Thesis Ph. D.--Applied mathematics--Åbo akademi, 2005. / Bibliogr. p. 95-99.

The main objective of this research project is to study the feasibility and effectiveness of active structural control of car's suspension. These structural vibrations are transmitted to the chassis and radiate noise, called road noise, inside the cabin of a car. This project should lead to a reduction of the level of noise inside the vehicle. This project is accomplished in collaboration with research group AUTO 21, GM Canada and Acoustics Group of Université de Sherbrooke (GAUS). Firstly, experimental measurements of primary vibroacoustic transfer functions have been performed on a vehicle stationed. The disturbance is provided by a shaker mounted on the axis of the wheel and the measurement is taken by microphones inside the cabin. Suspension and cabin modal frequencies have been identified in the frequency band [0-500] Hz. Then, experimental measurements of secondary vibroacoustic transfer functions have been performed on the vehicle. The secondary disturbance is provided by an inertial actuator mounted at different positions and different orientations on the suspension and the measurement is taken by microphones inside the cabin. Using optimal control, an estimated value of radiated noise reduction inside the cabin has been found for different actuator configurations. Finally, Singular Value Decomposition (SVD) has been tested with experimental data in order to find an actuator configuration able to reduce radiated noise inside the cabin for minimum effort and/or minimum number of control actuators.

L'amélioration des outils informatiques devient davantage tributaire de l'enrichissement et du développement de nouvelles interfaces homme-machines que de l'augmentation de la puissance des machines. Les périphériques et techniques d'interaction font partie intégrante des interfaces homme-machines et sont au coeur de nos travaux. Nos recherches s'inscrivent dans cet axe de développement de l'interaction homme-machine en considérant à la fois les aspects matériels, logiciels et les capacités humaines liés aux interfaces homme-machines. Dans ce cadre, nos travaux ont mis en évidence l'importance des fonctions de transfert pour les périphériques de pointage indirects et montrent qu'il existe une marge d'optimisation de ces fonctions. La prise en compte des caractéristiques physiques des périphériques, des capacités des utilisateurs et d'une reconsidération de la gestion des périphériques dans les systèmes actuels permettent en effet d'améliorer les tâches existantes et d'effectuer des tâches auparavant impossibles à réaliser avec des techniques d'interaction standards. Nous nous sommes également intéressés aux périphériques d'interaction directs pour lesquels nous avons montré que la prise en compte de l'occultation permet d'améliorer l'interaction sur écrans tactiles, tout comme une meilleure compréhension des capacités de séparation et d'intégration des degrés de liberté améliore les tâches de manipulation 3D sur écrans multipoints. Le développement de nouvelles interfaces homme-machine est également au coeur de nos travaux. La compréhension des limites des périphériques isotoniques et élastiques existants nous a conduit à développer le périphérique hybride isotonique-élastique RubberEdge. Nos travaux portent également sur l'utilisation du retour tactile avec frottement programmable pour développer de nouvelles techniques d'interaction, l'amélioration des changements de mode sur écrans tactiles avec le développement du périphérique Conté et l'exploitation de l'interaction sur et au dessus d'une surface tactile avec le système Mockup Builder. Le dernier volet de nos travaux concerne l'estimation de la difficulté perçue d'exécution de gestes et l'analyse de la dynamique de gestes pour distinguer les tâches de sélection de celles de saisie d'objets dans le cadre d'interfaces sans contact.

L'utilisation des coquilles carbonatées de foraminifères planctoniques comme marqueurs paléocéanographiques repose sur l'hypothèse fondamentale que chaque espèce morphologique correspond à une espèce biologique caractéristique d'un habitat spécifique. Cette relation empirique a été récemment remise en cause par des analyses moléculaires qui ont révélé la présence systématique de plusieurs espèces génétiques (espèces cryptiques) au sein des morpho-espèces actuelles. Il a été suggéré que ces espèces cryptiques ou génotypes, présentaient (1) des préférences biogéographiques et écologiques restreintes par rapport à leur morpho-espèce respective et (2) des différences morphologiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé la diversité génétique, morphologique et écologique de 4 morpho-espèces clefs de la paléocéanographie, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata et Globigerina bulloides. Cette étude repose sur le développement d'un protocole d'extraction ADN non destructif pour la coquille calcaire, permettant l'analyse conjointe de la variabilité génétique et morphologique d'un même individu. Les variations de forme ou de porosité de chacun des génotypes des morphoespèces ont été quantifiées. Il apparaît que le fort degré de plasticité morphologique largement documenté chez les foraminifères planctonique et jusqu'alors interprété comme écophénotypique, est au moins en partie la conséquence du regroupement de plusieurs génotypes présentant des morphologies et préférences écologique particulières. Sur la base de ces observations, des modèles de reconnaissance morphologique permettant d'identifier les génotypes à partir de la morphologie de la coquille, utilisables à l'échelle populationnelle, ont été développés. Afin de quantifier l'impact de l'intégration de la diversité cryptique dans les reconstitutions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques, les fonctions de transfert couramment utilisées ont été re-calibrées en intégrant les distributions restreintes des génotypes d'O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata et G. bulloides. Ces re-calibrations conduisent à un degré de précision jusqu'alors jamais atteint dans les reconstructions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques.

L'étude des données Lithoscope permet d'étudier les structures profondes de la lithosphère. Trois méthodes ont été développées. La première porte sur l'analyse des ondes converties à l'interface croûte-manteau afin de contraindre les variations d'épaisseur de croûte. La seconde méthode caractérise l'orientation des structures dans le manteau, par la rnesure de l'anisotropie des ondes S. La troisième méthode mesure l'atténuation des milieux échantillonnés à l'aide de deux méthodes d'analyse fréquentielle et temporelle. Ces trois méthodes ont été appliquées aux enregistrements provenant du Nord Tibet, du Massif Central et de l'Abitibi, L'étude des données du plateau tibétain a permis de mettre en évidence des variations latérales très importantes de vitesse et de structure dans la lithosphère. Un saut de Moho de 20km a été observé sans qu'aucune variation de topographie ne soit observable. Ces travaux montrent que les phénomènes de l'équilibrage dans la lithosphère sont lents comparés aux mouvements horizontaux et verticaux. L'étude de l'anisotropie a permis de révéler l'importance de l'extrusion latérale le long de la faille du Kunlun. Les valeurs d'anisotropie obtenues impliquent que les mouvements horizontaux des blocs lithosphériques orientent les minéraux sur des épaisseurs mantelliques supérieures à 260 km. L'étude de l'atténuation sous le Massif Central a permis de constater qu'il existait une bonne corrélation entre les zones atténuantes et ies édifices volcaniques majeurs de cette région. Les valeurs du facteur de qualité obtenues montrent que les perturbations occasionnées par le volcanisme intéressent l'ensemble de la lithosphère mais sur de zones très étroites. Les modé!isations de perturbation thermique dans la croûte montrent de très bonnes corrélations avec les âges des différentes crises volcaniques. L'application systématique de ces trois analyses sur les enregistrements télésismiques du programme Lithoscope a permis de contraindre et de compléter les images de la lithosphère obtenues par la tomographie en vitesse des ondes P.

Dans de nombreuses situations civiles ou militaires, la protection de l'audition du personnel est cruciale. La perception et l'interprétation de l'environnement sonore par l'auditeur doivent cependant être préservées. Les Systèmes Tactiques de Communication et Protection (TCAPS) sont des protections auditives qui, à la fois, protègent suffisamment les oreilles de l'auditeur contre les bruits dangereux, et préservent l'intelligibilité, permettant ainsi la communication vocale à bas niveau. Des études précédentes ont cependant démontré que les TCAPS continuent de détériorer la perception de l'environnement sonore de l'auditeur, en particulier sa capacité à localiser les sources sonores. Sur le plan horizontal, la dégradation des indices acoustiques empêchant, en temps normal, l'auditeur de confondre les sources avant et arrière, en est la principale explication. Dans ce travail de thèse, une expérience subjective de localisation sonore est conduite avec six TCAPS: deux bouchons d'oreille passifs, deux bouchons d'oreilles actifs et deux casques actifs. Si aucun protecteur ne permet de retrouver les performances de la condition d'écoute normale, l'expérience permet de classifier les TCAPS du point de vue de la localisation sonore: les performances des bouchons passifs sont meilleures que celles des bouchons actifs, et les casques actifs engendrent les plus mauvaises performances. Dans le cadre de la conception et de l'évaluation des TCAPS, une méthode prédisant leur dégradation des performances de localisation sonore, basée sur des mesures électroacoustiques, serait plus adaptée que des expériences comportementales très chronophages. Dans ce contexte, deux méthodes basées sur les Fonctions de Transfert Relatives à la Tête (HRTF) mesurées sur tête artificielle sont étudiées: un processus d'appariement et un réseau de neurones à trois couches. Ils sont optimisés pour reproduire les performances de localisation humaine en condition d'écoute normale. Les méthodes sont ensuite appliquées aux HRTF mesurées avec les six TCAPS, et prédisent des probabilités de localisation en fonction de la position. Comparé aux résultats de l'expérience subjective, le réseau de neurones prédit des performances réalistes avec les bouchons d'oreille, mais surestime les erreurs avec les casques. Le modèle d'appariement prédit correctement les performances de localisation. Toutefois, la vraisemblance de ses distributions de probabilité avec les observations subjectives demeure plus faible que celle du réseau de neurones. Pour finir, les deux méthodes développées dans cette étude sont indépendantes de la tête artificielle utilisée, et peuvent être utilisées pour évaluer non seulement des prototypes de TCAPS, mais aussi des prothèses auditives. / In many civilian or military situations, hearing protection is of major importance. The listener's acoustical situational awareness must however also be preserved. Tactical Communication and Protective Systems (TCAPS) are hearing protection devices that sufficiently protect the listener's ears from hazardous sounds and preserve speech intelligibility, thus allowing low-level speech communication. However, previous studies demonstrated that TCAPS still deteriorate the listener's situational awareness, in particular the ability to locate sound sources. On the horizontal plane, this is mainly explained by the degradation of the acoustical cues normally preventing the listener from making front-back confusions. In the present PhD work, a behavioral sound localization experiment is conducted with six TCAPS: two passive and two active earplugs, and two active earmuffs. The performance in open ear condition is not retrieved with any protector, but the experiment ranks the TCAPS by type: passive earplugs lead to better performance than active earplugs, and active earmuffs induce the worst performance. As part of TCAPS development and assessment, a method predicting the protector-induced degradation of the sound localization capability, and based on electroacoustic measurements, would be more suitable than time-consuming behavioral experiments. In this context, two methods based on Head-Related Transfer Functions (HRTFs) measured on an artificial head are investigated: a template-matching model and a three-layer neural network. They are optimized to fit human sound localization performance in open ear condition. The methods are applied to the HRTFs measured with the six TCAPS, providing position-dependent localization probabilities. Compared with the behavioral results, the neural network predicts realistic performances with earplugs, but overestimates errors with earmuffs. The template-matching model predicts human performance well. However, the likelihood of the resulting probability distributions with the behavioral observations is lower than that of the neural network. Finally, both methods developed in this study are independent of the artificial head used, and can be applied to assess not only TCAPS prototypes, but also hearing aids.

Modélisation et simulation des procédés continus en vue de leur supervision abordée sous l'angle de la traduction automatique des données obtenues par modélisations quantitatives utilisées en automatique en des données qualitatives plus facilement compréhensibles par les opérateurs du procédé ; un langage de modélisation déclarative permet la représentation graphique avec des nœuds et des arcs figurant les grandeurs intéressantes et leurs relations de causalité

Les travaux de recherche menés dans le cadre de cette thèse concernent l'étude du comportement des groupes et des réseaux de micropieux. L'interaction entre les micropieux d'un groupe, ainsi que l'effet d'inclinaison des micropieux au sein d'un réseau sont traités à travers les trois parties de cette thèse.<br />La première partie est consacrée à la définition, la classification et les domaines d'application des micropieux. Les différentes méthodes usuelles de calcul des micropieux (isolés, en groupes ou en réseaux) sont également présentées.<br />La deuxième partie présente la synthèse de divers essais expérimentaux réalisés, dans le cadre du projet national FOREVER, sur des groupes et/ou des réseaux de micropieux. Ces essais sont réalisés en vraie grandeur ou en modèle réduit (centrifugeuse, chambre d'étalonnage ou cuve expérimentale).<br />La troisième partie traite de deux approches numériques différentes pour l'étude du comportement des micropieux. La méthode des fonctions de transfert de charge est utilisée à travers le programme de calcul des groupes de pieux (GOUPEG) qui est développé pour tenir compte de l'effet de l'inclinaison des micropieux. Le cas d'un réseau élémentaire de 4 micropieux et d'un groupe équivalent est étudié. Une étude paramétrique sur l'effet de l'inclinaison des micropieux au sein d'un réseau élémentaire est présentée. Enfin, la méthode des éléments finis est utilisée (le logiciel CESAR-LCPC) pour l'étude du comportement d'un réseau élémentaire de 4 micropieux (en double chevalet). Cette dernière approche fournit des résultats intéressants sur le comportement du massif du sol sous les micropieux inclinés.

La conception des turbomachines à haute densité énergétique nécessite de plus en plus la maîtrise d'un plus grand nombre de paramètres fonctionnels. La moindre défaillance d'un composant conduit quasi immédiatement la machine à la rupture. C'est en particulier le cas pour le comportement des composants à films minces.L'appellation "film mince" correspond à tout espace de très faible épaisseur situé entre le rotor et le stator de la turbomachine. Leur but est soit de limiter les fuites de manière à optimiser les performances intrinsèques de la machine, soit alors à supporter et stabiliser le rotor. Ces derniers cas sont plus appelés communément "joints lisses ou annulaires" et "paliers fluides".Lorsqu'un fluide circule dans un espace de très faible épaisseur, typiquement quelques centièmes de millimètres sur une distance très longue, son champ de vitesses, donc de pression, dépend fortement des phénomènes visqueux aux parois dont l'une est mise en rotation et l'autre est immobile. Les efforts fluides sur ces parois peuvent être alors importants et doivent être pris en compte dans le dimensionnement de la machine.La connaissance précise de ces écoulements très complexes est indispensable pour déterminer les efforts statiques et dynamiques appliqués au rotor de manière à pouvoir dimensionner un fonctionnement calme. / The design of high performance aerospace turbo pumps requires more control of an increasing number of functional parameters. Any component failure led almost immediately to a machine failure. This is particularly the case for the behavior of thin film lubricated components.The term "thin film" means any thin space between the rotor and the stator of the engine. Their goal is either to limit leakage to maximize the machine intrinsic performance, or to support and stabilize the rotor. These cases are more commonly called "smooth or annular seals" and "fluid film bearings".When a fluid flows in a space of very small thickness, typically a few hundredths of a millimeter, the velocity field, hence the pressure, are highly dependent on the walls viscous forces. Fluid forces on the walls (which one is rotated and the other is stationary) can then be important and should be taken into account in the design of the machine.The precise knowledge of these complex flows is essential to determine the static and dynamic forces applied to the rotor to ensure a quite functioning of the turbo pump.

L’utilisation des coquilles carbonatées de foraminifères planctoniques comme marqueurs paléocéanographiques repose sur l’hypothèse fondamentale que chaque espèce morphologique correspond à une espèce biologique caractéristique d’un habitat spécifique. Cette relation empirique a été récemment remise en cause par des analyses moléculaires qui ont révélé la présence systématique de plusieurs espèces génétiques (espèces cryptiques) au sein des morpho-espèces actuelles. Il a été suggéré que ces espèces cryptiques ou génotypes, présentaient (1) des préférences biogéographiques et écologiques restreintes par rapport à leur morpho-espèce respective et (2) des différences morphologiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé la diversité génétique, morphologique et écologique de 4 morpho-espèces clefs de la paléocéanographie, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata et Globigerina bulloides. Cette étude repose sur le développement d’un protocole d’extraction ADN non destructif pour la coquille calcaire, permettant l’analyse conjointe de la variabilité génétique et morphologique d’un même individu. Les variations de forme ou de porosité de chacun des génotypes des morphoespèces ont été quantifiées. Il apparaît que le fort degré de plasticité morphologique largement documenté chez les foraminifères planctonique et jusqu’alors interprété comme écophénotypique, est au moins en partie la conséquence du regroupement de plusieurs génotypes présentant des morphologies et préférences écologique particulières. Sur la base de ces observations, des modèles de reconnaissance morphologique permettant d’identifier les génotypes à partir de la morphologie de la coquille, utilisables à l’échelle populationnelle, ont été développés. Afin de quantifier l’impact de l’intégration de la diversité cryptique dans les reconstitutions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques, les fonctions de transfert couramment utilisées ont été re-calibrées en intégrant les distributions restreintes des génotypes d’O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata et G. bulloides. Ces re-calibrations conduisent à un degré de précision jusqu’alors jamais atteint dans les reconstructions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques. / The usefulness of calcareous shells of planktonic foraminifera as a paleoceanographic proxy relies on the key hypothesis that each morphospecies corresponds to a biological species with a specific habitat. This empirical relationship has been challenged since molecular analyses have revealed a significant level of cryptic genetic diversity among modern morphospecies of planktonic foraminifera. Previous workers have suggested that the cryptic species or genotypes (1) display narrower biogeographic and ecological ranges than their related morphospecies, and (2) exhibit shell morphological differences. In this work, we have characterized the genetic, morphological and ecological diversity among four planktonic foraminiferal morphospecies of significance in paleoceanography, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata and Globigerina bulloides. Our study relies on the development of a new single-cell DNA extraction protocol that retains the shell, allowing direct morpho-genetic comparisons. Shape or porosity variations within each genotype have been quantified. It appears that the high degree of morphological plasticity widely documented in planktonic foraminifera and classically seen as ecophenotypy, is at least partly the spurious consequence of lumping several genotypes that display morphological and environmental preferences. Based on these observations, we developed several population-scale models, which allow recognition of the cryptic species based on their shell morphology. Finally, in order to quantify the impact of integrating cryptic diversity in assemblage-based aleoceanographic reconstructions, we have re-calibrated transfer functions based on the ecological ranges of the genotypes of O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata and G. bulloides in the southern oceans. Such recalibrations led to a great, previously never reached improvement in the accuracy of the assemblage-based paleoceanographic reconstructions.