Les simulations de dynamique moléculaire sont un outil pertinent pour apporter une compréhension et interprétation fines des expériences de spectroscopie vibrationnelle. Compte tenu de la taille des systèmes bio-moléculaires étudiés expérimentalement, il faut avoir recours à des simulations de dynamique moléculaire classique, c'est-à-dire qui reposent sur des champs de forces classiques. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'un champ de forces classique, spécifiquement dédié aux calculs de spectroscopie infrarouge de bio-molécules. Nous y développons la partie électrostatique de ce champ de forces. La force et l'originalité de ce travail résident d'une part, sur un ajustement des paramètres à partir de dynamiques moléculaires ab initio de type Car-Parrinello, et d'autre part, sur l'utilisation d'un modèle électrostatique de charges variant avec les coordonnées internes moléculaires. Notre méthode est appliquée avec succès sur des polypeptides d'Alanine. Elle permet de reproduire les spectres de référence dans la zone 1000-2000 cm-1 qui correspond aux modes Amide I, II et III, qui sont spécifiquement employés pour caractériser les structures des peptides et protéines. Nous nous limitons à cette zone spectrale dans ce travail. / Molecular dynamics simulations is the proper tool giving a precise interpretation and comprehension of vibrational spectroscopy experiments. As our interests lie in the vibrational spectroscopy of biomolecules, classical molecular dynamics simulations should be performed, thus relying on empirical classical force fields. This thesis is thus dedicated to the development of a biomolecular classical force field specifically to be used in the context of vibrational infrared spectroscopy. To that end, we have developed an electrostatic model, in which the parameters are fitted from ab initio Car-Parrinello molecular dynamics simulations, which is the strength of the present developments. We have more specifically developed an electrostatic fluctuating charge model in which the charges linearly fluctuate with the molecular internal coordinates. Our method has been applied on Alanine polypeptides, and is shown to reproduce the ab initio reference spectra in the 1000-2000 cm-1 spectral domain which is characteristic of the Amide I, II and III modes of peptides and proteins.

Th.--Sci. phys.--Grenoble 1, 1978. N°: 55.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique de fluides. Énergétique et transferts : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 85 réf.

Thèse de doctorat : Mécanique et énergétique : INPL : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Structure et dynamique des systèmes réactifs : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3784. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p.181-193.

Les vibrations issues du fonctionnement d'un véhicule automobile (moteur, route) sont transmises aux connecteurs électriques. Ces vibrations peuvent induire des déplacements relatifs entre certains des composants du connecteur à l’interface de contact. Les éléments en contact sont de diverses formes et diverses natures dont une partie femelle (dite clip) dans laquelle s’introduit une partie mâle (dite languette). Or, un déplacement relatif de quelques micromètres entre le clip et la languette est suffisant pour dégrader et ce de manière irréversible, l'interface de la zone de contact électrique (phénomène de fretting-corrosion). Il est donc nécessaire de connaître le comportement vibratoire interne d'un connecteur i.e. des connectiques pour préconiser sa meilleure son utilisation au sein d'un véhicule. Un banc d'essai sur pot vibrant a été réalisé dans le but de caractériser le comportement vibratoire d'un connecteur soumis à un profil vibratoire. Les mesures ont été réalisées par tribométrie en réalisant des orifices d'accès au clip et à la languette. De là, l'analyse des vibrations induites a mis en évidence des directions de déplacement multi-axiales des composants du connecteur et notamment celles d’un support du clip dit porte-clip, et ce malgré une vibration dont la direction est mono-axiale. L'analyse a également mis en évidence une correspondance vibratoire entre le clip et le porte-clip ainsi que des phénomènes de résonances. De là, une première approche sur une modélisation numérique, basée sur un système masse-ressort-amortisseur, a été proposée. Cette analyse permet de caractériser le comportement vibratoire général d'un connecteur sans dépendre du type de vibration appliquée. C'est une nouvelle approche dans la caractérisation de connecteurs électriques utilisés dans l’industrie automobile. Les éléments en contact d’un connecteur sont revêtus de matériaux qui les protègent des dégradations mécaniques et chimiques. Ces revêtements (de quelques micromètres d’épaisseur) peuvent être des matériaux nobles (or, argent,…) ou non nobles (étain, …). Le déplacement relatif entre un clip étamé et une languette étamée engendre la formation d'un troisième corps à l'interface de contact. Ce troisième corps est composé de débris oxydés qui perturbent la conduction des charges électriques. L'utilisation d'une atmosphère de di-azote (N2) et l’analyse de la tension de contact en fonction de l'emplacement du clip par rapport à la languette ont mis en évidence la dynamique des débris oxydés avec notamment leur évacuation hors de la zone de contact. De plus, l'analyse d'une zone de contact dégradée à la microsonde nucléaire a permis de doser l'oxygène et de mettre en valeur deux types d'oxydes de cuivre. Ces caractérisations permettent de mieux comprendre le phénomène de fretting-corrosion et ses conséquences. / Vibrations are generating from an operating vehicule (motor, road). Then, they are transmitted to electrical connectors. Therefor, these vibrations can induce relative displacements between some of the connector components. The components for the electrical contact are the female part (called a clip) and the male part (called the tongue).These components are coated with materials that protect them from mechanical and chemical degradation. These coatings (a few micrometers thick) can be noble materials (gold, silver,...) or not noble (tin). A relative displacement of a few micrometers between the clip and the tongue is sufficient to irreversibly degrade the interface of the electrical contact zone by fretting-corrosion phenomenon. It is therefore necessary to know the internal vibratory behavior of connectors in order to recommend its best use for a vehicle.A test bench is carried out in order to characterize the vibratory behavior of a connector subjected to a vibratory profile. The measurements are carried out by vibrometry by making holes access for the clip and the tongue. From there, the analysis of the induced vibrations has revealed multi-axial directions displacements of the components of the connector and in particulary the clip holder (external support of the clip), despite a vibration whose direction is mono-axial.The analysis also showed a vibratory correspondence between the clip and the clip holder and resonance phenomena. From there, a first approach on a numerical modeling, based on a system mass-spring-damper, has been proposed. This analysis makes it possible to characterize the general vibratory behavior of a connector without depending on the type of vibration applied. This is a new approach in the characterization of electrical connectors used in the automotive industry.The relative movement between the clip and the tongue induce formation of a third body at the contact interface. This third body is composed of tin oxidized remains which disturb the conduction of electrical charges due to their electrcail insulating characteristic. The use of a nitrogen atmosphere and the analysis of the contact voltage as a function of the location of the clip relative to the tongue have demonstrated the dynamics of the oxidized debris with, in particular, their evacuation out of the contact area. Moreover, the analysis by a nuclear microprobe of a zone degraded contact area enable the measurement of oxygen concentration. The results hilight two types of copper oxides. These characterizations make it possible to better understand the phenomenon of fretting-corrosion and its consequences.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans les réacteurs à eaux pressurisée, les internes de cuve sont soumis à d’intenses irradiations induisant le mécanisme de corrosion sous contrainte assistée par l’irradiation initié par le phénomène de ségrégation induite par l’irradiation (SIR). La SIR observée dans les aciers austénitiques 316 est modélisée à l’échelle atomique en considérant un alliage ternaire modèle Fe–10Ni–20Cr. Pour atteindre cet objectif, nous avons construit un modèle d’interactions de paires pour le système Fe-Ni-Cr afin de modéliser la SIR par méthodes Monte Carlo. Le modèle d’interactions de paires fut déduit à la fois des calculs DFT (Density Functional Theory) disponibles dans les systèmes pures cubiques faces centrées, mais aussi en effectuant des calculs DFT dans l’alliage Fe–10Ni–20Cr. Les énergies de formation calculées dans cet alliage modèle dépendent fortement de l’environnement local des défauts ponctuels. Nous avons pu ainsi établir une relation liant ces énergies au nombre et à la position des atomes de Ni et de Cr se trouvant à proximité des défauts ponctuels. Dans cette étude, nous montrons qu’un modèle d’interactions de paires uniquement basé sur les interactions entre éléments positionnés sur les sites du réseau (éléments d’alliage et lacune) est incapable de prendre en compte seul à la fois les aspects thermodynamiques et cinétiques de la SIR. Une estimation plus précise des barrières de migration est requise pour les espèces migrantes que celle proposée qui ne prend pas en compte l’environnement du point col. Ce travail montre ainsi qu’il est nécessaire de réaliser des calculs DFT des énergies de migration afin d’être en mesure de calibrer un modèle utilisable dans le cadre de simulations de Monte Carlo cinétique atomique. Nous montrons également que l’ajustement de notre modèle sur les données DFT obtenues pour les interstitiels est incompatible avec la modélisation de la SIR aux électrons. / In pressurized water reactors, under irradiation internal structures are subject of irradiation assisted stress corrosion cracking which is influenced by radiation induced segregation (RIS). In this work RIS of 316 stainless steels is modelled considering a model ternary Fe–10Ni–20Cr alloy. For this purpose we have built an Fe-Ni-Cr pair interaction model to simulate RIS at the atomistic level using an atomistic kinetic Monte Carlo approach. The pair interactions have been deduced from density functional theory (DFT) data available in the pure fcc systems but also from DFT calculations we have performed in the Fe–10Ni–20Cr target alloy. Point defect formation energies were calculated and found to depend strongly on the local environment of the defect. As a consequence, a rather good estimation of these energies can be obtained from the knowledge of the number and respective positions of the Ni and Cr atoms in the vicinity of the defect. This work shows that a model based only on interaction parameters between elements positioned in perfect lattice sites (solute atoms and vacancy) cannot capture alone both the thermodynamic and the kinetic aspect of RIS. A more accurate of estimating the barriers encountered by the diffusing species is required than the one used in our model, which has to depend on the saddle point environment. This study therefore shows thus the need to estimate point defect migration energies using the DFT approach to calibrate a model that can be used in the framework of atomic kinetic Monte Carlo simulations. We also found that the reproduction by our pair interaction model of DFT data for the self-interstitial atoms was found to be incompatible with the modelling of RIS under electron irradiation.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2015-2016 / Les travaux réalisés dans le cadre de ce mémoire de maîtrise visent à décrire la source hydraulique de vibrations mesurées lors de la mise en service d’une roue Francis. Lors de l’essai de rejet de charge à partir de la puissance maximale, il a été relevé que la roue subissait des vibrations autoexcitées à l’une de ses fréquences naturelles. L’objectif de ces travaux est d’identifier le phénomène hydraulique causant l’entrée en vibrations auto-excitées de la roue submergée. Puisque la cavitation semble jouer un rôle dans cette problématique, les capacités du solveur fluide ANSYS CFX à simuler de la cavitation instationnaire ont été évaluées. De ce fait, deux géométries ayant été étudiées expérimentalement ont été simulées. Cette étude a permis de conclure que l’approche homogène, plus stable et couramment utilisée dans la littérature, ne permet pas de reproduire de façon fiable les fluctuations de pression causées par l’instationarité des cavités de vapeur. Il a cependant été montré que les simulations permettent de prédire la forme, la localisation ainsi que les mécanismes entraînant la présence de vapeur dans l’écoulement. De plus, il a été demontré que la cavitation est un phénomène particulièrement sensible et sujet à répondre en phase à une excitation oscillatoire, par exemple la vibration de la roue. Les simulations numériques réalisées durant différentes phases du rejet de charge transitoire ont entre autres permis d’identifier que lorsque les vibrations apparaissent, une forte région de vapeur se crée au bord de fuite de l’aubage, près du plafond. En augmentant le temps de fermeture du distributeur, le partenaire industriel a réussis à éliminer les vibrations problématiques. En réalisant des simulations avec différents temps de fermeture, il a été démontré que la solution proposée permet d’augmenter le niveau de pression dans le canal inter-aubes, réduisant ainsi la quantité de vapeur s’y trouvant. Cela laisse suggérer que la cause d’entrée en vibrations de la roue est la cavitation se formant durant le rejet de charge. Cependant, il est à noter que les différentes méthodologies proposées n’ont pas permis d’obtenir les fréquences d’excitation mesurées expérimentalement, essentiellement à cause de limitations liées à la modélisation de la cavitation. / The work presented in this master degree thesis aims to identify the hydraulic cause of mechanical vibrations measured during the commissioning of a Francis runner. During the test of load rejection from maximal power output regime, it was noticed that the runner entered a state of self-excited vibrations at one of its natural frequencies. The purposes of this work is to investigate the hydraulic phenomenon which causes the submerged runner to enter self-excited vibrations. Since cavitation is expected to play a role in this problematics, there was a need to evaluate the capabilities of the fluid solver ANSYS CFX to solve unsteady cavitating flows. Two geometries which had been investigated experimentally were thus simulated. It was concluded that the homogeneous approach, more robust and widely used in the literature, does not lead to a reliable prediction of the pressure fluctuations caused by cavitation. It was however shown that the simulations allowed to predict the shape, the location as well as the physical mechanisms responsible for the presence of vapor in the flow. It was also demonstrated that cavitation is a phenomenon particularly sensitive and subject to respond in phase to oscillatory perturbations, for instance the vibrating runner. The numerical simulations carried out at different phases of the load rejection transient have established that when the vibrations appear, a wide region of vapor forms at the trailing edge of the blade, near the crown. By increasing the distributor closing time, the industrial partner in this work had success in eliminating such problematic vibrations. In our case, when performing simulations with increased closing times, it was demonstrated that the solution proposed allows to increase the pressure level in the inter-blade channel, lowering the quantity of vapor it contains. This strongly suggests that the hydraulic cause of the vibrations is the cavitation forming during the load rejection. However, one can note that the proposed methodologies have not permitted to predict the excitation frequencies as measured experimentally, essentially due to limitations in the modeling of cavitation.

Au sein du laboratoire, deux mécanismes neurovasculaires indispensables à l'intégrité fonctionnelle de la peau sont étudiés. La PIV (Pressure-Induced vasodilation) est un mécanisme protecteur qui permet de retarder l'ischémie tissulaire. Des études antérieures ont suggéré l'implication du système nerveux central dans ce mécanisme. La première partie de ma thèse était de préciser le contrôle spinal dans la PIV et de regarder si la perte de ce mécanisme protecteur augmente le risque d'escarres. Nous avons montré l'implication de la voie sensorielle spinale dans la PIV ainsi que la corrélation directe entre la perte de ce mécanisme et l'augmentation du risque d'escarres chez des animaux sains. La CIV (current-induced vasodilation) a été décrite comme étant un mécanisme neurovasculaire de type " réflexe d'axone ". Exclusivement étudiée chez l'homme, les mécanismes impliqués restent limités. La seconde partie de ma thèse était de développer un modèle animal et approfondir la compréhension des mécanismes sous-jacents de la CIV cathodale. Après avoir développé un modèle animal, nous avons prouvé l'implication de la voie COX1/PGIS/PGI2/IP, des TRPV1 et des ASIC cutanés présents sur les fibres capsaïcino-sensibles ainsi que celles des récepteurs aux CGRP et à la substance P dans la CIV cathodale chez le rat sain. Pour conclure, la PIV est un outil diagnostique intéressant pour évaluer les capacités protectrices de la peau contre les lésions ischémiques de pression en conditions physiologiques. La CIV reflète de la libération endogène de PGI2 dans la peau, offrant un outil complémentaire à la réponse à l'acétylcholine afin d'évaluer les capacités globales de l'endothélium