Dans cette thèse, plusieurs approches de modélisation de composites renforcés par des fibres sont proposées. Le matériau étudié est le béton fibré, et dans ce modèle, on tient compte de l’influence de trois constituants : le béton, les fibres, et la liaison entre eux. Le comportement du béton est analysé avec un modèle d’endommagement, les fibres d'acier sont considérées comme élastiques linéaires, et le comportement sur l'interface est décrit avec une loi de glissement avec l’extraction complète de la fibre. Une approche multi-échelle pour coupler tous les constituants est proposée, dans laquelle le calcul à l'échelle macro est effectué en utilisant la procédure de solution operator-split. Cette approche partitionnée divise le calcul en deux phases, globale et locale, dans lesquelles différents mécanismes de rupture sont traités séparément, ce qui est conforme au comportement du composite observé expérimentalement. L'identification des paramètres est effectuée en minimisant l'erreur entre les valeurs calculées et mesurées. Les modèles proposés sont validés par des exemples numériques. / In this thesis, several approaches for modeling fiber-reinforced composites are proposed. The material under consideration is fiber-reinforced concrete, which is composed of a few constituents: concrete, short steel fibers, and the interface between them. The behavior of concrete is described by a damage model with localized failure, fibers are taken to be linear elastic, and the behavior of the interface is modeled with a bond-slip pull-out law. A multi-scale approach for coupling all the constituents is proposed, where the macro-scale computation is carried out using the operator-split solution procedure. This partitioned approach divides the computation in two phases, global and local, where different failure mechanisms are treated separately, which is in accordance with the experimentally observed composite behavior. An inverse model for fiber-reinforced concrete is presented, where the stochastic caracterization of the fibers is known from their distribution inside the domain. Parameter identification is performed by minimizing the error between the computed and measured values. The proposed models are validated through numerical examples.

Ce travail a pour objectif de développer et d’appliquer une méthode originale permettant de simuler l’écoulement dans un milieu poreux fracturé. Cette méthode repose sur une approche multicouches double continuum permettant de séparer le comportement des différents aquifères présents sur un site. La résolution des écoulements, basée sur la méthode des Eléments Finis de Crouzeix-Raviart, est associée à une méthode inverse (minimisation de type Quasi-Newton combinée à la méthode de l’état adjoint) et à une paramétrisation multi-échelle.La méthode est appliquée dans un premier temps sur l’aquifère fracturé du site expérimental de Poitiers. Les résultats montrent une bonne restitution du comportement de l’aquifère et aboutissent à des champs de transmissivité plus réguliers par rapport à ceux de l’approche simple continuum. L’application finale est réalisée sur le site de Cadarache (taille plus importante et données d’entrée moins denses). Le calage des deux aquifères présents sur le site est satisfaisant et montre que ceux-ci se comportent globalement de façon indépendante. Ce calage pourra être amélioré localement grâce à données de recharge plus fines. / The aim of this study is to develop and validate a new method for the simulation of flow in fractured porous media. This method is based on a multi-layered and dual continuum approach allowing to discriminate the behavior of different aquifers present on a site. The flow equations are solved using a Crouzeix-Raviart Finite Element method, in association with an inverse method (Quasi-Newton minimization combined with the adjoint state method) and a multi-scale parameterization.The method is first applied and validated on the fractured aquifer of the Hydrogeological Experimental Site of Poitiers. The results closely reproduce the flow behavior of the aquifer and lead to a transmissivity field much more homogeneous than the one obtained with a simple continuum approach. The final application is performed on the site of Cadarache (large scale problem with heterogeneously distributed input data). The model calibration of both aquifers is rather satisfactory and shows that their behavior is globally independent. It could locally be improved if more accurate groundwater recharge data is made available.

Le problème de restauration d'images dégradées par des flous variables connaît un attrait croissant et touche plusieurs domaines tels que l'astronomie, la vision par ordinateur et la microscopie à feuille de lumière où les images sont de taille un milliard de pixels. Les flous variables peuvent être modélisés par des opérateurs intégraux qui associent à une image nette u, une image floue Hu. Une fois discrétisé pour être appliqué sur des images de N pixels, l'opérateur H peut être vu comme une matrice de taille N x N. Pour les applications visées, la matrice est stockée en mémoire avec un exaoctet. On voit apparaître ici les difficultés liées à ce problème de restauration des images qui sont i) le stockage de ce grand volume de données, ii) les coûts de calculs prohibitifs des produits matrice-vecteur. Ce problème souffre du fléau de la dimension. D'autre part, dans beaucoup d'applications, l'opérateur de flou n'est pas ou que partialement connu. Il y a donc deux problèmes complémentaires mais étroitement liés qui sont l'approximation et l'estimation des opérateurs de flou. Cette thèse a consisté à développer des nouveaux modèles et méthodes numériques permettant de traiter ces problèmes. / The restoration of images degraded by spatially varying blurs is a problem of increasing importance. It is encountered in many applications such as astronomy, computer vision and fluorescence microscopy where images can be of size one billion pixels. Variable blurs can be modelled by linear integral operators H that map a sharp image u to its blurred version Hu. After discretization of the image on a grid of N pixels, H can be viewed as a matrix of size N x N. For targeted applications, matrices is stored with using exabytes on the memory. This simple observation illustrates the difficulties associated to this problem: i) the storage of a huge amount of data, ii) the prohibitive computation costs of matrix-vector products. This problems suffers from the challenging curse of dimensionality. In addition, in many applications, the operator is usually unknown or only partially known. There are therefore two different problems, the approximation and the estimation of blurring operators. They are intricate and have to be addressed with a global overview. Most of the work of this thesis is dedicated to the development of new models and computational methods to address those issues.

On proposera un tour d'horizon de quelques problèmes et méthodes inverses pour l'environnement (météo, océano, glacio).

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Depuis quelques années, de nombreux travaux de recherche se sont portés sur le domaine de la gestion des risques pour les projets de construction. Les projets de construction font intervenir de nombreux acteurs dont les intérêts et les besoins doivent être pris en compte dans le système décisionnel afin d’assurer le succès du projet.Une RBS (Risk Breakdown Structure) est une représentation hiérarchisée des risques d’un projet. Elle est composée de catégories de risque qui explicitent les différents domaines pouvant être source de risque. Ce type de représentation présente de nombreux avantages, la rendant ainsi adaptée à la gestion des risques dans les projets de construction : elle offre une vision synthétique des risques, elle est compatible avec la nature dynamique et évolutive des risques et elle permet à chaque acteur du projet d’avoir sa propre vision des risques. Cependant les RBS présentent aussi des inconvénients : il n’existe pas de consensus sur la façon de les construire, la définition des catégories de risque est souvent floue et non partagée, enfin il n’y a pas de règles permettant de propager les évaluations (qualitatives ou quantitatives) dans les branches de la structure.Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour le développement de RBS sur mesure, c’est à dire adaptées à l'étape et au niveau de développement du projet et permettant d'offrir un point de vue adapté aux différents acteurs. Cela permet de poser les bases d’une approche dynamique, multi-échelle, multi-perspective dans laquelle chaque acteur, peut, dans chacune des phases, se concentrer sur certains risques par une décomposition adaptée de sa RBS. Cela permet d'identifier et de gérer les risques liés au projet de construction d'une façon plus formelle, plus efficace et plus systématique.En parallèle, des efforts ont porté sur le développement d'une méthode avancée pour l'analyse et la propagation des valeurs de risque par les RBS. Le but était de développer une approche cohérente afin d’obtenir des résultats réalistes sans souffrir des faiblesses habituelles des méthodes disponibles dans la littérature. La méthode combine les approches quantitatives et qualitatives, permettant ainsi à l'utilisateur de choisir, selon l'information disponible et la précision souhaitée le choix du type d'évaluation le plus adapté.Une attention particulière a été portée quant au développement de la base de connaissances, afin d'assurer la cohérence des données. La base de connaissance est composée de trois types d’objets principaux : les événements risqués, les catégories de risque et les arbres élémentaires. Elle a été alimentée par une analyse approfondie de la littérature. Cette base de connaissances est suffisamment générale pour couvrir tous les projets de construction et suffisamment précise pour être adaptée à un projet particulier. Elle fournit un langage commun avec lequel les risques liés au projet peuvent être décrits et discutés. Le processus de construction des RBS est basé sur une logique multicritère (degré de développement, satisfaction des utilisateurs, contraste des valeurs de risque) permettant de comparer les différentes RBS entre elles. La structure de la base de connaissance est conçue de façon à faciliter sa mise à jour et ses développements ultérieurs.MOTS-CLÉS: , , construction, méthodologie, bases de données. / In recent years, intensive research and development have been done in the area of construction projects risk management. The construction projects involve numerous participants whose interests and demands need to be considered in the managerial decision-making to ensure the success of the project. Risk Breakdown Structure is a hierarchically organized depiction of the identified project risks arranged by risk categories and subcategories that identifies the various areas and causes of potential risks. This type of representation has many advantages and is a suitable tool especially for risk management of construction projects since: it offers a synthetic view on risks, each stakeholder can have his own view on the project and it is compatible with evolutionary and dynamic nature of project risks. However, RBS suffers several drawbacks such as lack of consensus on how to develop an RBS for a new project, lack of clarity and inconsistencies in definition of risk categories and lack of rules enabling transfer of qualitative/quantitative information of risks across the tree. In this PhD thesis, we propose a methodology for the development of tailor-made RBS's which are adapted to several constraints: being fitted to the stage and degree of development of the project, being able to offer different views for the different partners. This makes it possible to establish a dynamic, multi-scale and multi-perspective approach in which each partner, at each desired stage, can focus on selected specific risks and divide the RBS's up into a greater number of subcategories in specific fields. It allows to identify and manage the construction project risks in a more formal, efficient and systematic way. In parallel, efforts have been devoted to the development of an advanced method for analysis and propagation of risk values through RBS. The aim was to develop a more coherent approach in order to get more realistic results without suffering from the usual weaknesses of available methods in literature to calculate the risk value of categories in RBS. The method combines consistently the quantitative and qualitative approaches, allowing the user to choose the best one for risk assessment at any level based on the available information and required accuracy.Special care was taken in the development of the risk knowledge database in order to ensure the data's consistency. A database which has three interactive components of risk events, risk categories and micro trees, and have been developed based on a thorough analysis of literature. This knowledge base is general enough to cover all construction projects but at the same time, specific enough to be adapted to a given particular project. This database provides a common language within which the project risks can be described and discussed. The RBS rebuilding process is driven in such a way as to make it possible to compare different possible RBS's according to several criteria (degree of development, user satisfaction and highlighting the contrast of risk values). The database is constructed in such a way as to facilitate further developments and updating. / در طي سال‌هاي اخير، تحقيقات گسترده‌اي در زمينه مديريت ريسک پروژه‌هاي ساخت و ساز و زيربنايي انجام گرفته است. غالبا اين نوع از پروژه‌ها در برگيرنده تعداد زيادي ذينفع (مالک، پيمانکاران، طراحان فني و معماري، سرمايه¬گذار، بيمه‌گر و ...) مي‌باشند که مدنظر قرار دادن منافع، اهداف و مطالبات آن¬ها در اتخاذ تصميم‌ها يکي از موارد لازم براي اطمينان از موفقيت پروژه مي‌باشد.ساختار درختي ريسک (Risk Breakdown Structure) که بازنمودي طبقه¬بندي شده از ريسک‌هاي پروژه ارائه مي‌نمايد، متشکل از گروه‌ها و زير¬گروه‌هاي سازمان يافته ريسک بوده و ابزاري بسيار موثر در شناسايي منابع و آثار محتمل ريسک‌ها مي‌باشد. اين نوع باز¬نمود ريسک‌ها داراي مزاياي فراواني مي‌باشد به خصوص در مديريت ريسک پروژه‌هاي عمراني و زيربنايي. بخشي از دلايل اين مدعا عبارتند از: توانايي RBS در تجزيه وتحليل ريسک‌هاي پروژه و اينکه با استفاده از RBS هريک از اعضاي ذينفع پروژه مي‌تواند ديدگاه خاص خود را نسبت به ريسک‌هاي پروژه داشته باشد که اين قضيه با ماهيت ديناميک و تکاملي پروژه‌ها به خوبي سازگار مي‌باشد. با اين¬حال، عليرغم قابليت‌هاي فوق العاده اين ابزار، RBS داراي چندين ضعف اساسي مي‌باشد از قبيل: عدم وجود راهنما، روش و اجماع در چگونگي طراحي RBS جديد براي يک پروژه جديد با ويژه¬گي‌هاي خاص خود، وجود تعاريف مبهم و بعضا متناقض ريسک‌ها و گروه‌هاي ريسک در RBS‌هاي موجود، عدم وجود روشي مشترک و موثر براي انتقال اطلاعات کمي و کيفي وقايع ريسک بر روي ساختار درختي RBS به منظور محاسبه مقادير ريسک هر گروه ريسک.در اين رساله دکتري، روشي نوين براي طراحي RBS‌هاي سازگار براي هر پروژه يا شرايط خاص ارائه مي‌گردد. اين RBS‌ها با مقطع زماني و ميزان پيشرفت پروژه و همچنين ديدگاه‌هاي متفاوت ذينفعان پروژه نسبت به ريسک‌ها سازگار مي‌باشند. اين روش متضمن اعمال مديريت ريسک پويا و ديناميک، چند مقياسي و چند بعدي در پروژه‌ها بوده و هر يک از اعضاي پروژه در هر مقطع زمانی خاص قادر خواهد بود بر ريسک‌هاي مورد نظر خود تمرکز نموده و براي کسب اطلاعات جامعتر، هر گروه ريسک در RBS را به تعداد بيشتري زير گروه تجزيه نمايد. چنين رويه‌اي ابزار و روش لازم براي شناسايي و مديريت سيستماتيک، موثرتر و رسمي‌تر ريسک‌هاي پروژه را فراهم مي‌نمايد.همزمان با توسعه روش مذکور براي طراحي RBS‌هاي سفارشي براي هر مورد خاص، تلاش ويژه¬اي براي ابداع روشي نوين به منظور کسب نتايج واقع¬بينانه¬تر در آناليز و توزيع مقادير ريسک بر روي شاخه¬هاي RBS اعمال گرديد. روش پيشنهادي، ترکيبي سازگار از رويکرد¬هاي کمي و کيفي ارائه نموده و کاربر قادر خواهد بود بر اساس ميزان اطلاعات موجود و دقت مورد نياز بهترين گزينه را انتخاب نمايد.براي اطمينان از سازگاري اطلاعات مورد استفاده در روش¬هاي فوق الذکر و ايجاد ادبياتي مشترک واستاندارد براي توصيف و بحث پيرامون ريسک¬هاي پروژه، دقت خاصي در توسعه ديتا¬بيس (بانک اطلاعات) ريسک اتخاذ گرديد. اين پايگاه¬داده که بر اساس مطالعه و تجزيه و تحليل دقيق متون موجود، استاندارها و گزارشات فني پيرامون مديريت ريسک پروژه¬هاي عمراني تهيه گرديده است متشکل از سه بخش اساسي پويا و توسعه پذير مي¬باشد: وقايع ريسک، گروه¬هاي ريسک و ميکرو درخت¬ها. در عين جامعيت اين ديتا¬بيس براي تحت پوشش قرار دادن انواع پروژه¬هاي عمراني، ساختار اطلاعات به گونه¬اي طراحي گرديده که توسعه آن براي تمرکز بر نوع خاصي از پروژه (تونل، سازه¬هاي موقت، ...) امکان¬پذير مي¬باشد.فرايند طراحي RBS‌هاي سفارشي با بازسازي تمامي RBS‌هاي ممکن از طريق ترکيب ميکرو درخت¬هاي موجود در ديتا¬بيس آغاز گرديده و سپس براي انتخاب بهترين درخت ريسک، تمامي گزينه¬هاي ممکن به واسطه معيار¬هاي کيفيت تعريف شده RBS (ميزان توسعه ساختار درخت ريسک، تناسب ساختار RBS با مطالبات و اهداف کاربر و کنتراست مقادير ريسک بر روي شاخه¬هاي RBS) مقايسه مي¬گردند.براي تسهيل کاربرد عملي روش¬هاي ارئه شده در پروژه¬هاي واقعي، نرم افزار خاصي بر اساس تمامي مفاهيم و الگوريتم¬هاي موجود در روش-هاي توسعه داده شده تهيه گرديده است. اين نرم افزار با واسط کاربر پسند، ابتدا تمامي RBS‌هاي ممکن را توليد نموده، مقادير ريسک گروه¬هاي ريسک را محاسبه کرده و به طور اتوماتيک براي هر RBS‌ پنج فاکتور کيفيت محاسبه مي¬نمايد. در گام دوم، تمامي RBS‌هاي ايجاد شده با استفاده از يکي از روش¬هاي تصميم¬گيري چند¬معياري رتبه¬بندي شده، کاربر قادر خواهد بود بهترين RBS‌ را انتخاب نمايد. نرم افزار قادر است به طور گرافيکي ساختار درختي تمامي RBS‌هاي طراحي شده را به همراه مقادير ريسک محاسبه شده و توزيع وقايع ريسک بر روي شاخه¬هاي RBS‌ نمايش دهد.