Ce travail présente une méthode de calcul rapide de déformations et de forces mécaniques destinée à la simulation d'applications chirurgicales. La simulation de chirurgie vise à offrir aux praticiens des outils leur permettant de pratiquer des entraînements intensifs et de pouvoir planifier avec précision certaines interventions. La conception de tels simulateurs nécessite de disposer de modèles géométriques et mécaniques précis des organes du corps humain, et d'algorithmes de calcul suffisamment rapides pour être capable d'utiliser ces modèles dans des conditions de temps réel. La plupart des simulateurs existants utilisent des modèles mécaniques extrêmement simples, basés sur les lois de l'élasticité linéaire. Or de nombreux résultats de biomécanique indiquent que les tissus biologiques se comportent selon des lois beaucoup plus complexes, incluant des effets non-linéaires et visco-élastiques importants. Pour cette raison, nous avons développé une méthode permettant le calcul rapide de déformations et de forces incluant des effets mécaniques non-linéaires et visco-élastiques. Cette méthode utilise la théorie des éléments finis et a été conçue comme une extension de l'algorithme dit des masses-tenseurs pour l'élasticité linéaire. Son principe consiste à pré-calculer un certain nombre de tenseurs dépendant des caractéristiques géométriques et mécaniques de chaque élément fini, qui sont ensuite combinés dans la phase de simulation proprement dite. Notre modèle non-linéaire ne présage d'aucune forme particulière de loi mécanique, de sorte que la méthode proposée est suffisamment générique pour s'appliquer à une grande variété de comportements et d'objets. Après la description de l'algorithme, de ses performances en terme de temps de calcul et de ses conditions de stabilité numérique, nous démontrons que cette méthode est capable de reproduire avec précision le comportement mécanique d'un tissu biologique mou. Ce travail s'inscrivant plus spécifiquement dans le cadre du développement d'un système de simulation de la cryochirurgie du foie, nous avons étudié expérimentalement les propriétés du foie lors de sa perforation par une aiguille à biopsie. Le modèle de masses-tenseurs non-linéaire et visco-élastique construit à l'aide des paramètres expérimentaux a pu reproduire avec une bonne précision les propriétés observées. / This work presents a method for the fast computation of mechanical deformations and forces for the simulation of surgical applications. Surgery simulation aims at providing physicians with tools allowing extensive training and precise planning of given interventions. The design of such simulation systems requires accurate geometrical and mechanical models of the organs of the human body, as well as fast computation algorithms suitable for real-time conditions. Most existing simulation systems use very simple mechanical models, based on the laws of linear elasticity. Numerous biomechanical results yet indicate that biological tissues exhibit much more complex behaviour, including important non-linear and visco-elastic effects. For this reason, we developed a method allowing the fast computation of mechanical deformations and forces including non-linear and visco-elastic effects. This method uses finite element theory and has been constructed as an extension of the so-called tensor-mass algorithm for linear elasticity. It consists in pre-computing a set of tensors depending on the geometrical and mechanical properties of each finite element, which are later combined in the simulation part itself. Our non-linear model does not assume any particular form of mechanical law, so that the proposed method is generic enough to be applied to a wide variety of behaviours and objects. Following the description of the algorithm, of its performances in terms of computation time, and of its numerical stability conditions, we show that this method allows to reproduce the mechanical behaviour of a biological soft tissue with good precision. As this project is part of a broader effort aiming more specifically at developing a simulation system for liver cryosurgery, we experimentally characterized the properties of liver in perforation by a biopsy needle. The non-linear and visco-elastic tensor-mass model constructed from experimental parameters succeeded in accurately reproducing the observed properties.

Les problèmes de gestion des réservoirs sont stochastiques principalement à cause de l’incertitude sur les apports naturels. Ceci entraine des modèles d’optimisation de grande taille pouvant être difficilement traitables numériquement. La première partie de cette thèse réexamine la méthode d’agrégation de scénarios proposée par Rockafellar et Wets (1991). L’objectif consiste à améliorer la vitesse de convergence de l’algorithme du progressive hedgging sur lequel repose la méthode. L’approche traditionnelle consiste à utiliser une valeur fixe pour ce paramètre ou à l’ajuster selon une trajectoire choisie a priori : croissante ou décroissante. Une approche dynamique est proposée pour mettre à jour le paramètre en fonction d’information sur la convergence globale fournie par les solutions à chaque itération. Il s’agit donc d’une approche a posteriori. La thèse aborde aussi la gestion des réservoirs par la programmation dynamique stochastique. Celle-ci se prête bien à ces problèmes de gestion à cause de la nature séquentielle de leurs décisions opérationnelles. Cependant, les applications sont limitées à un nombre restreint de réservoirs. La complexité du problème peut augmenter exponentiellement avec le nombre de variables d’état, particulièrement quand l’approche classique est utilisée, i.e. en discrétisant l’espace des états de « manière uniforme ». La thèse propose une approche d’approximation sur une grille irrégulière basée sur une décomposition simpliciale de l’espace des états. La fonction de valeur est évaluée aux sommets de ces simplexes et interpolée ailleurs. À l’aide de bornes sur la vraie fonction, la grille est raffinée tout en contrôlant l’erreur d’approximation commise. En outre, dans un contexte décision-information spécifique, une hypothèse « uni-bassin », souvent utilisée par les hydrologues, est exploitée pour développer des formes analytiques pour l’espérance de la fonction de valeur. Bien que la méthode proposée ne résolve pas le problème de complexité non polynomiale de la programmation dynamique, les résultats d’une étude de cas industrielle montrent qu’il n’est pas forcément nécessaire d’utiliser une grille très dense pour approximer la fonction de valeur avec une précision acceptable. Une bonne approximation pourrait être obtenue en évaluant cette fonction uniquement en quelques points de grille choisis adéquatement. / Reservoir operation problems are in essence stochastic because of the uncertain nature of natural inflows. This leads to very large optimization models that may be difficult to handle numerically. The first part of this thesis revisits the scenario aggregation method proposed by Rochafellar and Wets (1991). Our objective is to improve the convergence of the progressive hedging algorithm on which the method is based. This algorithm is based on an augmented Lagrangian with a penalty parameter that plays an important role in its convergence. The classical approach consists in using a fixed value for the parameter or in adjusting it according a trajectory chosen a priori: decreasing or increasing. This thesis presents a dynamic approach to update the parameter based on information on the global convergence provided by the solutions at each iteration. Therefore, it is an a posteriori scheme. The thesis also addresses reservoir problems via stochastic dynamic programming. This scheme is widely used for such problems because of the sequential nature of the operational decisions of reservoir management. However, dynamic programing is limited to a small number of reservoirs. The complexity may increase exponentially with the dimension of the state variables, especially when the classical approach is used, i.e. by discretizing the state space into a "regular grid". This thesis proposes an approximation scheme over an irregular grid based on simplicial decomposition of the state space. The value function is evaluated over the vertices of these simplices and interpolated elsewhere. Using bounds on the true function, the grid is refined while controlling the approximation error. Furthermore, in a specific information-decision context, a "uni-bassin" assumption often used by hydrologists is exploited to develop analytical forms for the expectation of the value function. Though the proposed method does not eliminate the non-polynomial complexity of dynamic programming, the results of an industrial case study show that it is not absolutely necessary to use a very dense grid to appropriately approximate the value function. Good approximation may be obtained by evaluating this function at few appropriately selected grid points.

En raison de la complexité des phénomènes se produisant dans chaque sous-système des systèmes d'assainissement urbains--tels que le ruissellement, le transport, le stockage, le traitement et le milieu récepteur--une approche holistique utilisant un modèle mécaniste unique et interconnecté est nécessaire pour décrire adéquatement ces phénomènes. Ces modèles reproduisent les phénomènes observés pour générer des connaissances sur les mécanismes régissant le comportement variable et servent d'outils de prévision. Des progrès significatifs ont été réalisés dans la modélisation des processus au sein des Stations de Récupération des Ressources en Eau (StaRRE) pour décrire la qualité des effluents, mais la modélisation des dynamiques des polluants particulaires dans les réseaux d'égouts reste un défi. Cela est principalement dû à des données de terrain limitées, des problèmes d'échantillonnage complexes et un accès difficile. Les théories du transport des particules s'inspirent généralement de l'hydraulique fluviale, en distinguant les particules lourdes au fond des particules en suspension, avec une interaction des particules souvent corrélée au débit. Les phénomènes clés affectant les particules dans les réseaux d'égouts incluent la vitesse d'écoulement, les contraintes de cisaillement, la sédimentation et la remise en suspension. La distribution des vitesses de chute des particules (DVCP) est un facteur crucial mais sous-étudié. Cette thèse se concentre sur la caractérisation du comportement des polluants dans les réseaux d'égouts, avec pour objectif de combler les lacunes en matière de données, en particulier en ce qui concerne la DVCP. Une étude menée dans le réseau d'égouts de la ville de Québec sur plusieurs années, dans diverses conditions météorologiques, a analysé les flux de polluants particulaires pendant les périodes sèches et humides. Les résultats ont permis d'améliorer la compréhension du comportement des particules et ont conduit à des mises à jour du modèle de qualité de l'eau du réseau d'égout unitaire. Il a été constaté que les particules avec des vitesses de chute plus élevées sont remises en suspension lors des augmentations de débit. Les pics de concentration observés sont causés par cette remise en suspension des particules, et non par le ruissellement urbain ou le lavage des routes. L'émergence de la crise sanitaire liée à la COVID-19 a ouvert de nouvelles perspectives d'application de la caractérisation du signal viral dans les réseaux unitaires, et a dû s'appuyer sur la DVCP étant donné que le signal viral est surtout présent sur les particules. Les tests d'élutriation appliqués sur des échantillons d'eaux usées et de boues primaires ont montré que le signal viral est présent dans chacune des différentes classes de particules, ce qui soutient l'hypothèse d'une distribution homogène des particules virales dans les différentes classes, une distribution qui a pu être décrite et modélisée à l'aide de modèles basés sur la DVCP. En conclusion, cette étude a permis de démontrer l'utilité des modèles DVCP dans la caractérisation et la modélisation des signaux viraux, mettant en évidence l'adaptabilité de ces modèles à divers contextes de gestion des eaux usées. / Due to the complexity of the phenomena occurring in each subsystem of urban wastewater systems--such as runoff, transport, storage, treatment, and the receiving environment--a holistic approach using a single interconnected mechanistic model is necessary to adequately describe these phenomena. These models replicate observed physical phenomena to generate knowledge about the mechanisms governing variable behaviour and serve as forecasting tools. Significant progress has been made in modelling processes within Water Resource Recovery Facilities (WRRFs) to describe effluent quality, but modelling particulate pollutant dynamics in sewer networks remains challenging. This is primarily due to limited field data, sampling issues, and difficult access. Particle transport theories generally draw from fluvial hydraulics, distinguishing between heavy particles at the bottom and suspended ones, with particle interaction often correlated with flowrate. Key phenomena affecting particles in sewer networks include flow velocity, shear stress, settling, and resuspension. The distribution of particle settling velocities (PSVD) is a crucial but under-researched topic. This thesis focuses on characterizing the behaviour of pollutants in sewer networks, aiming to address gaps in data, particularly regarding the PSVD. A study conducted in Quebec City's sewer network over several years, under various weather conditions, analyzed particulate pollutant fluxes during dry and wet periods. The results enhanced understanding of particle behaviour and led to updates in the combined sewer network model. It was found that particles with higher settling velocities are resuspended during flow increases. This resuspension of particles causes these concentration spikes, not the urban runoff or road wash-off. The COVID-19 pandemic has opened new applications for viral signal characterization in sewer systems, using PSVD. Elutriation tests showed that viral signals are present across different particle classes, supporting the idea of a homogeneous distribution of viral particles that can be modelled with PSVD-based models. In conclusion, this study has demonstrated the utility of PSVD models in characterizing and modelling viral signals, highlighting the adaptability of such models to various wastewater management contexts.

Dans cette thèse nous proposons de développer un système d’imagerie ultrasonore innovante de micro- défauts basé sur l’utilisation conjointe de techniques d’acoustique non linéaire et du concept de "transducteur à cavité chaotique". Ce transducteur correspond à la combinaison d’une céramique piézoélectrique collée sur une cavité de forme chaotique et du principe de retournement temporel. La faisabilité et les performances de ce nouveau système sont explorées par des simulations numériques. Des paramètres optimaux d’utilisation pour une implémentation expérimentale sont proposés. Une grande partie des travaux menés dans le cadre de cette thèse se concentre sur le développement d’outils numériques permettant l’amélioration de telles techniques d’imagerie. Un schéma d’éléments finis de type Galerkin Discontinu (GD) est étendu à l’élastodynamique non linéaire. Un type de zone absorbante parfaitement adaptée, appelée "Nearly Perfectly Matched Layer" (NPML) a aussi été développé. Dans le cas de matériaux orthotropes, comme des problèmes de stabilité apparaissent, un mélange de NPML et de zone atténuante, dont on contrôle la proportion respective, est introduit afin de stabiliser les NPML. Une validation expérimentale du concept de "transducteur à cavité chaotique" pour la focalisation dans un milieu solide, réverbérant ou non, en utilisant une seule source est réalisée. Les méthodes de retournement temporel et de filtre inverse sont présentées et comparées. La démonstration expérimentale qu’un "transducteur à cavité chaotique" peut être utilisé conjointement avec les méthodes d’inversion d’impulsion afin de réaliser une image de non linéarités localisées est présentée / In this thesis we propose the development of an innovative micro-damage imaging system based on a combination of Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy techniques and “chaotic cavity transducer” concept. It consists of a combination of a PZT ceramic glued to a cavity of chaotic shape with the time reversal principle. The feasibility and capabilities of these new ideas is explored by numerical simulations, and optimal operational parameters for experimental implementation are suggested based on the modelling support. A large part of the research work conducted in this thesis is concentrated on the development of numerical simulation tools to help the improvement of such nonlinear imaging methods. A nodal Discontinuous Galerkin Finite Element Method (DG-FEM) scheme is extended to nonlinear elasto-dynamic including source terms. A Perfectly Matched Layer absorbing boundary condition well adapted to the DG-FEM scheme, called Nearly Perfectly Matched Layer (NPML), is also developed. In the case of orthotropic material as stability problems appear, a mixture of NPML and sponge layer, with a controllable ratio of these two kinds of absorbing layers, is introduced. The experimental validation of “chaotic cavity transducer” to focalize in reverberant and non-reverberant solid media with only one source is made. Classical time reversal, inverse filter and 1 Bit time reversal process are discussed and compared. The experimental demonstration of the use of a “chaotic cavity transducer”, in combination with the pulse inversion and 1-bit methods, to obtain an image of localized nonlinearity is made. This opens the possibility for high resolution imaging of nonlinear defects

Une méthode originale de modélisation de l'organe coeur complet basée sur une considération multirésolution et multiformalisme de l'activité électrique cardiaque est proposée.<br />Les notions de cardiologie et d'électrophysiologie ainsi qu'une synthèse de modèles du système cardiovasculaire sont présentées dans la partie 1.<br />La partie 2 reprend les contributions du travail qui concernent:<br />– la proposition d'un cadre formel à la modélisation prenant en compte les exigences de la multirésolution et une volonté de structuration des outils utilisés pour une meilleure portabilité;<br />– la proposition d'une librairie générique de modélisation et simulation multiformalisme développée sous forme objet et permettant une définition standardisée des modèles et simulateurs;<br />– l'intérêt de la librairie est illustré sur des applications physiologiques et cliniques.<br />Un chapitre prospectif et présentant une réflexion pour une considération multirésolution clôt ce mémoire et ouvre des perspectives intéressantes.

Cette thèse traite de la simulation rapide de données SAR au moyen de méthodes de synthèse inverse. Pour ce faire, les algorithmes omega-k et chirp scaling inverses sont développés pour le cas d'une trajectoire lineaire. Une transformation est proposée, qui permet de produire des données brutes d'un objet mobile à partir d'image SAR d'un objet statique opérant dans le domaine spectral. Les déviations non-linéaires de trajectoire du capteur sont aussi prises en considération en simulant des données partiellement dans le domaine temporel avec l'approximation d'un faisceau d'antenne étroit en largeur ou avec l'approximation d'une largeur de bande réduite. Toutes ces techniques sont analysées et les résultats sont comparés avec ceux d'un simulateur temporel pris comme réfèrence. Les données brutes sont simulées pour une scène complexe comportant un ou plusiers bâtiments placés au sein d'un environnement naturel surfacique et ayant une réponse anisotrope. Finalement, la simulation d'images et de données interférometriques est abordée.

This doctoral research work focuses on the simulation of progressive collapse of reinforced concrete structures. It aims at contributing to the ‘alternate load path’ design approach suggested by the General Services Administration (GSA) and the Department of Defense (DoD) of the United States, by providing a detailed yet flexible numerical modelling tool. <p><p>The finite element formulation adopted here is based on a multilevel approach where the response at the structural level is naturally deduced from the behaviour of the constituents (concrete and steel) at the material level. One-dimensional nonlinear constitutive laws are used to model the material response of concrete and steel. These constitutive equations are introduced in a layered beam approach, where the cross-sections of the structural members are discretised through a finite number of layers. This modelling strategy allows deriving physically motivated relationships between generalised stresses and strains at the sectional level. Additionally, a gradual sectional strength degradation can be obtained as a consequence of the progressive failure of the constitutive layers. This means that complex nonlinear sectional responses exhibiting softening can be obtained even for simplified one dimensional constitutive laws for the constituents.<p><p>This numerical formulation is used in dynamic progressive collapse simulations to study the structural response of a multi-storey planar frame subject to a sudden column loss. The versatility of the proposed methodology allows assessing the influence of the main material and design parameters in the structural failure. Furthermore, the effect of particular modelling options of the progressive collapse simulation technique, such as the column removal time or the strategy adopted for the structural verification, can be evaluated.<p><p>The potential strain rate effects on the structural response of reinforced concrete frames are also investigated. To this end, a strain rate dependent material formulation is developed, where the rate effects are introduced in both the concrete and steel constitutive response. These effects are incorporated at the structural level through the multilayered beam approach. In order to assess the degree of rate dependence in progressive collapse, the results of rate dependent simulations are presented and compared to those obtained via the rate independent approach. The influence of certain parameters on the rate dependent structural failure is also studied.<p><p>The differences obtained in terms of progressive failure degree for the considered parametric variations and modelling options are analysed and discussed. The parameters observed to have a major influence on the structural response in a progressive collapse scenario are the ductility of the steel bars, the degree of symmetry and/or continuity of the reinforcement and the column removal time. The results also depend on the strategy considered (GSA vs DoD). The strain rate effects are confirmed to play a significant role in the failure pattern. Based on these observations, general recommendations for the design of progressive collapse resisting structures are finally derived.<p><p><p><p><p>L’effondrement progressif est un sujet de recherche qui a connu un grand développement suite aux événements désastreux qui se sont produits au cours des dernières décennies. Ce phénomène est déclenché par la défaillance soudaine d’un nombre réduit d’éléments porteurs de la structure, qui provoque une propagation en cascade de l’endommagement d’élément en élément jusqu’à affecter une partie importante, voire la totalité de l’ouvrage. Le résultat est donc disproportionné par rapport à la cause. La plupart des codes de construction ont inclus des prescriptions pour le dimensionnement des structures face aux actions accidentelles. Malheureusement, ces procédures se limitent à fournir des ‘règles de bonne pratique’, ou proposent des calculs simplifiés se caractérisant par un manque de détail pour permettre leur mise en oeuvre.<p><p>Cette thèse de doctorat intitulée Simulation de l’Effondrement Progressif des Structures en Béton Armé: Influence des Paramètres Materiaux et de Dimensionnement et Investigation des Effets de Vitesse a pour but de contribuer à la simulation numérique de l’effondrement progressif des structures en béton armé. Une formulation aux éléments finis basée sur une approche multi-échelles a été développée, où la réponse à l’échelle structurale est déduite à partir de la réponse au niveau matériel des constituants (le béton et l’acier). Les sections des éléments structuraux sont divisées en un nombre fini de couches pour lesquelles des lois constitutives unidimensionnelles sont postulées. Cet outil permet une dégradation graduelle de la résistance des sections en béton armé suite à la rupture progressive des couches. Des comportements complexes au niveau des points de Gauss peuvent être ainsi obtenus, et cela même à partir de lois unidimensionnelles pour les constituants.<p><p>Cette formulation est utilisée pour la simulation de l’effondrement progressif d’ossatures 2D, avec prise en compte des effets dynamiques. La versatilité de la présente stratégie numérique permet d’analyser l’influence de différents paramètres matériaux et de dimensionnement, ainsi que d’autres paramètres de modélisation, sur la réponse structurale face à la disparition soudaine d’une colonne.<p><p>Les effets de la vitesse de déformation sur le comportement des matériaux constituants est aussi un sujet d’attention dans ce travail de recherche. Des lois constitutives prenant en compte ces effets sont postulées et incorporées au niveau structural grâce à l’approche multi-couches. Le but est d’étudier l’influence des effets de la vitesse de chargement sur la réponse structurale face à la disparition d’un élément porteur. Les resultats obtenus à l’aide de cette approche avec effets de vitesse sont comparés à ceux obtenus avec des lois indépendantes de la vitesse.<p><p>Les différences dans la réponse à la disparition d’une colonne sont analysées pour les variations paramétriques étudiées. Les paramètres ayant une influence importante sont notamment: la ductilité des matériaux constituants et la disposition et/ou la symétrie des armatures. Les effets de vitesse sont également significatifs. Sur base de ces résultats, des recommandations sont proposées pour le dimensionnement et/ou l’analyse des structures face à l’effondrement progressif.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Il est habituellement supposé que les dépôts d'argile marine postglaciaires du Québec sont généralement intacts sous une croûte fracturée (3 à 5 m de profondeur). Cependant, les données de 210 piézomètres ont démontré des variations grandes et rapides des charges hydrauliques à de grandes profondeurs, et un synchronisme entre les piézomètres dans le même nid. Ces comportements ne sont pas compatibles avec les propriétés hydrauliques des argiles intactes, mais sont plutôt les indicateurs de la présence de fractures profondes hydrauliquement actives. Afin de tester l'hypothèse de la présence de fractures, trois indicateurs ont été analysés dans tous les piézomètres du réseau de surveillance du MTQ : 1) une grande variation de la charge hydraulique, 2) une forte corrélation et 3) de faibles décalages temporels. En outre, l'impact potentiel de ces fractures sur l'écoulement des eaux souterraines et la stabilité des pentes est exploré. Pour ce faire, les données de terrain sont comparées à des modèles transitoires et permanents qui présentent et non des fractures. Deux géométries de pente et différents scénarios de fractures ont été considérés. Par la suite, les résultats de la modélisation hydrogéologique ont été importés dans un modèle de stabilité des pentes pour définir l'impact des changements de charge hydraulique causés par les fractures sur la stabilité des pentes. L'analyse des données mettent en évidence des fractures hydrauliquement actives jusqu'à 17 m de profondeur. Les résultats de la simulation démontrent quant à eux que les scénarios avec des fractures représentent mieux les données de terrain. Les fractures augmentent la charge hydraulique quand l'eau pénètre dans les sols à travers les fractures et se diffuse ensuite dans la matrice du sol. De plus, la charge hydraulique est réduite quand l'eau s'écoule à travers les fractures dans la face de la pente. D'un point de vue hydrogéologique, les fractures peuvent par conséquent améliorer ou réduire la stabilité des pentes dépendant du système d'écoulement. Notons que l'impact mécanique des fractures n'a pas été pris en compte. / To date it is usually assumed that post-glacial marine clay deposits of Quebec are generally intact below a fractured crust (3 to 5 m depth). However, data from 210 piezometers have shown large and rapid variations in hydraulic heads at great depths, and synchronism between the piezometers at different depths in the same nest. This behavior is not compatible with the hydraulic properties of intact clays, but rather are signs of the presence of deep hydraulically active fractures. To test the hypothesis of presence of fractures, three signs of hydraulically active fractures were analysed in all piezometers nest of the MTQ monitoring network: 1) large variation in the hydraulic head, 2) high correlation and 3) small time lags. In addition, the potential impact of these fractures on groundwater flow dynamics and slope stability are explored by comparing field data with transient and steady-state groundwater models with and without fractures. Two slope geometries that exhibit contrasting groundwater flows and different fracture scenarios were considered. Then, results of the hydrogeological modelling were imported into a slope stability model to delineate the impact of the hydraulic head changes due to the fractures on slope stability. Analysis of the MTQ monitoring network data shows evidence of hydraulically active fractures below the crust up to 17 m depth. The simulation results show that the scenarios with fractures better represent the field data. Fractures increase the hydraulic head when water enters the soils through the fractures which then dissipates by hydraulic diffusion into the soil matrix, and is reduced when water flows out through the fractures at the slope face. Therefore, depending on the groundwater flow system, from a hydrogeological perspective, fractures could improve or reduce the slope stability. It should be noted that the mechanical impact of the fractures are not considered.

Cette thèse, structurée en trois essais, se propose tout d’abord d’étudier de façon expérimentale et empirique les règles de décision utilisées dans le processus de décision avec une emphase sur l’inattention à la corrélation et ses conséquences sur les décisions prises, d’autre part la discrimination à l’embauche liée à la parentalité. Un comportement prospectif rationnel fait nécessairement appel à une résolution de problèmes complexes impliquant le calcul des évaluations futures maximales attendues entre des options de choix (calculs Emax ). Dans le premier essai, nous avons mené une expérience pour mesurer la proportion de participants capables d’effectuer ces calculs complexes ainsi que celle utilisant deux règles de calcul alternatives (sous-optimales) qui ignorent la corrélation entre les évaluations futures. La première règle alternative capte les participants qui effectuent des calculs Emax en ignorant la corrélation entre les éléments non observables dans l’ensemble d’informations. La seconde règle alternative est celle utilisée par les sujets calculant le maximum des évaluations futures attendues (calculs maxE), similaires au modèle option-valeur de Stock and Wise (1990). Notre conception expérimentale exploite différentes structures de corrélation entre les évaluations futures pour séparer la part des sujets utilisant chaque règle. L’expérience a été menée sur un échantillon important et hétérogène de sujets, ce qui a permis de relier la propension à utiliser une règle donnée à un ensemble de caractéristiques socio-économiques. Nos résultats suggèrent que 28% des sujets sont capables d’effectuer des calculs Emax en exploitant la structure de corrélation, 20% des sujets effectuent des calculs Emax en ignorant la corrélation, tandis que 52% des sujets effectuent maxE calculs. De plus, nous constatons que la propension à utiliser une règle donnée varie, de manière significative, selon les niveaux d’éducation - les sujets les plus instruits sont beaucoup plus susceptibles d’effectuer des calculs maxE. Le deuxième essai constitue une extension du premier essai. L’arrivée d’un enfant dans une famille engendre plus d’incertitudes poussant ainsi stratégiquement certains agents à éviter ou retarder la venue d’un premier enfant. Cette incertitude supplémentaire apportée par l’arrivée d’un enfant crée des conflits entre la parentalité et l’emploi, en particulier chez les femmes, qui préfèrent souvent sécuriser leur emploi avant de se tourner vers la parentalité. Conséquemment, le report de la première naissance est plus que jamais perceptible dans les sociétés actuelles. Dans le deuxième essai de cette thèse, nous nous donnons comme objectif d’explorer la manière dont les incertitudes liées au travail et les risques accrus d’infertilité associés au retard de maternité interagissent dans la formulation des décisions en matière de parentalité (timing et nombre d’enfants). A cet effet, nous avons développé un modèle de cycle de vie des décisions en matière d’offre de travail et de choix de parentalité et nous avons cherché à quantifier les effets de l’incertitude sur le marché du travail ainsi que de l’inattention à la corrélation sur le report de la première maternité. Nos paramètres estimés (préférences, équations salariales, qualité des enfants) sont conformes à la littérature existante. De plus, nos résultats suggèrent que la réduction des incertitudes liées au marché du travail augmenterait le nombre d’enfants et diminuerait l’âge à la première naissance quel que soit le niveau d’instruction (primaire, secondaire, ou post-secondaire). Le biais comportemental de l’inattention à la corrélation contribuerait également voire plus au report de la parentalité. Le troisième et dernier essai présente des évidences empiriques de discrimination à l’embauche liée à la parentalité dans la province de Québec (Canada) par le biais d’envoi de CVs fictifs. Il examine également dans quelle mesure les congés parentaux et le dévouement au travail réduisent ou renforcent la discrimination à l’embauche. Environ 1300 candidatures ont été envoyées en réponse à des offres d’emploi en ligne pour cinq catégories d’emplois. Les résultats suggèrent que les hommes bénéficient d’un bonus lorsqu’ils sont parent tandis que les femmes subissent un malus (une pénalité). En effet, les pères ont un taux de rappels supérieur de 18 points de pourcentage à celui de leurs homologues masculins, tandis que le taux de rappels des mères est inférieur de 14 points à celui de leur correspondant femmes sans enfant. Nous avons noté que les mères subissent une discrimination même lorsqu’elles montrent leur dévouement au travail. De l’autre côté, le taux de rappels des hommes augmenterait lorsqu’ils signalent leur engagement au travail. La mobilité professionnelle ouvrirait, elle aussi, des perspectives d’emploi ou en d’autres termes les employeurs ont donc tendance à valoriser la mobilité des iv employés. / Via experimental and empirical methods, this thesis consisted of three essays studies, on the one hand, the decision rules used in life-cycle decision-making with an emphasis on the correlation neglect and its consequences, and on other hand, hiring discrimination in relation to parenthood. Rational forward looking behavior requires solving complex problems involving computation of the expected maximum future valuations across choice alternatives (Emax computations). In Chapter 1, we conduct an experiment to measure the share of subjects able to perform these computations as well as the share of subjects using two alternative (sub-optimal) rules of computation which ignore correlation between future valuations. The first alternative rule captures subjects who perform Emax computations ignoring correlation between unobservables in the information set. The second alternative rule captures subjects computing the maximum of the expected future valuations (maxE computations), akin to the option-value model of Stock and Wise (1990). Our experimental design exploits different correlation structures between future valuations to separate the share of subjects using each rule. The experiment was conducted with a large and heterogenous sample of subjects, allowing to relate the propensity to use a given rule to a rich set of socio-economic characteristics. Our results suggest that 28% of subjects are able to perform Emax computations exploiting the correlation structure, 20% of subjects perform Emax computations ignoring correlation, while 52% of subjects perform maxE computations. Moreover, we find that the propensity to use a given rule significantly varies across education levels – higher educated subjects are significantly more likely to perform maxE computations. Chapter 2 studies how the labour uncertainties and increased fertility risks associated with delayed motherhood interact in shaping fertility decisions (timing and number of children). Having a child comes with more uncertainties, and agents strategically avoid uncertainties and conflict between parenthood and employment, particularly among women, by securing their employment before turning to parenthood. Consequently parenthood is being experienced on average later in life than ever. We develop a life-cycle model of labor supply and fertility choices decisions and we quantify how labor market uncertainties as well as correlation neglect contribute to fertility delaying. Our parameters estimated (preferences, wage equations, quality of children) are in line with the existing literature. Moreover, our results suggest that a reduction in the labour uncertainties affect differently fertility decisions according to the education attainment. Indeed, the reduction in labour uncertainties increases number of children and decreases the age at first childbirth for lower educated couples, however, it decreases the number of children and increases age at first childbirth of highly educated couples. The behavioural bias of correlation neglect has a heightened effect on fertility decisions and contributes to parenthood postponement. Finally, Chapter 3 presents experimental evidence about hiring discrimination in relation to parenthood in the province of Québec (Canada) via a correspondence testing. It also investigates to what extent parental leave as well as signalling work commitment reduce or reinforce hiring discrimination. Around 1300 applications were sent in response to online job openings for five categories of jobs. The results suggest that men benefit from a bonus when they experience parenthood while women undergo a penalty. Indeed, fathers have a callback rate 18 percentage points larger than their analogue childless men candidates while mother’s callback is 14 percentage points lower than the corresponding childless women’s callback. However, mothers have a higher callback rate than childless women for the job category patient attendant. Signalling job commitment does not eliminate motherhood penalty whereas substantially increases father’s callback rate. Our results suggest that taking parental leave does not affect mother’s callback rate and surprisingly increases father’s callback rate. Job mobility opens up job opportunities meaning employers tend to value the employee’s mobility.

Ce mémoire s'inscrit dans un projet de recherche qui vise à modéliser un matériau composite tissé taffetas dans le cas d'un écrasement. Les industriels sont intéressés à comprendre les mécanismes d'endommagement des matériaux composites et avoir les différents paramètres mécaniques pour faire une modélisation précise qui tend à représenter le mieux possible le comportement de ces matériaux. Il s'agit d'un composite tissé taffetas stratifié à renforts de fibres de carbone et d'une matrice polymérique en époxyde. Des tests sont effectués en quasi-statique et en dynamique afin d'obtenir les propriétés mécaniques dans les directions principales du matériau. Des tests dans le plan, hors plan et en cisaillement ont été effectués afin de pouvoir modéliser le composite en trois dimensions. De plus, le projet vise à développer des outils qui permettent d'avoir des instruments précis pour la mesure de la force et de la déformation lors d'un test d'impact. De nombreuses méthodes ont été développées pour améliorer la mesure de la déformation et du déplacement en utilisant une caméra haute vitesse. Ensuite, une analyse fréquentielle des montages en dynamique permet de mieux cerner le bruit enregistré durant ces tests et d'utiliser un filtre adéquat pour limiter ces vibrations dans les mesures. Des tests ont confirmé la précision des méthodes développées et sont utilisés pour obtenir les propriétés mécaniques du matériau. En résumé, il semble que certaines directions soient plus influencées par la vitesse de déformation. Les propriétés en traction et en compression hors plan ainsi qu'en cisaillement dans le plan et hors plan varient lors d'un impact. Finalement, un modèle de matériau est implanté dans ABAQUS *Explicit* pour améliorer la précision des simulations dans le cas d'un chargement de cisaillement dans le plan. Le modèle permet de bien prédire le comportement en cisaillement dans le domaine élastique et lors de l'endommagement. / This thesis is part of a research project aiming to model a plain weave composite material during a crash event. Industrial partners are interested in understanding the damage mechanisms of composite materials and identifying different mechanical parameters to carry out precise modelling to represent the behaviour of this material. The studied material is a laminated plain weave made from carbon fibres and epoxy polymer matrix. Tests are performed in quasi-static and dynamic in order to obtain the mechanical properties in the main directions of the material. In-plane, out-of-plane and shear properties are identified to model the composite in three dimensions. Furthermore, the project aims to develop tools providing precise instruments for load and strain measurements during impact. Many methods have been developed to improve the accuracy of strain and displacement measurements using a high-speed camera. Moreover, a frequency analysis of the dynamic setups is performed to understand the noise acquired during testing and to use an appropriate filter to limit these vibrations in the measurements. Tests have confirmed the accuracy of the developed methods and are used to obtain the mechanical properties of the material. In summary, it appears that certain directions are dependent on the strain rate. Out-of-plane tension and compression as well as the in-plane and out-of-plane shear properties are different during a dynamic load. Finally, a material model is developed in ABAQUS *Explicit* to improve the accuracy of simulations for in-plane shear loading. The model predicts the shear behaviour in the elastic region and during the damage evolution.