On étudie l'application de l'analyse continue en ondelettes à l'auscultation dynamique des structures à partir des réponses transitoires sous excitations imparfaitement connues (choc, ambiante...). L'outil numérique de la transformation continue en ondelettes est établi. Il est fondé sur l'ondelette mère (Morlet ou Cauchy) et sur un paramètre la caractérisant: le facteur Q de qualité du filtre. Il permet d'extraire les amplitudes et les fréquences instantanées contenues dans le signal. Un domaine du plan temps-fréquence où l'effet de bords est négligeable, et un encadrement de Q sont déterminés. Le traitement du signal réel modulé en amplitude et en fréquence par l'outil proposé facilite l'identification modale des structures (linéaires et non-linéaires) et permet une amélioration de la méthode impact-écho. Une procédure adaptée à chaque application est détaillée. Les résultats obtenus à partir des tests numériques et réels montrent l'efficacité de la méthode.

Nous appliquons la théorie asymptotique des expériences statistiques à des problèmes liés aux valeurs extrêmes. Quatre modèles semi-paramétriques sont envisagés. Tout d'abord le modèle d'échantillonnage de fonction de répartition de type Pareto. L'index de Pareto est le paramètre d'intérêt tandis que la fonction à variation lente, qui intervient dans la décomposition de la fonction de survie, joue le rôle de nuisance. Nous considérons ensuite des observations i.i.d. de fonction de répartition de type Weibull. Le troisième modèle étudié est un modèle de régression. On considère des couples d'observations $(Y_i,X_i)$ indépendants, les v.a. $X_i$ sont i.i.d. de loi connue et on suppose que la fonction de répartition de la loi de $Y$ conditionnellement à $X$ est de type Pareto, avec une fonction à variation lente et un index $gamma$ qui dépendent de $X$. On fait l'hypothèse que la fonction $gamma$ a une forme quelconque mais connue, qui dépend d'un paramètre $ heta$ dans $SR^K$. Le paramètre d'intérêt est $ heta$. Enfin, nous étudions un modèle linéaire avec des innovations de fonction de répartition de type Pareto. Pour chacun de ces modèles, notre démarche est de construire des alternatives, d'établir la normalité locale asymptotique et l'existence d'un estimateur asymptotiquement efficace, ce qui n'est possible que parce que les alternatives que nous avons construites sont des alternatives les plus difficiles. Pour les deux derniers modèles, l'estimateur asymptotiquement efficace que nous proposons n'a, à notre connaissance, pas encore fait l'objet d'une publication.

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

Ce travail porte sur des modélisations, par techniques d’homogénéisation, de la plasticité des matériaux poreux ductiles. Différentes classes de milieux poreux (avec ou sans compressibilité plastique de la matrice) sont considérées. Pour une matrice de von Mises, nous avons obtenu une expression du critère macroscopique de plasticité des milieux contenant des cavités sphéroïdales aléatoirement orientées. Une extension du critère de Gurson est proposée pour des matériaux dont la matrice est plastiquement compressible et obéit à un critère elliptique. Les résultats obtenus sont appliqués et illustrés dans le cas des milieux à double porosité. Un accent particulier a été ensuite mis sur les géomatériaux poreux. L’argilite du Callovo Oxfordien, géomatériau auquel on s’est intéressé, est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice élastoplastique poreuse et d’inclusions élastiques. La transition micro-méso aboutissant à la loi de la matrice argileuse est réalisée pour une phase solide de type Drucker-Prager, à écoulement associé ou non, et pour des cavités sphériques. Tandis que le passage méso-macro s’inscrit dans une démarche d'homogénéisation incrémentale de Hill. Les capacités prédictives du modèle basé sur une phase solide à loi d’écoulement non associée ont été démontrées à travers une large validation expérimentale. Enfin, par souci de simplification du modèle micro-macro proposé pour l’argilite, une version simplifiée du modèle est proposée en s’appuyant sur l’hypothèse d'inclusions rigides. L'introduction d'une règle d'écoulement macroscopique non associée a conduit à des prédictions d’excellente qualité pour l’argilite. / This work focused on the plasticity modeling of ductile porous materials. Different classes of porous media (with or without plastic compressibility of the matrix) are considered. Concerning the case of incompressible matrix obeying to the von Mises criterion, by using limit analysis combined with homogenization techniques, we obtained, a closed form expression of the macroscopic yield function for materials containing randomly oriented spheroidal cavities. An extension of the Gurson criterion is proposed for materials whose matrix is plastically compressible and obeys to an elliptic criterion. The obtained results are applied and illustrated in the case of double porous media. Then, an emphasis is put on porous geomaterials. The Callovo Oxfordian argilite, a geomaterial which is of a primary interest in this study, is modeled as a heterogeneous medium made, at the mesoscale, of a porous elastoplastic matrix and elastic inclusions. The micro-meso transition leading to the constitutive law of the clay matrix is performed for an associated or a non-associated Drucker-Prager solid phase and spherical cavities. The meso-macro transition is performed by means of a Hill incremental homogenization method. The predictive capabilities of the micro-macro model based on a non-associated solid phase have been demonstrated via a wide experimental validation. Finally, a simplified version of the micro-macro model is formulated by assuming rigid inclusions. The introduction of a macroscopic non-associated flow rule allows to obtain excellent predictions for the argillite.

Ce travail porte sur la mise en place des outils de modélisation micromécanique permettant d’étudier le comportement de l’argilite du Callovo-Oxfordien. Ce géomatériau poreux est modélisé comme un milieu hétérogène à trois échelles d’espace distinctes. L’échelle microscopique révèle l’hétérogénéité de la phase argileuse sur laquelle s’est appuyé le modèle morphologique synthétisé comme un polycristal poreux. Des prédictions numériques du comportement élasto-plastique et isotrope transverse de la phase d’argile tenant compte d’interactions mécaniques entre des cristaux sont effectuées à l’aide d’une approche incrémentale de Hill. Ensuite, un modèle poroélastique pour matériaux granulaires saturés avec effets d’interface imparfaite est proposé. Sur la base de ce modèle poroélastique et s’appuyant sur le cadre de l’homogénéisation non linéaire, on met en évidence l’impact des interfaces imparfaites de type Mohr-Coulomb cohésif sur le critère de résistance de géomatériaux granulaires. Enfin, nous avons proposé un modèle complet pour la prédiction de la résistance de l’argilite du Callovo-Oxfordien sous l’hypothèse que la matrice argileuse est un matériau poreux avec la phase solide décrite par un critère Drucker-Prager parfaitement plastique. Il est important de noter que le mécanisme de rupture exploré inclut la possibilité d’une concentration de déformation à l’interface de noyau (rigide)-matrice. Ce modèle est analysé en détail et ses prédictions apparaissent tout à fait probantes. / This work focuses on the development of micromechanical modeling tools to study the behavior of the Callovo-Oxfordian argillite. This geomaterial is modeled as a porous heterogeneous medium at three distinct spatial scales. The microscopic scale reveals the heterogeneity of the clay phase on which the morphological model synthesized as a porous polycrystal was based. Numerical predictions of the elastoplastic and transversely isotropic clay phase considering mechanical interactions between the crystals are performed by using an incremental approach. Then, a poroelastic model for saturated granular materials with imperfect interface effects is proposed. On the basis of this poroelastic model and the nonlinear homogenization, we showcase the impact of the cohesive Mohr-Coulomb imperfect interfaces on the strength criterion of granular geomaterials. Finally, we propose a complete model for the prediction of the strength of Callovo-Oxfordian argillite under the assumption that the clay matrix is a porous material with the solid phase described by a perfectly plastic Drucker-Prager criterion. It is important to note that the explored failure mechanism includes the possibility of a strain concentration at the (rigid) inclusion-matrix interface. This model is analyzed in detail and its predictions appear quite convincing.

Ces travaux de thèse s’intéressent à la conception et à la mise en forme d’actionneurs à base de polymères conducteurs électroniques dans l’optique d’un actionnement linéaire à l’air pour une application spatiale. Actuellement, et alors que certaines problématiques récurrentes de légèreté, de flexibilité et de robustesse peuvent être résolues par ces actionneurs, des limitations restreignent encore leurs utilisations dans un environnement spatial pour une déformation linéaire.En premier lieu, nos matériaux composés de réseaux interpénétrés de polymères (RIP) poly (oxyde d’éthylène) (PEO), caoutchouc nitrile (NBR) et de polymère conducteur électronique (PCE) (poly (3,4-éthylènedioxythiophène)) (PEDOT) sont décrits et les différentes caractérisations mécaniques, microscopiques et électrochimiques traditionnelles sont expliquées. Des caractérisations plus spécifiques à un actionnement linéaire ont également été développées.Une étude sur la compatibilité d’actionneurs à base de RIP NBR/PEO et de PEDOT avec un environnement spatial a été réalisée en partenariat avec le CNES. Les conditions auxquelles les échantillons ont été exposés pour simuler un environnement spatial sont des variations de températures importantes, un vide poussé et des radiations gamma. Cette étude a été réalisée sur des actionneurs classiques dont la synthèse et les méthodes de caractérisation sont maîtrisées.Par la suite, nous nous sommes intéressé à la conception d’un actionneur basé sur les mêmes composants qu’un actionneur classique mais permettant une déformation linéaire. Pour cela, un modèle électromécanique a été élaboré en collaboration avec le Pr J. Madden (Vancouver, Canada). Ce modèle permet de déterminer une géométrie adaptée à un actionnement linéaire et d’en optimiser les performances. Un prototype d’actionneur linéaire a donc été synthétisé sur la base de ce modèle.Enfin, la dernière partie a été dédiée à une amélioration des performances de l’actionneur en modifiant la voie de synthèse du PCE. L’électropolymérisation permet en effet de contrôler le type de PCE déposé, sa morphologie ou encore sa quantité. Différents actionneurs à géométrie classique ont alors été réalisés avec du PEDOT électrochimique puis caractérisés. Ces actionneurs ont ensuite été considéré comme candidat potentiel pour constituer une ou plusieurs électrodes de l’actionneur linéaire. / This PhD work deals with the conception and shaping of actuators based on electronic conductive polymers for a linear actuation in open air with an application in space field. Currently, while some recurrent problems of lightness, flexibility and robustness can be resolved by these actuators, limitations still restrict their use in a spatial field providing a linear motion.First, our materials composed of interpenetrating polymer networks (IPN) poly (ethylene oxide) (PEO), nitrile butadiene rubber (NBR) and electronically conductive polymer (ECP) (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) (PEDOT) are described and several mechanical, microscopic and electrochemical characterizations are explained. More particular characterizations have been developed for linear actuators.A study about PEO/NBR/PEDOT based actuator compatibility with space environment have been carried out in partnership with CNES. Samples have been exposed to high temperature variations, a strong vacuum, and gamma radiations to simulate space conditions. This study has been carried out on usual actuator, whose synthesis and characterization technics are mastered.Afterward, the conception of an actuator based on the same compounds as a usual actuator but with linear motion has been studied. To do so, an electromechanical model has been developed with the collaboration of Pr. J. Madden (Vancouver, Canada). This model allows us to determine an adapted geometry for linear motion and to optimize the actuator’s performances. Thus, a prototype of linear actuator has been synthesized based on this model.The last part was dedicated to the improvement of the actuator performances by changing the synthesis of the ECP. Electropolymerization allows us to control what type of ECP is deposited, the morphology or the amount. Several actuators with a usual geometry have been synthesized with electrochemical PEDOT and then they have been characterized. Afterward, those actuators have been used in the model to be part of the potential candidate for the making of a linear actuator.

De nos jours, afin d'améliorer la sécurité routière, de plus en plus de systèmes d'assistance à la conduite, appelé ADAS (Advanced Driver Assistance System) sont embarqués dans les véhicules. Leur augmentation rend le développement des véhicules toujours plus complexes. Pour parer à ces difficultés, dans un premier temps, ma thèse propose l'élaboration d'un simulateur de véhicule, capable d'aider le développeur. Afin de résoudre les problèmes de décisions et de synchronisation, l'état de l'art a été considéré pour choisir une architecture adaptée aux ADAS. En dernier lieu, un algorithme de prise de décision a été développé, pour optimiser l'intégrité du véhicule. Pour modéliser le véhicule, un simulateur émule le comportement planaire de celui-ci et des actionneurs qui agissent sur sa dynamique, tels que le moteur ou les freins. Une fois la base du véhicule réalisée, j'ai concentré mon travail sur les ADAS. Comme actuellement aucune solution concrète n’existe pour la stratégie de décision, afin de choisir l’aide la plus adaptée à la situation, le dernier point traité dans ma thèse a été le développement d'une décision assurant l'intégrité du véhicule. Celle-ci couple un calcul de trajectoire avec un ensemble invariant de Lyapunov, obtenu par un problème d'optimisation avec contraintes sous forme de d'inégalités matricielles bilinéaires. Elle permet d’évaluer l'activation des fonctions et de fournir un avertissement au conducteur dans les situations critiques. Pour illustrer le fonctionnement de cette décision, un exemple de contrôle longitudinal a été choisi, comprenant un régulateur automatique de vitesse et un freinage d'urgence. / Nowadays, to enhance traffic safety, more and more Advance Driver Assistance Systems (ADAS) are embedded in mass-production vehicles. Their increase renders development of vehicles more and more complex, especially to design Electronic and Electric (E/E) architecture, to synchronize the different embedded ADAS and decide which ADAS should be engaged. To cope with E/E architecture issues, my PhD thesis proposes a vehicle simulator, which is able to support architect designers. Then, to solve synchronization and decision problems, ADAS architecture has been chosen, according to the state of the art. Finally, a decision algorithm has been developed to optimise vehicle safety. To model the vehicle, a simulator emulates its plane motion according to embedded actuators acting on dynamic, like engine and brakes. Once the vehicle basis has been performed, I focus my work on ADAS. Because nowadays no generic solution exists to decide which ADAS to engage, last focus of my PhD has been the design of a decision method, optimizing vehicle safety. This latter couples a path-planning witch a Lyapunov invariant set, obtained through optimization problem constraints by bilinear matrix inequality. This strategy enables to assess embedded ADAS-functions and to warn the driver in critical situations. In order to illustrate this former, it has been illustrated with 2 longitudinal functions, a Adaptive Cruise Control and an Emergency Brake.

La thérapie génique est une approche thérapeutique proposant d’utiliser des acides nucléiques (ADN,ARN, oligonucléotides) comme médicament. Les poly(éthylènimine)s linéaire (lPEI) et branchée (bPEI) sont des vecteurs de références pour le transfert de gènes, dans le domaines des polymères cationiques. L’objectif de ces travaux est de modifier la lPEI par des dérivés de la L-histidine-N-acryloyle, la L-arginine-Nacryloyleou le 1-adamantane méthylamine-N-acryloyle, en utilisant la réaction de Michaël. Les études physico-chimiques de ces polymères mettent en évidence le comportement de ces vecteurs en solution aqueuse et tamponnée, dont les effets peuvent avoir une influence non négligeable sur la complexation de l’ADN et le transfert de gène. La poly(éthylènimine-co-éthylènimine-N-éthylamide-N-2(3(3H-imidazol-4-yl) propionate de sodium) (lPEI-N-his) comportant 10 à 20% de greffons histidine a permis d’obtenir d’excellents résultats en transfection in vitro. Ces polymères ont montrés une très faible cytotoxicité sur les différentes lignées cellulaires utilisées pour cette étude. / Gene therapy is a therapeutic approach aiming at introducing corrective genetic materials into a cellin order to alleviate the symptoms of a disease. The linear (lPEI) and branched (bPEI) poly(ethylenimine) arethe gold standard among the polymeric vectors. The aim of this work is to modify the lPEI by N-acryloyl-Lhistidine,N-acryloyl-L-arginine and N-acryloyl-1 adamantane methylamine residue using the Michaelreaction to improve the transfection efficiency of cationic polymers. The physicochemical studies of thesepolymers are undertaken in aqueous and buffer solutions, and a higher buffering property of these polymersis emphasized. The polyplexes formation is found to be influenced by the behaviour of the macromolecules in the buffer solution. Transfection experiments are conducted in vitro, His-lPEI bearing 10 to 20% histidine residues allowed remarkable transfection efficiency (up to 95%) compared to unmodified lPEI. Moreremarkably, this new kind of cationic polymers showed very low cytotoxicity on cell lines.

L’objectif de cette thèse est d’analyser et d’acquérir de nouvelles connaissances sur le comportement de la dynamique de petites échelles des écoulements turbulents et de proposer un nouveau modèle sous-maille non linéaire pour la simulation des grandes échelles de la turbulence. De cette façon, la présente thèse est subdivisée en trois parties principales. Le premier sujet concerne l’analyse des incertitudes statistiques associées aux données de simulation numérique directe pour des écoulements turbulents en canal plan, fournissant une nouvelle quantification physique de ces erreurs. Dans cette analyse, l’erreur de vitesse moyenne est estimée en prenant en compte le tenseur de contrainte de Reynolds et en utilisant l’équation de forces moyennes. Cette analyse est effectuée afin de vérifier la qualité des données statistiques provenant de la simulation numérique directe appliquée dans le présent travail. Deuxièmement, pour comprendre la physique contenue dans l’ensemble du spectre de nombre d’ondes des écoulements turbulents, une analyse du bilan d’énergie cinétique turbulente dans un écoulement de canal plan turbulent complètement développé est réalisée. L’analyse est centrée sur l’influence du nombre de Reynolds sur la cascade spectrale d’énergie et la cascade d’énergie correspondante dans l’espace physique en présence d’inhomogénéité et d’anisotropie. Finalement, nous présentons un nouveau modèle sous-maille non linéaire, conçu pour la simulation des grandes échelles de la turbulence, basé sur un ensemble de tenseurs objectifs. Dans le modèle de fermeture proposé, le tenseur de contrainte à l’échelle sous-maille est fonction du tenseur de la vitesse de déformation et du tenseur de non-persistance de contraintes, où les deux sont des entités cinématiques locales et objectives. Le tenseur non-persistance de contraintes représente la capacité locale du fluide à ne pas être constamment étiré. Pour vérifier la cohérence du modèle proposé, de tests a priori et a posteriori sont effectués en simulant différents écoulements turbulents délimités par de parois. Des comparaisons avec le tenseur de contrainte exact à l’échelle de sous-maille et de données expérimentales ont révélé que l’inclusion de termes non linéaires dans le modèle sous-maille peut conduire à de meilleurs résultats, montrant le potentiel important de la base tensorielle proposée. / The purpose of the present work is to analyze and to provide an enhancement of the knowledge about the subgrid-scale behavior and to propose novel nonlinear subgrid-scale models for large eddy simulations of turbulent fluid flows. In this way, the present thesis is subdivided into three main parts. The first topic is an analysis of the statistical uncertainties associated with direct numerical simulation data for turbulent channel flow, showing a novel physicallybased quantification of these errors. In this analysis, the mean velocity error is estimated by considering the Reynolds stress tensor, and using the balance of mean force equation. This analysis is performed in order to verify the quality of the statistical data coming from the direct numerical simulation applied in the present work. Secondly, seeking to understand the contained physics in the whole wavenumber spectrum of turbulent flows, an analysis of the spectral turbulent kinetic energy budget in fully developed turbulent plane channel flow is performed. The analysis is focused on the influence of the Reynolds number on the spectral cascade of energy and the corresponding energy cascade in physical space in the presence of inhomogeneity and anisotropy. Finally, a novel nonlinear subgrid-scale model for large eddy simulation based on a set of objective tensors is presented. In the proposed closure model, the modeled subgrid-scale stress tensor is a function of the resolved rate-of-strain tensor and the resolved non-persistence-of-straining tensor, where both are local and objective kinematic entities. The non-persistence-of-straining tensor represents the local ability of the fluid to avoid being persistently stretched. To check the consistency of the proposed model, a priori and a posteriori tests are performed by simulating different wall-bounded turbulent flows. Comparisons with the exact subgrid-scale stress tensor and experimental data revealed that the inclusion of nonlinear terms on the subgrid-scale model can significantly increase the accuracy of the results, showing the great potential of the proposed tensorial base.

Le travail présenté dans ce manuscrit se rapporte à la résolution des équations de la magnétohydrodynamique 3D non-linéaire. Il s'inscrit dans le cadre d'un projet qui avait pour objectif de mettre en place un code non linéaire parallélisé capable de s'adapter à des géométries nies complexes, en considérant un domaine de calcul hétérogène composé de conducteurs de propriétés électro-magnétiques différentes et d'isolants. L'apport principal de ce travail a été de mettre en place une formulation numérique permettant de prendre en compte des sauts de perméabilité magnétique au sein du domaine conducteur. Pour cela, une méthode de pénalisation de type Galerkin discontinue a été retenue. Dans ce manuscrit, on trouvera des résultats numériques concernant trois applications distinctes : la génération et l'étude de la propagation d'ondes d'Alfvén dans un conteneur cylindrique ni, l'étude des effets magnétohydrodynamiques dans un disque képlerien et en n une simulation réaliste d'une expérience dynamo (VKS2). L'originalité des simulations proposées concernant ce dernier sujet repose sur le fait qu'elles intègrent des matériaux de perméabilité magnétique élevée présents dans le dispositif expérimental. Bien que le rôle de ce type de matériaux soit bien compris et exploité en magnétostatique depuis longtemps, son impact en magnétohydrodynamique reste à préciser.