de la buée sur les surfaces en polycarbonate transparent des phares automobiles. L’une des contraintes majeures de ces travaux est de concevoir des texturations de surfaces facilement industrialisables. Les moyens de texturations doivent être adaptés. / The presence of dew on transparent pieces impairs light transmission. Dew is a group of droplets condensed on cold surfaces. These droplets absorb, reflect and diffract light, reducing condensation surface transparency. This can cause aesthetic or security issues. The most widely used method currently for improving transparency of surfaces covered with dew is to apply anti-fog chemical coatings. These coatings suppress the whitish opaque layer caused by condensation by reducing the surface tension of water droplets, causing them to disperse into a thin liquid sheet. However, this solution is expensive. It is adding a step in the production line. Surface texturing offers a viable alternative to the use of chemicals. Controlling the surface topography by modifying textured allows wetting property management. This approach, chosen during this PhD thesis, allows the design of anti-fog surfaces. Depending on the surface, two droplets suppression mechanisms are possible. On hydrophilic surfaces, liquid sheet formation replacing droplets has to be favored. If the surface is hydrophobic, droplets sliding off should be increased, thus water evacuation will be faster. Our work consists in the development of a topographical surface treatment by molding injection. The aim is to limit the optical impact of the dew on transparent polycarbonate surfaces of car headlights. The major constraint of this work is to design easy industrialized textured surfaces. Production means must be adapted.

Les roches ornementales sont d'un usage généralisé dans les agglomérations urbaines notamment dans la région d'Abidjan où leur beauté la dispute à leur diversité. Dès lors, le souci qui habite l'utilisateur potentiel de ces matériaux ornementaux, est de savoir quel peut être leur comportement, face aux intempéries et autres changements climatiques qui sont le lot permanent ou quasi quotidien des zones tropicales humides. C'est la recherche d'une réponse à cette préoccupation qui a motivé ce travail, dont l'objectif final est de conduire, sous conditions météorologiques de la zone tropicale humide reproduites au laboratoire, des expérimentations relatives à l'évolution des certains types de matériaux ornementaux. Le présent travail a donc porté sur la formalisation d'un modèle de climat tropical humide, ainsi que, sur des expérimentations in vitro, en vue de tester le dispositif expérimental devant mettre en œuvre les conditions climatiques subséquentes. De ce fait, la conception de ce dispositif expérimental a pris en compte les paramètres que sont: la vitesse d'impact des gouttes de pluie (2,3 m.s-1), l'énergie calorifique et ses fluctuations qui s'expriment en des températures à la surface du sol variant entre 24 °C et 76°C, l'environnement hygrométrique qui oscille entre les saturations (pluies, et rosées nocturnes) et HR (humidité relative) égale à 85%, ainsi que la pluviosité (51 mètres d'eau par heure). Des plaques polies issues des gisements ivoiriens de roches ornementales d'Okrouyo (syénite) et de Yakala (granite rose) ont servi d'échantillons pour tester le dispositif expérimental. Au bout de 6, 9, et 12 mois, on a numérisé des images de la surface polie des échantillons. Par la suite, à l'aide des logiciels Visilog 5.4 (Noesis, 2001) et Paint Shop Pro 5.0 (Jasc Software, 1998), on a mis en œuvre l'analyse colorimétrique d'images numérisées, retenue comme le mode d'investigation le plus approprié pour comparer les images obtenues à 12 mois, avec celles de départ. Cette comparaison a procédé par soustraction des images de départ, de celles à l'issue de 12 mois d'essai L'étude des images issues des opérations de soustraction a dégagé qu'il existe une analogie entre le milieu de ferrallitisation, conséquence de l'altération météorique en climat tropical humide, et le milieu généré par la mise en œuvre du dispositif expérimental qu'on propose. Elle a aussi permis de se rendre compte que l'utilisation du matériau d'Okrouyo devrait se limiter à des revêtements intérieurs. Par contre celui de Yakala pourrait être utilisé à la fois pour des revêtements intérieurs et extérieurs.

Le nitrure de gallium (GaN) est un matériau en plein essor depuis le début des années 1990 pour des applications dans le domaine de l'optoélectronique telles que les diodes électroluminescentes (DELs) bleues ou blanches, les diodes lasers (DLs) bleues ou les détecteurs ultra-violets. L'activité épitaxie de GaN par la technique de croissance HVPE (Epitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures), a vu le jour au LASMEA en 1998. Les premières études expérimentales et de modélisation réalisées sur des échantillons de faibles dimensions (surface d'environ 1 à 3 cm2) ont conduit à la mise en évidence des mécanismes de croissance et à la maîtrise du procédé. Le développement de ce matériau à l'échelle industrielle a nécessité de travailler sur des surfaces de dimension plus grandes de l'ordre de deux pouces. Un nouveau dispositif expérimantal HVPE a été conçu dans ce sens, mis en place au sein du laboratoire et le procédé a été validé. De nouvelles investigations ont été menées sur l'étude de l'épitaxie sélective de GaN pour la réalisation de structures périodiques de faible dimensionnalité à morphologies contrôlées. Des structures de morphologies poutres et pyramidales de GaN de 1 à 2 µm de large ont ainsi pu être épitaxiées par la technique HVPE. Une analyse systématique de la variation des conditions de croissance est effectuée, visant à maîtriser l'ensemble des paramètres qui influent sur les morphologies et les dimensions des structures. Cette étude est couplée à la compréhension des mécanismes de croissance mis en jeu au cours de l'épitaxie sélective de GaN.

La production de méthane à partir des champs hydratifères des fonds océaniques est un procédé promis à se développer et à atteindre l'échelle industrielle au cours des dix prochaines années. Cependant, les premiers essais d'extraction de méthane se sont révélés infructueux et difficiles à mener. Le phénomène de dissociation des hydrates de méthane au sein d'une matrice poreuse reste mal connu et maîtrisé: la fusion des hydrates de méthane engendre des écoulements de fluide et des transferts thermiques au sein d'un milieu poreux. Les propriétés de ce milieu poreux évoluent donc avec la disparition de la phase hydrate et la présence éventuelle d'une phase glace au cours de la dissociation. Les transferts de masse et de chaleur doivent donc être couplés, afin de tenir compte premièrement du changement de la perméabilité et deuxièmement de l'évolution de la conductivité thermique du système.<br />Dans cette étude, les transferts de masse et de chaleur ont été étudiés numériquement et expérimentalement. Un modèle numérique 2D est proposé dans lequel les transferts de chaleur et de masse gouvernent la dissociation des hydrates de méthane. Les résultats numériques montrent la présence de gradients de pression et de température au sein du milieu poreux et l'évolution de la frontière de dissociation selon le type de sédiment utilisé. Ce modèle est utilisé afin de dimensionner un dispositif expérimental de dissociation de carottes sédimentaires partiellement saturées en hydrates de méthane qui permet un suivi précis de la cinétique de dissociation.<br />Le montage expérimental est composé de cinq zones cylindriques de même diamètre (1/2 inch) mais de tailles différentes (pour une longueur totale de 2,6 m). Chaque zone est contrôlée en pression et en température. Chaque expérience consiste en une cristallisation d'hydrates de méthane au sein d'un milieu poreux, puis en une dissociation de ces mêmes hydrates par une méthode de contrôle de la pression à une extrémité du dispositif. La cinétique de dissociation est étudiée par le suivi de la pression dans un ballast (situé en aval du dispositif). Les résultats obtenus, via une étude paramétrique, permettent de cibler les paramètres clés de la dissociation de ces hydrates sédimentaires et d'observer leur impact sur la cinétique de dissociation. Deux régimes bien distincts de dissociation sont mis en évidence et caractérisés selon les propriétés du sédiment partiellement saturé en hydrates de méthane. Le rôle de la glace au cours de la dissociation est également étudié pour ces deux types de dissociation. <br />Enfin, la correspondance des résultats numériques et expérimentaux est mise en évidence par comparaison de courbes de cinétique de dissociation et de courbes d'évolution de la pression au sein du milieu poreux.

Les émissions de gaz à effet de serre, du domaine du frid, sont à la fois d'origine directe et indirecte. Elles sont respectivement liées à la nature du fluide frigorigène et aux consommations énergétiques des systèmes. La recherche de nouvelles molécules de synthèse à faible potentiel de réchauffement global et l'emploi de fluides naturels dans des architectures de cycle adaptées constituent la base de ce travail. Concernant ce dernier point, la compression isotherme pallie efficacement les propriétés thermodynamiques du CO2, qui sont peu favorables aux systèmes à compression de vapeur. Cette transformation idéale permet l'obtention d'un COP équivalent à 92% du COPcarnot. L'injection d'huile dans la chambre de compression, sous la forme de fines gouttelettes, a été envisagée pour se rapprocher de cette compression isotherme. Son potentiel a tout d'abord été évalué par simulation numérique pour des copresseurs scroll et piston. Il est apparu qu'une taille de goutte de 0,025mm et un débit 3 fois plus important que celui de CO2, conduisent à un gain énergétique substentiel: +30% par rapport au cycle trans-critique conventionnel. La faisabilité d'obtention d'un spray, constitué de gouttelettes d'un diamètre moyen de 0,05 mm, a fait l'objet d'une première validation expérimentale. Cette solution qui peut être combinée avec d'autres innovations technologiques pourrait permettre d'avoir des équipements frigorifiques, au CO2 ayant un impact environnemental inférieur à celui des systèmes utilisant des fluides de synthèse.

Le CEA développe et utilise des logiciels de calcul, également appelés codes de calcul, dans différentes disciplines physiques pour optimiser les coûts de ses installations et de ses expérimentations. Lors d'une étude, plusieurs phénomènes physiques interagissent. Un couplage et des échanges de données entre plusieurs codes sont nécessaires. Chaque code réalise ses calculs sur une géométrie, généralement représentée sous forme d'un maillage contenant des milliers voire des millions de mailles. Cette thèse se focalise sur le transfert de déformations géométriques entre les maillages spécifiques de chacun des codes de calcul couplés. Pour cela, elle présente une méthode de couplage de plusieurs codes, dont le calcul des déformations est réalisé par l'un d'entre eux. Elle traite également de la mise en place d'un modèle commun aux différents codes de l'étude regroupant l'ensemble des données partagées. Enfin, elle porte sur les transferts de déformations entre des maillages représentant une même géométrie ou des géométries adjacentes. Les modifications géométriques sont de nature discrète car elles s'appuient sur un maillage. Afin de les rendre accessible à l'ensemble des codes de l'étude et pour permettre leur transfert, une représentation continue est calculée. Pour cela, deux fonctions sont développées : l'une à support global, l'autre à support local. Toutes deux combinent une méthode de simplification et un réseau de fonctions de base radiale. Un cas d'application complet est traité dans le cadre du réacteur Jules Horowitz. L'effet des dilatations différentielles sur le refroidissement d'un dispositif expérimental est étudié.

Un simulateur de la dynamique forestière, basé sur un modèle d'arbre dépendant des distances, est élaboré, calibré et évalué à partir des données accumulées sur le dispositif sylvicole expérimental de Paracou en Guyane française. Il met en oeuvre des arbres, localisés au sein d'un peuplement et dotés de règles de vie décrites par des sous-modèles de croissance, de mortalité et de recrutement en fonction d'un pas de temps de trois ans.<br /><br />Le modèle de croissance est dérivé d'un type « potentiel x réducteur » adapté aux spécifités de la forêt dense tropicale humide de Guyane. Il prédit l'accroissement d'un arbre en fonction de son diamètre à l'instant t et de son environnement immédiat décrit par deux indices de compétition : l'un rend compte de la pression subie par l'arbre en début de période de croissance et l'autre de l'évolution de cette pression dans un passé proche. La prise en compte de quinze groupes d'espèces, homogènes du point de vue de la croissance, améliore considérablement son efficacité. Quatre modèles de mortalité prédisent la mort sur pied et la mort par chablis primaire, secondaire ou complexe d'un arbre, et un modèle de recrutement permet de gérer l'apparition de nouveaux individus sur des placeaux de 100m2 en fonction de la place disponible dans le peuplement.<br /><br />Le simulateur, programmé en langage SmallTalk-80 selon la technique des systèmes multi-agents, est doté d'une interface conviviale permettant à l'utilisateur : (i) de suivre l'évolution virtuelle dans le temps d'un peuplement et de chacun des individus qui le constituent par le biais de cartes et de graphiques ; (ii) de réaliser à tout moment une gamme très variée d'interventions de manière à tester des scénarios sylvicoles. Les différents essais réalisés montrent que le peuplement que nous avons généré présente un comportement satisfaisant quelle que soit l'intensité des perturbations imposées, mais que sa réactivité est faible au regard d'un modèle matriciel calibré à partir des mêmes données. Nous proposons différentes voies d'amélioration et soulignons l'intérêt que peut présenter ce type de modèle pour la communauté scientifique et, à plus long terme, le gestionnaire forestier.

Le CEA développe et utilise des logiciels de calcul, également appelés codes de calcul, dans différentes disciplines physiques pour optimiser les coûts de ses installations et de ses expérimentations. Lors d'une étude, plusieurs phénomènes physiques interagissent. Un couplage et des échanges de données entre plusieurs codes sont nécessaires.Chaque code réalise ses calculs sur une géométrie, généralement représentée sous forme d'un maillage contenant des milliers voire des millions de mailles. Cette thèse se focalise sur le transfert de déformations géométriques entre les maillages spécifiques de chacun des codes de calcul couplés. Pour cela, elle présente une méthode de couplage de plusieurs codes, dont le calcul des déformations est réalisé par l'un d'entre eux. Elle traite également de la mise en place d'un modèle commun aux différents codes de l'étude regroupant l'ensemble des données partagées. Enfin, elle porte sur les transferts de déformations entre des maillages représentant une même géométrie ou des géométries adjacentes. Les modifications géométriques sont de nature discrète car elles s'appuient sur un maillage. Afin de les rendre accessible à l'ensemble des codes de l'étude et pour permettre leur transfert, une représentation continue est calculée. Pour cela, deux fonctions sont développées : l'une à support global, l'autre à support local. Toutes deux combinent une méthode de simplification et un réseau de fonctions de base radiale. Un cas d'application complet est traité dans le cadre du réacteur Jules Horowitz. L'effet des dilatations différentielles sur le refroidissement d'un dispositif expérimental est étudié. / The CEA develops and uses scientific software, called physical codes, in various physical disciplines to optimize installation and experimentation costs. During a study, several physical phenomena interact, so a code coupling and some data exchanges between different physical codes are required.Each physical code computes on a particular geometry, usually represented by a mesh composed of thousands to millions of elements. This PhD Thesis focuses on the geometrical modification transfer between specific meshes of each coupled physical code. First, it presents a physical code coupling method where deformations are computed by one of these codes. Next, it discusses the establishment of a model, common to different physical codes, grouping all the shared data. Finally, it covers the deformation transfers between meshes of the same geometry or adjacent geometries. Geometrical modifications are discrete data because they are based on a mesh. In order to permit every code to access deformations and to transfer them, a continuous representation is computed. Two functions are developed, one with a global support, and the other with a local support. Both functions combine a simplification method and a radial basis function network. A whole use case is dedicated to the Jules Horowitz reactor. The effect of differential dilatations on experimental device cooling is studied.

La simulation des transferts couplés de chaleur et de masse dans l’enveloppe du bâtiment est une pratique qui se démocratise de plus en plus. Pour les bâtiments construits avec des matériaux très hygroscopiques, l'évaluation correcte des champs de température et d’humidité est importante pour prédire avec précision les flux de chaleur et d'humidité, le confort hygrothermique et la consommation énergétique des bâtiments. En outre, l'humidité peut causer des dommages aux matériaux de construction et a un impact sur la santé des occupants. Pour les matériaux très hygroscopiques, les outils de simulation ont montré des lacunes à modéliser correctement le comportement hygrothermique. Sur ces questions, le projet de recherche HYGRO-BAT est un projet fédérateur. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle suffisamment fin de transfert couplé de Chaleur, d’Air et d’Humidité (CAH) qui permet l’analyse des principaux phénomènes physiques mis en jeu. Afin de valider le modèle développé et d’étudier en détail le comportement hygrothermique d’une paroi très hygroscopique, nous avons conçu et réalisé un outil expérimental avec une instrumentation riche et variée permettant de simuler les contraintes rencontrées dans le cas réel. Le choix des sollicitations hygrothermiques retenues permet une compréhension progressive du modèle. De surcroît, pour simplifier l’analyse des mécanismes de transfert couplés au sein de la paroi, une formulation adimensionnée du modèle développé a été proposée, permettant ainsi de mettre en avant des nombres adimensionnels qui simplifient l’analyse du comportement d’une paroi très hygroscopique. Ces nombres permettent une nouvelle caractérisation représentative des mécanismes de transfert qui dépendent de l’état thermodynamique de la paroi / Simulation of Heat, Air and Moisture (HAM) transfers in building envelope is a practice which is becoming increasingly popular. The correct evaluation of temperature and moisture fields is important to predict accurately heat and moisture fluxes, hygrothermal comfort and building energy consumption, especially for highly hygroscopic materials. Additionally, moisture has an impact on the health of occupants and can causes damage to building materials. For highly hygroscopic materials, simulation models show discrepancy to the real hygrothermal behavior. The research project HYGRO-BAT is a unifying project on these issues. In this context, we developed a hygrothermal transfer model sufficiently fine allowing the analysis of the main physical phenomena involved. In order to validate the developed model and to study in detail the coupled heat and mass transfers for highly hygroscopic walls, we designed and realized an experimental tool that allows numerous and various measurement and creating climates encountered for building application. The choice of hygrothermal loading allows progressive understanding of involved physical mechanisms in the envelope. Moreover, to simplify the analysis, a dimensionless hygrothermal formulation was proposed. It allows highlighting dimensionless numbers which are very convenient to study the behavior of a very hygroscopic wall. These numbers allow a new representative characterization of transfer mechanisms that rely on the thermodynamic state of the wall