En Union Européenne les accidents frontaux font 28% des accidents routiers et sont responsables de 49% de mortalité, les fractures thoraciques étant la cause principale de décès. Les modèles en éléments finis du corps humain sont un outil important pour la simulation de chocs réels et la prédiction des risques d'endommagement. Cette thèse a permis de développer un modèle simple en éléments finis de la cage thoracique suffisamment souple d'utilisation et facilement paramétrable. Ce modèle est validé expérimentalement avant d'être utilisé pour une étude paramétrique. Cette étude a permis de caractériser l'influence de différents paramètres structurels et géométriques sur le comportement de la cage thoracique sous chargement dynamique. Le travail réalisé au cours de cette thèse est divisé en trois parties : Modélisation de la cage thoracique entière avec des éléments finis de type poutre dont les propriétés mécaniques sont déterminées à partir d'essais de flexion trois points sur des segments de côtes et complétées par des éléments de la littérature, Validation du modèle dont les résultats sont suffisamment proches des résultats des essais de chargement dynamique antéro-postérieur menés par Vezin et Berthet [Vez09], Etude paramétrique sur l'influence paramètres, géométrie des sections droites et géométrie globale de la cage thoracique (inclinaison des côtes, forme et taille globale de la cage thoracique). A partir de cette étude nous trouvons que le module d'Young et l'épaisseur du cortical ont une influence identique sur la raideur globale de la cage thoracique ainsi que sur la rotation et la déformation des côtes. Avec l'augmentation de ces deux paramètres la rigidité du thorax augmente et le taux de compression maximal diminue. D'autre part les côtes tournent plus et se déforment moins. La raideur des liaisons costo-verterbales a une influence directe sur la rotation latérale qui diminue avec l'augmentation de cette raideur alors que les déformations augmentent ; tandis que la raideur globale de la cage thoracique est légèrement modifiée. L'inclinaison des côtes est le facteur ayant la plus grande influence sur la déformation des côtes et donc sur le risque d'endommagement : plus les côtes sont proches de la direction de chargement la raideur de la cage thoracique augmente et la déformation des côtes augmente / In the European Union, 28% of road accidents are frontal impacts which provoke 49% of fatalities where the thoracic fractures are the main cause of death. The finite element models of the human body are an important tool for the simulation of real impacts and the prediction of damage. This thesis has led to develop a rib cage simplified finite element model sufficiently flexible and easily customizable. First, this model is experimentally validated and then used in a parametric study. This study allowed us to characterize the influence of different structural and geometric parameters on the behavior of the rib cage under dynamic loading. This work is divided into three parts : Modeling the rib cage using beam elements whose mechanical properties are determined by three-point bending tests on rib segments and supplemented from literature, Validating the model by simulating the anteroposterior dynamic loading tests led by Vezin and Berthet [Vez09], Performing a parametric study on the influence of the mechanical parameters (Young modulus, stiffness of costo-vertebral joints), the geometry of the rib sections and the overall geometry of the rib cage (ribs slope, shape and overall size of the rib cage). This study permitted to find that Young modulus and the thickness of the cortical have the same influence on the overall stiffness of the chest as well as on the rotation and deformation of the ribs. By increasing these parameters, the stiffness of the chest increases and the maximum compression ratio decreases. Besides, we'll find more rotation and less deformation of the ribs. The stiffness of the costoverterbal joints has a direct influence on the lateral rotation : it will decrease by increasing of the stiffness while deformation will increase. However, the overall stiffness of the chest is slightly modified by modifying the costovertebral joint stiffness. The initial inclination of the ribs accordingly to the load direction has the greatest influence on the deformation of the ribs and therefore on the damage risk. When the ribs are closer to the loading direction, the stiffness of the rib cage and the deformation of the ribs increases

Neste estudo se propõe o desenvolvimento de um modelo numérico para a ligação deslizante entre elementos sólidos bidimensionais, aplicável à simulação de sistemas deslizantes de isolação de base para estruturas. A formulação implementada é baseada no Método dos Elementos Finitos Posicional (MEFP) para análise dinâmica não linear geométrica de estruturas escrita na forma Lagrangeana total. Elementos triangulares planos e isoparamétricos de aproximação cúbica com matriz de massa completa são utilizados principalmente na elaboração da parte sólida dos dispositivos de ligação entre estruturas reticuladas e a base móvel. Esses elementos também poderm ser utilizados na modelagem da estrutura em si, porém, para esse fim, elementos finitos isoparamétricos de barra geral com massa distribuída por unidade de comprimento foram implementados. As equações de movimento são integradas no tempo aplicando o método de Newmark e o problema de deslizamento é resolvido com o algoritmo baseado na técnica dos multiplicadores de Lagrange, onde a restrição das posições de um nó escravo é feita em relação a uma sequência de superfícies mestres. Elementos de barra geral foram usados para simular as superfícies mestres de contato, o que aumenta as possibilidades de aplicações, incluindo mecanismos compostos apenas por barras gerais. Analisam-se exemplos disponíveis na literatura para a validação da formulação proposta e propõem-se aplicações diversas na engenharia das estruturas. / This study proposes the development of a numerical model for the sliding joint between two-dimensional solid elements, applicable to the simulation of sliding base isolation systems. The implemented formulation is based on the Positional Finite Element Method (PFEM) for geometrical nonlinear dynamic analysis of structures written in the total Lagrangian form. Plane and isoparametric triangular cubic approximation elements with full mass matrix are mainly used in the elaboration of the solid part of the devices of joints between reticulated structures and mobile base. These elements can also be used in the modeling of the structure itself, however, for that purpose, isoparametric elements of general bar with mass distributed per unit of length were implemented. The motion equations are integrated in time by applying the Newmark method and the sliding problem is solved with the algorithm based on the technique of Lagrange multipliers, where the constraint of the positions of a slave node is made in relation to a sequence of master surfaces. General bar elements were used to simulate the master contact surface, which increases the possibilities of applications, including mechanisms composed only of general bars. Analyze examples available in the literature for the validation of the proposed formulation and proposed diverse applications in the engineering of the structures.

O entendimento dos princípios básicos do enovelamento proteico pode conduzir a muitas aplicações importantes. Embora não se conheçam todos os aspectos significativos envolvidos neste problema, experimentos e aproximações teóricas têm produzido avanços relevantes na sua compreensão, como, por exemplo, o papel dominante das forças hidrofóbicas. Com o propósito de contribuir para a identificação de alguns parâmetros determinantes no processo de folding, o objetivo deste trabalho consiste em estudar o potencial estéreo-hidrofóbico (isto é, o potencial hidrofóbico e um conjunto de especificidades estéricas adequadas) relacionado ao processo de enovelamento de proteínas globulares, evidenciando o papel das restrições estéricas e as características topológicas do estado nativo. Para tanto, empregou-se um modelo simplificado em rede cúbica, estudando-se, através de simulações Monte Carlo, o comportamento de mais de 40 cadeias tipo-proteínas, que apresentam estados nativos caracterizados pelos seguintes parâmetros topológicos: ordem de contato, χ, ordem de longo alcance e número φ de estruturas tipo grande manivela. Claramente, os resultados das simulações para as cadeias com configurações nativas, caracterizadas por baixo valor de χ e elevado valor de φ, são bastante diferenciados daqueles obtidos para as cadeias que apresentam configurações nativas com χ elevado e φ pequeno, evidenciando que o potencial estéreo-hidrofóbico, adotado neste trabalho, permite relacionar os comportamentos termodinâmico e cinético da cadeia tipo-proteína com os atributos topológicos da configuração nativa correspondente. Adicionalmente, mostrou-se que as restrições estéricas consideradas introduzem fortes mudanças na atividade configuracional, aumentando a estabilidade do estado nativo, bem como alterando, drasticamente, a curva da capacidade térmica, em função da temperatura, em comparação com os resultados das simulações obtidos com o potencial hidrofóbico (sem restrições estéricas). / The understanding of the basic principles of the protein folding process may lead to very important applications. Although all significant aspects of this problem are not yet known, experimental and theoretical results have given important contribution on the subject, as, for instance, about the dominant role of the hydrophobic forces. In order to contribute to the identification of significant ingredients for the folding process, the main goal of this work consists in studying the stereo-hydrophobic potential (that is, the hydrophobic potential and a set of steric specificities) related to the folding process of globular proteins, revealing the importance of the steric constraints and the role of the native structure. A minimalist lattice model was employed for this purpose, and more than forty distinct protein-like chains were studied. These chains were designed based on native structures characterized by topological parameters as contact order, χ, long range order and number φ of crankshaft-like structures. The Monte Carlo simulation results show clearly that the folding process depends strongly on the topological attributes of the native structure: thermodynamical and kinetic behavior for chains designed from native structures, presenting smaller χ and higher φ, are very distinguishable from those with higher χ and lower φ. Additionally it was shown that the steric constraints significantly modify the configurational activity, increasing the general conditions for the globule stability, as well changing drastically the shape of the thermal capacity behavior, as a function of the temperature, in comparison with the corresponding results obtained using the hydrophobic potential only, i.e., without the steric specificities.

De nos jours plus que jamais, il est nécessaire d’anticiper et de comprendre les réponses évolutives des organismes vivants, face à des habitats instables et hétérogènes. Mais à quel point cela est-il possible ? Reproduire l’ensemble du déroulé d’une trajectoire évolutive nécessite de pouvoir décrire, d’une part, le « matériel » disponible pour s’adapter (c’est-à-dire les effets phénotypiques associés à la variabilité génétique produite), d’autre part, comment agissent les forces évolutives, associées à un contexte écologique, pour aboutir à un certain « assemblage » de ce matériel. Dans sa version la plus simple, ce processus évolutif peut-être décrit par plusieurs cycles d’évènements de mutations-sélection conduisant à l’adaptation d’une population à son environnement. Cette dynamique correspond assez bien à celle qui est décrite par les populations bactériennes dans les expériences d’évolution contrôlées en laboratoire. Parallèlement, les modèles de paysages adaptatifs (phénotypiques), et en particulier le modèle géométrique de Fisher, sont des outils très puissants pour formuler des prédictions générales et quantitativement testables sur ces trajectoires évolutives. Cependant, ils restent très théoriques et ont été largement pensés dans un contexte écologique simplifié. Au cours de cette thèse, nous avons identifié les déterminants (mutationnels et sélectifs) des trajectoires évolutives à long terme de populations bactériennes s’adaptant dans différents contextes environnementaux. Une première partie des résultats est mise en lumière par la validation expérimentale et la reconstruction de la topographie du paysage adaptatif généré par différentes doses d’un antibiotique, le long d’un gradient. Une deuxième partie expérimentale vise à intégrer une composante biotique (une autre bactérie) à ce même contexte environnemental. Les processus évolutifs intervenant au cours d’une coévolution à long terme maintenue par sélection fréquence-dépendante, y sont étudiés. / Today more than ever, it is crucial to anticipate and understand the evolutionary responses of living organisms faced with heterogeneous and unstable habitats. But to what extent is this possible? To reproduce an entire evolutionary trajectory, we must first describe the “material” available for adaptation (e.g. the phenotypic effects associated with the existing and novel genetic variability), and second describe the way evolutionary forces, shaped by the ecological context, result in specific “assemblies” of this material. At its simplest, this evolutionary process can be described by several cycles of mutation-selection events, leading to the adaptation of a population to an environment. This process is reflected in the evolutionary trajectories of bacterial lineages undergoing controlled experimental evolution in the lab. Concurrently, adaptive (phenotypic) landscape models, and especially Fisher’s geometrical model of adaptation, are powerful tools to formulate general predictions, which can then be tested on such evolutionary trajectories. However, they remain highly theoretical, and are widely conceived in a simple ecological context. In this thesis, we identified the (mutational and selective) determinants of the evolutionary trajectories of bacterial lines adapting to various environmental contexts. A first set of results regards evolution along a gradient of antibiotic doses, and their relevance is highlighted by experimental validation and by the reconstruction of the underlying adaptive landscape. A second experimental part integrates a biotic component (another bacteria) to the same environmental context. The evolutionary processes acting throughout the resulting long-term coevolution – maintained by frequency-dependent selection – are studied.

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_walmir_bello.pdf: 2238387 bytes, checksum: 0e4e5c1787bfdbb5158c987878915545 (MD5) Previous issue date: 2004-10-22 / The aim of the present study has the purpose to study the possibilities of building mathematical knowledge through a virtual and learning environment, focusing on the cooperation of students and the interferences of pedagogical mediators. Therefore, we conceived and implemented a course Transformations Course, which is about geometry contents; specially the concepts of reflection in straight line, translation and rotation for high school students. The mentioned course was established in the TelEduc platform and got a software of dynamic geometry the Cabri-géomètre. We set up our study in the existing relations of interaction, mediation and supportive work, understanding the use of specific pedagogical mediation strategies according to Masetto´s ideas (2003); as well as the mediation possibilities, Belloni (2003); and the telematic environments in a perspective of being virtually together , Valente (2004). The quantitative analyses were done through selected text dialogues in the relative documentation to the interactions that have occurred in the telematic environment by means of E-Mail, Discussion Forum and Chat. We concluded that the interventions of the pedagogical mediators turned the course dynamic, with gradual evolution in the perspective of supportive work. The analyses show us that such dynamic made the (re)elaboration of geometry transformation concepts apart from the articulation in individual solutions (self-learning), with a group discussion of resolutions (interlearning) / Esse trabalho tem por objetivo estudar as possibilidades de construção do conhecimento matemático em um ambiente virtual de ensino e aprendizagem, focando a colaboração entre os alunos e as intervenções de mediadores pedagógicos. Para tanto, concebemos e implementamos um curso intitulado Projeto Transformações abordando conteúdos de Geometria, em particular os conceitos de reflexão em reta, translação e rotação, para alunos do Ensino Médio. O referido curso foi hospedado na plataforma TelEduc e incorporou um software de geometria dinâmica - o Cabri-géomètre. Fundamentamos nosso estudo nas relações existentes entre interação, mediação e trabalho colaborativo, compreendendo a utilização de estratégias específicas de mediação pedagógica segundo as idéias de Masetto (2003); bem como as possibilidades de mediatização conforme Belloni (2003); e de ambientes telemáticos numa perspectiva do estar junto virtual de Valente (2004). As análises qualitativas realizaram-se a partir de diálogos textuais selecionados na documentação relativa às interações ocorridas no ambiente telemático por meio das ferramentas Correio Eletrônico, Fórum de Discussão e Bate-Papo. Concluímos que as intervenções dos mediadores pedagógicos imprimiram uma dinâmica do curso, com evolução gradativa na perspectiva do trabalho colaborativo. As analises mostram que tal dinâmica possibilitou a (re)elaboração dos conceitos de transformação geométrica a partir da articulação das soluções individuais (auto-aprendizagem) com a discussão em grupo das resoluções (interaprendizagem)

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_ricardo_ronald_eberson.pdf: 1316160 bytes, checksum: a673a44e8d3259e7d409f1d2d55d1e62 (MD5) Previous issue date: 2004-05-13 / This research concerns the teaching and learning of Mathematics in the presence of computational tools, particularly in relation to the construction of fractals. The main aim of the work is to contribute to the analysis of the computational transposition process (Balacheff, 1994) of Fractal Geometry in four computational learning environments. The study entails an analysis of the nature of the meanings that each of the educational software environments affords for particular mathematical notions, that is, its epistemological domain of validity . Additionally the idea of microworld is used in relation to Dynamic Geometry environments and those based of Turtle Geometry . The theoretical approach adopted warrants and guides the methodological choices, which involve the qualitative analysis of the set of chosen computational environments. The analyses show that the construction of fractals in two of these environments made use of the concept of the Chaos Game. In these two cases, the formal structures of both softwares present tools based on geometrical transformations of the plane, although with distinct kinds of control, especially in terms of the extent to which relationships between tools and the concepts involved are made explicit. The results also enable the proposal of teaching situations concerning the construction of fractals in these environments, aimed at providing a context for the exploration of notions related to geometrical transformations of the plane and their geometrical and algebraic representations / Esta pesquisa insere-se no quadro do ensino e da aprendizagem de Matemática integrando ferramentas computacionais, em particular, no que se refere à construção de objetos fractais. O objetivo principal deste trabalho é contribuir para uma análise, em termos da transposição informática (Balacheff, 1994), da Geometria Fractal em quatro ambientes computacionais de aprendizagem humana. Fundamentado nessa noção, o estudo concentra-se na análise da natureza dos significados que um dado software educativo permite construir para uma determinada noção matemática, isto é, em seu domínio de validade epistemológica . Além disso, utiliza a idéia de micro-mundo no que se refere à ambientes de Geometria Dinâmica e aqueles baseados na Geometria da Tartaruga . Tal abordagem teórica justifica e orienta o desenvolvimento metodológico, voltado à análise qualitativa do conjunto de ambientes informáticos escolhidos. As análises realizadas mostram que a construção de fractais em dois desses ambientes relacionam-se à concepção do Jogo do Caos. Em ambos os casos, as estruturas formais destes softwares apresentam ferramentas baseadas em transformações geométricas no plano, embora com tipos de controle distintos, em particular, no que se refere à explicitação da relação entre as ferramentas e o conceito envolvido. Os resultados também permitem propor situações de ensino envolvendo a construção de fractais nesses ambientes, visando contribuir para a contextualização de noções relacionadas às transformações geométricas no plano, com a exploração de suas representações geométricas e algébricas

Este trabalho foi proposto com o objetivo de implementar uma ferramenta computacional para estimar os estados (tensões complexas nodais) de um sistema elétrico de potência e aplicar métodos alternativos para o processamento de erros topológicos, erros de parâmetros e/ou de erros grosseiros em medidas, baseados na interpretação geométrica dos erros e no conceito de inovação das medidas. O método utilizado para a resolução do problema de estimação de estado é o de mínimos quadrados ponderados. Através da interpretação geométrica, demonstrou-se matematicamente que o erro da medida é constituído de uma componente detectável e uma não-detectável, entretanto, as metodologias até então utilizadas para o processamento de erros consideram apenas a componente detectável do erro e, como consequência, podem falhar. Na tentativa de contornar essa limitação e baseado nos conceitos citados previamente, foi estudada e implementada uma metodologia alternativa para processar tais erros baseada na análise das componentes dos erros das medidas. Em primeiro lugar, é testado se o conjunto de medidas possui erros utilizando, para isso, o valor do erro de medida composto normalizado. Em seguida, diferencia-se se um ou outro erro ocorreu, ou mesmo se mais de um tipo de erro ocorreu. A correção a ser feita no parâmetro de linha ou na medida com erro grosseiro será o erro normalizado composto correspondente. A abordagem proposta neste trabalho requer somente um conjunto de medidas, e no mesmo instante. Para validação do programa, foram feitas diversas simulações nos sistemas de 14 e 57 barras do IEEE. / This work was proposed with the objective to implement a computational tool to estimate the states (nodal complex voltages) of a power system and apply alternative methods for the processing of topological errors, parameter errors and/or gross errors in measurements, based on the geometric interpretation of the errors and the innovation concept of measurements. The method used to solve the state estimation problem is the weighted least squares. Through geometric interpretation, it has been demonstrated mathematically that the measurement error is composed by a detectable component and a non-detectable, however, the methodologies heretofore used for error processing consider only the detectable component of the error and, consequently, can fail. In an attempt to overcome this limitation and based on the concepts mentioned previously, an alternative approach to process such errors was studied and implemented based on the analysis of the components of the measurements errors. Firstly, it is tested if the set of measurements has errors using, for that, the value of the composed measurement error in its normalized way. Next, it diers if either an error has occurred, or if more than one type of error occurred. The correction to be made in the line parameter or the measurement with gross error is the correspondent composed normalized error. The proposed approach in this paper requires only a set of measures, and at the same instant. To validate the software, several simulations were performed in the IEEE 14-bus and 57-bus systems.

Técnicas e dispositivos para controlar vibrações em estruturas vêm sendo desenvolvidos e aprimorados para garantir segurança a estruturas sujeitas a carregamentos dinâmicos de grande magnitude, como o caso de tufões e terremotos. Neste sentido, o controle passivo de vibrações por meio de amortecedores de massa sintonizados, TMDs (Tuned Mass Dampers), é utilizado com muita eficiência no controle de vibrações induzidas por carregamentos externos de baixas frequências, como ventos. Porém, terremotos possuem um amplo espectro de frequências e por isso não há um acordo sobre a eficácia dos TMDs ao mitigar vibrações induzidas por sismos. Neste trabalho, estudou-se a sensibilidade dos parâmetros de frequência de sintonização e razão de massa dos TMDs que influenciam seu desempenho para controlar vibrações em edifícios sob carregamentos de terremotos. Para isso utilizou-se um modelo mais preciso em elementos finitos de pórtico plano não linear geométricos para obtenção do comportamento estrutural de um edifício de 20 pavimentos. Na simulação dos terremotos, desenvolveu-se um código para geração de processos estocásticos totalmente não estacionários e espectro-compatíveis, simulados para três diferentes configurações de solo. Descobriu-se que TMDs sintonizados para altas frequências têm melhor desempenho na minimização de deslocamentos e frequências de oscilação da estrutura. Esta conclusão é contrastante com o que se encontra na literatura, de que dispositivos sintonizados para a primeira frequências natural da estrutura são mais eficientes. Também se observou que TMDs com altas razões de massa (i.e. maiores que 10%) têm melhor performance. O melhor desempenho dos TMDs foi observado em dispositivos com altas razões de massa e moderadas a altas frequências de sintonização. Este trabalho mostra que o desempenho de sistemas de controle de vibrações passivos como TMDs depende do tipo de solo, do projeto dos dispositivos, da correta avaliação da resposta estrutural e da adequada representação do fenômeno que excita a estrutura. / Techniques and devices for vibration control have been developed to ensure safety of structures subjected to relevant dinamic loads, as hurricanes and earthquakes. In this way, the passive control with TMDs (Tuned Mass Dampers) has been used with efficiency to suppress vibrations in structures subjected to low-frequency wind loads, for instance. However, for earthquakes that have a broad-banded frequency contend, there is no general agreement about the performance of TMDs. In this thesis, the sensitivity of TMD parameters that influence the performance of the devices is evaluated. An accutare non-linear plane frame finite element (FE) formulation is employed to estimate the structural behaviour of a 20-storey building under earthquake loads. For the representation of earthquakes, a code was developed for the generation of fully non-stationary spectrum-compatible stochastic process, for three types of soil. It was found that TMDs tuned to higher frequencies perform better at minimizing displacements and vibration frequencies, in contrast to what is commonly believed (e.g., that devices tuned to the building\'s fundamental natural frequency present ideal performance). Further, a compounding effect is also observed, with the best performance being obtained by TMDs of large mass tuned to moderate to high frequencies. The thesis shows that the performance of passive systems like TMDs depend on the type os soil, the design of the absorbers, the correct evaluation of structural behaviour and the right representation of the phenomenon that excitates the structure.

Les molécules d’intérêt biologique ont pour caractéristique principale de participer aux processus biologiques, que ce soit au sein d’un organisme du monde du vivant, ou bien dans l’espace (exobiologie). Dans ces deux cas, l’eau joue un rôle prépondérant sur les propriétés des systèmes considérés. Les simulations numériques constituant désormais un élément incontournable pour l’interprétation des expériences, l’objectif de cette thèse sera de tenter de reproduire par des méthodes de chimie quantique les spectres IR expérimentaux relatifs à deux systèmes hydratés : les aérosols de nitrate, présents dans l’atmosphère, ainsi que les bases d’acides nucléiques microhydratées. Ce travail présente une même démarche afin d’obtenir la meilleure adéquation possible entre théorie et expérience. Tout d’abord, le modèle géométrique permettant de représenter au mieux nos systèmes a été recherché à partir de l’utilisation du code GSAM développé au laboratoire. Puis, nous nous sommes attachés à déterminer la méthode théorique la plus adaptée à l’étude de chacun des systèmes. Pour ce faire, différentes méthodes de calcul de structure électronique (dont B3LYP et ses analogues prenant en compte les interactions à moyenne et longue portée B3LYP-D et CAMB3LYP), de traitement vibrationnel (VPT2, VCI-P ou bien DM) ont été testées. L’évolution expérimentale observée pour les nombres d’onde associés aux cinq modes de vibration de l’ion nitrate en fonction du nombre de molécules d’eau au sein de l’aérosol est ainsi reproductible en utilisant un modèle d’agrégats d’agrégats du type (NaNO3,nH2O)3 au niveau calculatoire B3LYP/6-311+G(d,p) à 15cm-1 près. En ce qui concerne les bases d’acides nucléiques (X=C, T, U, A et G) microhydratées, la meilleure représentation d’un environnement aqueux est constitué d’un modèle explicite du type X,nH2O avec n=1 à 5 -déterminé à partir de l’application du code GSAM-, associé à un modèle implicite tel que PCM. La comparaison des nombres d’onde dans la zone de signature vibrationnelle 1000-1800cm-1 pour chaque base et à deux niveaux calculatoires différents B3LYP et B3LYP-D a conduit globalement à favoriser la première. En revanche, les méthodes de traitement vibrationnel dépendantes et indépendantes du temps donnent des résultats voisins dans cette zone, avec un coût calculatoire moins important pour la méthode VPT2. / Molecules with biological interest participate to biological processes in living organisms or in space (exobiology). Water plays a predominant part on properties of considered systems.Since computations take an important part in interpretation of experiments, the aim of this phD will be to try to reproduct IR experimental spectra with methods of quantum chemistry for two different hydrated systems : nitrate aerosols and microhydrated nucleic acid bases. This work presents a same approach to obtain the best agreement between experience and theory. First, the geometrical model for representation of hydration was investigated with the GSAM code developed at the laboratory. Then, the most adapted theoretical method was determined for studies of each system. Different methods of determination of electronic structure, especially B3LYP and their analogs considering medium and long range interactions B3LYP-D and CAMB3LYP, and vibrational treatments (VPT2, VCI-P and MD) were tested. The experimental evolution observed for wavenumbers associated to the five vibrational modes of the nitrate ion depending on the number of water molecules within the aerosol is reproducible using a model of aggregates of molecular clusters labeled (NaNO3,nH2O)3 at the B3LYP/6-311+G(d,p) level of theory : the average discrepancy between theory and experience reaches 15cm-1. Concerning microhydrated nucleic acid bases (X=C, T, U, A et G), the best representation of aqueous environment is made of an explicit model labeled X,nH2O with n=1 to 5 -determined from the application of the GSAM code-, with an implicit one like the PCM model. The comparison of wavenumbers calculated at the B3LYP and B3LYP-D levels of theory in the 1000-1800cm-1 spectral region which represents the vibrational signature for each base favoured the first method. But time-dependent and time-independent methods of vibrational treatment provide comparable results in this region, with a computational cost less important for the VPT2 approach.

Este trabalho foi proposto com o objetivo de implementar uma ferramenta computacional para estimar os estados (tensões complexas nodais) de um sistema elétrico de potência e aplicar métodos alternativos para o processamento de erros topológicos, erros de parâmetros e/ou de erros grosseiros em medidas, baseados na interpretação geométrica dos erros e no conceito de inovação das medidas. O método utilizado para a resolução do problema de estimação de estado é o de mínimos quadrados ponderados. Através da interpretação geométrica, demonstrou-se matematicamente que o erro da medida é constituído de uma componente detectável e uma não-detectável, entretanto, as metodologias até então utilizadas para o processamento de erros consideram apenas a componente detectável do erro e, como consequência, podem falhar. Na tentativa de contornar essa limitação e baseado nos conceitos citados previamente, foi estudada e implementada uma metodologia alternativa para processar tais erros baseada na análise das componentes dos erros das medidas. Em primeiro lugar, é testado se o conjunto de medidas possui erros utilizando, para isso, o valor do erro de medida composto normalizado. Em seguida, diferencia-se se um ou outro erro ocorreu, ou mesmo se mais de um tipo de erro ocorreu. A correção a ser feita no parâmetro de linha ou na medida com erro grosseiro será o erro normalizado composto correspondente. A abordagem proposta neste trabalho requer somente um conjunto de medidas, e no mesmo instante. Para validação do programa, foram feitas diversas simulações nos sistemas de 14 e 57 barras do IEEE. / This work was proposed with the objective to implement a computational tool to estimate the states (nodal complex voltages) of a power system and apply alternative methods for the processing of topological errors, parameter errors and/or gross errors in measurements, based on the geometric interpretation of the errors and the innovation concept of measurements. The method used to solve the state estimation problem is the weighted least squares. Through geometric interpretation, it has been demonstrated mathematically that the measurement error is composed by a detectable component and a non-detectable, however, the methodologies heretofore used for error processing consider only the detectable component of the error and, consequently, can fail. In an attempt to overcome this limitation and based on the concepts mentioned previously, an alternative approach to process such errors was studied and implemented based on the analysis of the components of the measurements errors. Firstly, it is tested if the set of measurements has errors using, for that, the value of the composed measurement error in its normalized way. Next, it diers if either an error has occurred, or if more than one type of error occurred. The correction to be made in the line parameter or the measurement with gross error is the correspondent composed normalized error. The proposed approach in this paper requires only a set of measures, and at the same instant. To validate the software, several simulations were performed in the IEEE 14-bus and 57-bus systems.