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

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

Les aciers austénitiques inoxydables sont des candidats potentiels pour des composants de circuits des réacteurs de génération IV. Ces composants sont conçus pour fonctionner à hautes températures (500-600°C) et seront soumis à des sollicitations cycliques incluant de longs maintiens (~1mois) induisant une relaxation due aux phénomènes de viscoplasticité et de diffusion de lacunes. Ces temps de maintien sont inaccessibles en laboratoire d'où l'intérêt de la modélisation. L'objectif de cette étude a été de proposer des modèles de comportement capables de reproduire les différents mécanismes physiques observés expérimentalement. Dans un premier temps, une étude expérimentale a été menée sur l'acier 316L(N) incluant des essais de fatigue et de fatigue-relaxation à 500°C. Des essais de traction à différentes vitesses de déformation ont également été réalisés afin d'étudier le phénomène du vieillissement dynamique. La démarche de modélisation a été progressive. Nous nous sommes d'abord intéressés à la modélisation du comportement mécanique en fatigue pure et à température ambiante, pour différents matériaux métalliques de structure cubique à faces centrées dont l'acier 316L(N), en adoptant l'homogénéisation à champs moyens validée grâce à des calculs par éléments finis multicristallins. Ensuite, un modèle cristallin basé sur les densités de dislocations a été proposé et identifié pour des chargements de traction simple. Le modèle a ensuite été enrichi afin de prendre en compte les mécanismes de viscoplasticité, de montée et le vieillissement dynamique. le modèle fait appel à trois paramètres ajustables seulement et prédit correctement les courbes de traction et de relaxation. / Austenitic stainless steels are potential candidates for structural components of sodium-cooled fast neutron reactors. Many of these components will be subjected to cyclic loadings including long hold times (~ 1month) under creep or relaxation at high temperature. These hold times are unattainable experimentally. The aim of the present study is to propose mechanical models which take into account the involved mechanisms and their interactions during such complex loadings. First, an experimental study of the pure fatigue and fatigue-relaxation behavior of 316L(N) at 500°C has been carried out with very long hold times (10h and 50h) compared with the ones studied in literature. Tensile tests at 600°C with different applied strain rates have been undertaken in order to study the dynamic strain ageing phenomenon. Before focusing on more complex loadings, the mean field homogenization approach has been used to predict the mechanical behavior of different FCC metals and alloys under low cycle fatigue at room temperature. Both Hill-Hutchinson and Kröner models have been used. Next, a physically-based model based on dislocation densities has been developed and its parameters measured. The model allows predictions in a qualitative agreement with experimental data for tensile loadings. Finally, this model has been enriched to take into account viscoplasticity, dislocation climb and interaction between dislocations and solute atoms, which are influent during creep-fatigue or fatigue relaxation at high temperature. The proposed model uses three adjustable parameters only and allows rather accurate prediction of the behavior of 316L(N) steel under tensile loading and relaxation.

Des amas de lacunes ont été observés et caractérisés expérimentalement dans les métaux de haute pureté après déformation plastique ou après une suite de traitements thermiques particuliers. Ces amas sont des obstacles à la propagation des dislocations et peuvent par conséquent induire un durcissement du métal.Cette étude par simulations numériques a permis d'explorer différents mécanismes de propagation de dislocations dans une concentration d'amas en fonction de la contrainte de cisaillement appliquée et de la température. À haute contrainte, la force appliquée sur la dislocation devient supérieure aux forces d'ancrage s’exerçant sur la ligne. La dislocation franchit la distribution d'amas en glissant et en cisaillant les amas. La dépendance de la force d'ancrage en fonction de la taille de l'amas est ajustée sur nos simulations de statique moléculaire. Dans ce domaine de contrainte, les configurations d'amas ancrant la dislocation sont rares et l'activation thermique suffit à désancrer la ligne. La probabilité de désancrer la ligne dépend de l'enthalpie d'activation, un paramètre que nous avons également estimé à l'aide d'un modèle analytique ajusté sur nos résultats atomistiques. À plus faible contrainte, lorsque la force appliquée est inférieure aux forces d'ancrage induites par les amas, la probabilité que la dislocation se désancre uniquement par glissement devient faible. La diffusion des lacunes, émises préférentiellement des amas, intervient alors et favorise la formation de crans. Cela contribue au désancrage de la ligne. Ce mécanisme est le glissement assisté par la montée. Les barrières d'émission, d'absorption et de migration de lacunes ont été déterminées par statique moléculaire et sont fortement dépendantes du champ élastique et de la distorsion du réseau atomique générés par la présence de la dislocation. Cela induit une forte anisotropie de diffusion au voisinage des dislocations qui conduit notamment au mécanisme de 'pipe diffusion'. L'évolution au cours du temps de l'ensemble de ces mécanismes a été étudiée à l'aide d'un modèle de ligne élastique couplé à un algorithme de Monte Carlo cinétique dont l'ensemble des barrières d'énergie provient de nos simulations atomistiques. Moyennant les hypothèses du modèle, nous avons alors obtenu une estimation de la vitesse des dislocations en fonction de la contrainte et de la température appliquée. Nous avons ensuite utilisé la loi d'Orowan pour estimer la vitesse de déformation liée à ces mécanismes. / Vacancy clusters have been observed and characterized experimentally in highly pure metals after plastic deformation or after a particular sequence of heat treatments. These clusters hinder the dislocation propagation and can therefore harden the metal.Using numerical simulations we have explored different mecanisms of dislocation propagation through a vacancy-cluster distribution, for several applied shear stress and temperature. At high stresses, the force applied on the dislocation becomes greater than the pinning forces acting on the line. The dislocation gets through the cluster distribution by gliding and shearing the clusters. The dependence of the pinning force with the cluster size is adjusted on our molecular static simulations. In this stress range, the pinning configurations are rare and the thermal activation is sufficient to unpin the line. The probability for the line to pass the pinning configuration depends on the activation enthalpy, a parameter that we have also estimated using an analytical model adjusted on our atomistic results. At lower stresses, when the applied force is below the pinning forces induced by the cluster, the probability that the dislocation unpins by pure glide becomes negligeable. The diffusion of vacancies, emitted preferentially from the vacancy clusters, intervenes and promotes the formation of jogs that contributes to the unpinning of the line. Such a mecanism is the glide assisted by climb. The emission, the absorption and the vacancy migration barriers have been determined by molecular static and are highly dependent on the elastic field and the atomic network distortion induced by the dislocation. This promotes a strong diffusion anisotropy in the vicinity of the dislocations which leads in particular to the pipe diffusion mechanism. The evolution with time of all these mechanisms has been studied using an elastic line model coupled to a kinetic Monte Carlo algorithm in which the parameters come from our atomistic simulations. According to the model assumptions, we obtained an estimation of dislocation velocity as a function of the applied shear stress and the temperature. We used the Orowan's law to estimate the strain rate related to such mechanisms.

Pour faire face à des réglementations de plus en plus contraignantes, des procédés compacts et performants doivent être développés pour assurer un traitement des effluents efficace et pérenne. La technologie des boues granulaires aérobies permet de coupler productivité et compacité pour autant qu’elle soit maîtrisée. La formation des granules implique des conditions opératoires définies principalement dans des réacteurs discontinus. Afin d’améliorer la capacité de traitement, ce travail a pour objectif de proposer des conditions opératoires permettant l’utilisation des boues granulaires aérobies dans un réacteur en régime continu. Pour cela, la technique de granulation de l’écosystème est contrôlée par l’optimisation du fonctionnement d’un réacteur de laboratoire fonctionnant en discontinu (mode transitoire) puis la procédure obtenue est transposée à une taille de réacteur plus importante. Cette étude montre que la charge massique, le cisaillement et la pression de sélection des boues conditionnent la formation des granules et leurs propriétés. Le fonctionnement du réacteur en régime continu a ensuite été étudié. Il est montré que la structure granulaire a pu être maintenue tout en augmentant l’efficacité du procédé, tout paramètre équivalent par ailleurs (capacité de traitement doublée pour le réacteur continu). In fine, le système a été testé avec un effluent industriel. Un logiciel industriel a été utilisé afin de représenter pour l’optimiser le fonctionnement d’un réacteur fluidisé granulaire tel qu’obtenu expérimentalement. Si le module proposé dans ce logiciel a montré ses limites pour simuler un régime SBR, le modèle MBBR , bien que ne considérant pas la granule dans son ensemble, semble être adéquat pour représenter le fonctionnement en continu. L’utilisation des boues granulaires dans un réacteur continu est une technologie prometteuse mais nécessite des investigations sur son fonctionnement à long terme et sa modélisation. / Due to more stringent regulations, wastewater processes need to be more compact and effective. The utilization of aerobic granular sludge conjugates compactness and productivity with the control of the operational. Granulation, which need specific conditions, are mostly operated in batch reactors. To improve the capacity of treatment, this study investigates process conditions for an optimal operation for a continuous reactor working with aerobic granular sludge. First of all, granulation technique is optimized in a laboratory batch reactor (SBR) and results reveal that food to microorganism ratio, shear and selection pressure applied influence pellets’ formation and their properties. Then, this optimized method is successfully scaled-up. After that, the utilization of granules in continuous is studied and this mode increases the reactor capacity while the granular structure is maintained. The utilization of an industrial influent shows reserved results. A commercial software was used to simulate experimental results obtained for a fluidized reactor using pellets. The model, proposed by the software, shows inconsistencies in batch mode. The MBBR model seems more appropriate to simulate continuous mode although the whole pellet is not considered. So, the utilization of aerobic granular sludge in a continuous reactor is a promising technology but further research is needed in the long term operation and its modeling.

Le trail running, course nature de distances, dénivelés et technicités variables, est une discipline récente à la popularité croissante. La performance en trail dépend de nombreux facteurs génétiques, énergétiques, techniques, stratégiques et motivationnels. Parmi ces facteurs, le coût énergétique de la locomotion fait débat. Les études de cette Thèse s'attachent aux corrélations plat/montée de cette variable, au calcul d'un coût en pente à partir d'un coût à plat, à l'influence de la modification forcée de la fréquence de foulée sur l'énergie consommée, et à l'impact de la fatigue générée par un ultra trail sur le coût à plat et en montée. La prise en compte des contraintes musculaires et biomécaniques en trail d'une part, des facteurs influençant l'économie de course d'autre part, ainsi que des résultats de notre principale étude de terrain, nous laissent émettre l'hypothèse que le coût énergétique et ses variations pre/post course à plat/montée, ne sont pas des indicateurs de performance de l'activité. La force, l'endurance de force et le pacing, en plus de la puissance aérobie et de l'endurance, sont les variables testées les mieux corrélées à la performance en ultra trail / Trail running is a discipline with increasing popularity over the last 2 decades. Trail performance depends on many genetic, energetic, technical, strategic and motivational factors. Among these factors, the energy cost of locomotion is debated. The studies in this Thesis focus on the level/graded correlations of this variable, on the calculation of an uphill cost from a level cost, on the influence of a forced modification of stride frequency on running economy, and on the impact of fatigue generated by an ultra trail on level and uphill costs. Taking account of the muscular and biomechanical constraints on the one hand, and the factors influencing the running economy on the other hand, as well as the results of our main field study, we hypothesize that energy cost and its pre/post fatigue variations, are not performance indicators of the activity. Force, endurance of force and pacing, in addition to aerobic power and endurance, are the tested variables best correlated to ultra trail performance

Cette thèse s'inscrit dans les études menées sur la commande des dispositifs de l'électronique<br />de puissance dédiés à la qualité de l'énergie. Différentes structures de contrôle numériques<br />avancées (les correcteurs à base d'intégrateurs, le correcteur prédictif Dead-Beat et le<br />Contrôle Direct de Puissance avec modulation vectorielle) ont été analysées et comparées, sur<br />les plans tant théoriques que pratiques, et ce sur des applications multi-fréquentielles, plus<br />concrètement sur l'application au filtrage actif parallèle, une des applications les plus<br />exigeantes de l'électronique de puissance.<br />Une première étude a été réalisée en basse tension et ensuite, vu l'évolution de l'électronique<br />de puissance vers des applications plus puissantes, une étude en montant en tension a été<br />menée afin d'identifier les limitations qui apparaissent. Même si les limitations les plus<br />importantes se trouvent dans la partie de puissance des convertisseurs (le courant, la tension et<br />surtout la fréquence de commutation des semiconducteurs), on montre que des commandes<br />plus performantes peuvent repousser les limites naturelles aux convertisseurs.

Ce travail s’intéresse à la phase de montée d’un aéronef civil. Les trajectoires minimisant le temps de montée ainsi que que celles minimisant la consommation de carburant sont étudiées au travers du contrôle optimal géométrique. La dynamique associée à la phase de montée possède un phénomène dit de perturbation singulière. Ce phénomène, présent dans les systèmes multi-échelle, rend difficile la résolution numérique du problème de contrôle associé. La réduction desystème hamiltonien, permettant de s’affranchir de la difficulté numérique introduite par la perturbation singulière, est étudiée d’un point de vue théorique puis numérique. Dans un second temps, le système réduit est étudié géométriquement. L’utilisation des outils du contrôle géométrique combinée à celui des synthèses à temps court permet de déterminer des familles de trajectoires localement temps-optimales pour des temps courts. Cette étude est complétée par une étude des trajectoires temps-optimales en présence de contraintes d’état. D’un point de vue plus numérique, les méthodes directes et indirectes sont utilisées pour résoudre les différents problèmes. Une synthèse locale est alors réalisée en partant des familles de trajectoires déterminées pour des temps courts. Une étude des trajectoires minimisant la consommation de carburant est également réalisée. / This work concerns the climbing phase of a civil aircraft. The trajectories which minimize the climbing time and the one which minimize the fuel consumption are studied throughout geometric optimal control. The climbing phase dynamics presents a characteristics called singular perturbation. This phenomena exists in multi-scale dynamics which makes the numerical study of the associated control problem difficult. Theoretically and numerically we study the reduction of hamiltonian system. This concept allows to remove the numerical complexity induced by the singular perturbation. Secondly, the reduced system is studied geometrically. Families of timeoptimal trajectories in small time are determined thanks to geometric control tools and small time synthesis. A study of time-optimal trajectories with active state constraints completes this work. From a more numerical point of view, direct and indirect methods are used to solve the climbing problems. A local synthesis for time-optimal trajectory is established starting from the families of trajectory determined in small time. A study of minimum fuel consumption trajectories is also realized.

Cette étude comprend l'analyse et le commentaire de quelques cent-trente-cinq caricatures qui ont pour but de tenter de répondre à la question sur l'éventualité d'une reconstitution historique au travers des caricatures antihitlériennes de la presse satirique de la République de Weimar. Elles illustrent la montée du national-socialisme, du moins par le biais de la critique, puis de l'opposition et de la révolte, que ce dernier a pu susciter au cours des années 1923-1933. Ce travail a nécessité la recherche de faits politiques précis auxquels chaque caricature faisait référence et la comparaison de la représentation proposée par la caricature avec les informations et les jugements donnés rétrospectivement par les historiens. Ce jeu de va-et-vient entre le document-source et l'arrière-plan référentiel a aidé à proposer une estimation de l'écho suscité ou non par l'événement politique en question. Ce choix de caricatures a permis par exemple de voir quelles avaient été les apparitions de Hitler sur la scène politique qui avaient le plus déchaîné les passions. Toutefois il reste difficile de concevoir une histoire de la montée du national-socialisme et de l'opposition à Hitler avant 1933 à partir des seules caricatures.

Face au déclin récent des glaciers de montagne, un suivi régulier à l'échelle globale est nécessaire mais n'est pas réalisable par des campagnes de terrain. Nous montrons dans cette thèse que l'imagerie satellitaire haute résolution est une solution pour observer l'évolution dynamique et volumétrique des glaciers. <br />Les vitesses de surface des glaciers du Mont-Blanc montrent des fluctuations à court terme que nous relions à l'intensité de la fonte et à l'hydrologie sous-glaciaire. Sur le long terme, un ralentissement important (30 à 40%) suggère une réponse dynamique des glaciers aux changements climatiques. <br />Pour les glaciers alpins, les pertes de glace dans les zones basses s'accélèrent lors des dix dernières années alors qu'à haute altitude l'épaisseur glaciaire ne varie presque pas. Un fort amincissement à basse altitude est aussi observé en Islande et en Himalaya entre 1998-9 et 2004. Aussi, la fonte de ces glaciers expliquerait 5% de l'élévation récente