Les Systèmes de Tenségrité sont des systèmes innovants dans le domaine du<br />Génie Civil. Leur esthétique est une source d'inspiration nouvelle pour les architectes. Ce<br />sont des systèmes réticulés, spatiaux et en état d'autocontrainte.<br />La première partie de ce manuscrit est l'occasion de présenter les diverses phases de leur<br />conception. La recherche de forme, notamment, amène à rechercher les géométries<br />particulières permettant l'instauration d'un état de sollicitation interne qui va rigidifier le<br />système.<br />La deuxième partie propose, pour une géométrie autocontrainte donnée, de déterminer tous<br />les états d'autocontrainte qui respectent la rigidité unilatérale des câbles. Ces états<br />conformes permettent de mettre en état d'autocontrainte l'ensemble de la structure. Leur<br />influence sur le comportement est évaluée pour réaliser un dimensionnement.<br />La troisième partie est consacrée à une étude de la sensibilité de ces systèmes aux<br />imprécisions de fabrication des éléments. Elle doit permettre, après une étude plus précise<br />de fiabilité, de compléter les Eurocodes pour des systèmes innovants qui n'ont pas été pris en<br />compte dans les règlements. Enfin, une étude de la mise en autocontrainte des systèmes est<br />proposée. Elle montre que l'assemblage des systèmes de tenségrité peut se faire dans une<br />géométrie non-autocontrainte, avec seulement quelques câbles actifs permettant la mise en<br />tension de la structure.

Ce travail de thèse contribue à l'étude acoustique expérimentale des propriétés élastiques des milieux granulaires et de leurs évolutions lentes avec le temps faisant suite à des sollicitations mécaniques. Grâce à un montage expérimental et des protocoles expérimentaux précisément décrits, une étude des caractéristiques acoustiques linéaires et non linéaires d'une tranche de milieu granulaire est réalisée. Des zones fréquentielles caractéristiques de la fonction de transfert acoustique sont identifiées. Dans une zone basse fréquence, les propriétés élastiques du squelette solide (les billes et leurs contacts) régissent le comportement de la fonction de transfert acoustique. A plus hautes fréquences, seuls les paramètres acoustiques du fluide équivalent jouent un rôle. Il est montré que le couplage des modes de propagation au niveau de la détection du signal se manifeste à la transition entre ces zones caractéristiques. Les effets non linéaires d'auto-action et génération d'harmonique 2 dans cette tranche sont analysés pour différentes compacités. L'étude des effets de mémoire d'un échantillon granulaires est réalisée lors de la modification du protocole de compaction (l'amplitude de la sollicitation mécanique change de valeur). Cette modification entraîne des variations soudaines des paramètres élastiques et dissipatifs, linéaires et non linéaires, qui sont interprétées en termes de forces de contacts et distribution de forces de contacts. Pour la première fois, les effets de mémoire sont analysés via l'élasticité du milieu granulaire et non simplement via sa géométrie. Enfin, la relaxation lente des propriétés élastiques, linéaires et non linéaires, est observée suite à une unique sollicitation mécanique, un "tap". L'augmentation du paramètre élastique linéaire, la diminution de l'atténuation linéaire et les diminutions des paramètres non linéaires sont recueillies avec une résolution en temps de l'ordre de la seconde. Les rôles de la température et de l'hygrométrie de l'air ambiant dans les temps caractéristiques de relaxation qui sont de l'ordre de plusieurs minutes sont analysés.

Les structures sandwichs sont largement utilisées dans le domaine de l’aéronautique et de l’espace du fait de leur bon rapport rigidité sur masse. Cependant, leur amortissement doit être amélioré pour le confort des utilisateurs et la durabilité des structures. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’amortissement apporté à une structure sandwich par l’utilisation d’un matériau d’âme récemment développé. Ce matériau est fabriqué à base de fibres de carbone enchevêtrées, réticulées avec de la résine époxy. Le matériau enchevêtré-Réticulé est d’abord étudié seul. Les mesures expérimentales montrent un comportement dépendant de l’amplitude et de l’historique de sollicitation, et indépendant de la fréquence. Un modèle d’hystérésis est développé pour décrire les boucles contrainte-Déformation mesurées. L’étude théorique d’une structure à un degré de liberté permet de détailler l’effet des différentes composantes de ces boucles sur la réponse dynamique. Le matériau est ensuite inclus dans une poutre sandwich. Un modèle de vibrations de poutres sandwichs en flexion est proposé pour inclure un comportement non-Linéaire dissipatif du matériau d’âme. Une étude expérimentale est menée sur des poutres sandwichs, montrant un amortissement très supérieur à celui apporté par un matériau d’âme classique comme le nid d’abeille. Les simulations réalisées avec le modèle de poutre sandwich et le modèle d’hystérésis permettent de bien capturer les phénomènes non-Linéaires observés. A la fin de l’étude, une utilisation mixte d’un matériau d’âme en nid d’abeille et d’un matériau d’âme enchevêtré-Réticulé est proposée afin d’obtenir un bon amortissement pour un faible ajout de masse. / Sandwich structures are widely used in aerospace applications for their very good stiffness to weight properties. However, the damping properties of these structures have to be improved for user comfort and structural durability. The aim of this thesis is to study how the use of a recently developped core material can increase damping in sandwich structures. This material is made with entangled carbon fibres cross-Linked with epoxy resin. The entangled-Cross-Linked material is first studied separately. Experimental measurements show that the behavior depends strongly on strain amplitude and excitation history, while it depends weakly on frequency. A hysteresis model is developed to describe measured stress-Strain loops. A single-Degree-Of-Freedom structure containing the material is studied theoretically to show the effect of the different parts of the hysteresis loops on the steadystateand transient responses. The material is then included in a sandwich beam. A model for the bending vibrations of a sandwich beam is developped to include any nonlinear nonconservative behavior of the core material. Sandwich beams are then studied experimentally, showing a much higher damping than for classical core materials such as honeycomb. Simulations made with the sandwich beam model and the hysteresis loop model capture well the observed nonlinear phenomena. At the end of the study, a mixed use of honeycomb and entangled-Cross-Linked core materials is proposed, in order to obtain a high level of damping without adding much weight to the structure.

Le sujet de cette thèse concerne l'étude de l'influence des incertitudes paramétriques et structurelles sur le comportement d’un SDNE de 1ière espèce défini par l’association d’une fractance et d’un élément I (au sens bond-graph), et ce quel que soit le domaine de la Physique. Le mémoire de thèse comporte deux parties. La première, composée de trois chapitres, présente un caractère théorique et méthodologique, elle s’inscrit dans le cadre de la théorie des systèmes. La seconde comporte deux chapitres qui présentent un caractère applicatif, l’objectif étant d’illustrer dans les domaines de la mécanique et de l’électronique la démarche présentée dans la première partie. / The objective of this thesis is to study the effects of the parametric and structural uncertainties on the behavior of the 1st order fractional dynamic systems. Such systems are defined by the alliance of a fractance and an inductance and can be applied in any physical domain.So, this thesis is divided into two parts. The first part regroups the first three chapters and presents a theoretical and methodological approach for this study whereas the second part contains the remaining two chapters. These chapters represent the applications of the previously shown theory in the mechanical domain (hydropneumatic suspension) and in the electrical domain.

Les travaux réalisés dans ce manuscrit portent sur la fabrication de fibres optiques microstructurées (FOMs) à cœur suspendu en verre de chalcogénures pour la génération de supercontinum (SC) dans l'infrarouge, jusqu'à 6 μm. Dans ce contexte, la composition As2S3 a été sélectionnée pour la fabrication des FOMs destinées aux caractérisations des effets optiques non linéaires. La synthèse sous vide nous a permis de réaliser une fibre As2S3 ayant de très faibles pertes (1-2 dB/m) à 2.9 µm. Nous avons fabriqué des FOMs à cœurs suspendus ayant des diamètres de cœur variant de 1.5 μm à 3,5 μm autorisant la gestion de la dispersion chromatique et le décalage de la longueur d'onde du zéro dispersion vers 2.0-2.5µm. Pour optimiser la génération de SC, nous avons utilisé des sources laser pulsées femtosecondes pour pomper les fibres en régime de dispersion anormale. En parallèle aux mesures expérimentales, nous avons effectué des modélisations numériques basées sur la résolution de l'équation de Schrödinger non linéaire généralisée. Dans le cadre de ce travail, nous avons démontré un SC expérimental étendu sur plus de 2.0 µm dans une FOM As2S3. Cependant, nous avons identifié un phénomène de vieillissement. Grâce à une procédure de protection préventive, nous avons élargi avec succès la bande passante du SC jusqu'à 3.5 µm. Le vieillissement du matériau semble être un facteur limitant qui empêche l’extension du SC dans le domaine IR. C’est donc dans ce contexte que des études portant sur le vieillissement des matériaux ont été réalisées. Au cours de ces travaux on a pu mettre en évidence le vieillissement de l’As2S3 et son impact sur les propriétés chimiques et optiques des FOMs qui en sont issues.Dans une deuxième partie de ce travail, nous avons réussi à fabriquer de nouvelles fibres chalcogénures à base de Ge-S-Se, répondant au recommandations européenne (REACH). / The work reported in this thesis deals with the fabrication of suspended core chalcogenide microstructured optical fibers (MOFs) for supercontinuum generation (SCG) beyond 6 μm. In this context, As2S3-based suspended-core MOFs were fabricated under vacuum, and loss threshold of 1-2 dB/m at 2.9µm were systematically registered. In addition, MOFs were designed with core diameter ranging from 1.5 to 3.5µm, allowing therefore to control the MOF's dispersive properties and to shift corresponding zero dispersion wavelength to 2.0-2.5 µm range. SCG experiments were performed by pumping the fabricated MOFs in their anomalous dispersion regime by means of tunable femtosecond laser source. Simultaneously, numerical simulations were carried out in order to elucidate the non-linear dynamics and their limitations. As part of this work, we have registered a broad SC extended over 2.0 µm on As2S3 MOF. However, we have identified a phenomenon of glass-fiber aging upon exposure to atmospheric conditions. Through a preventive protection procedure based on storage of MOF under dry atmosphere, we have successfully expanded the bandwidth of the SC up to 3.5 µm.The aging phenomenon appears to be a limiting factor which prevents the extension of the SC in the IR region. It is in this context that extensive studies of aging of materials have been conducted. In this work, we were proved the aging process of As2S3 glass system and resulting impact on both chemical and optical properties.In a second part of this work, we succeeded to manufacture new arsenic-free chalcogenide fibers based on Ge-S-Se, responding to European recommendations (REACH).

Le couplage fort entre le transport électronique dans une boîte quantique à un seul niveau et un oscillateur nano-mécanique couplé capacitivement peut conduire à une transition vers un état mécaniquement bistable et bloqué en courant. Son observation est à portée de main dans les expériences de pointe menées sur les nanotubes de carbone. Nous étudions donc la réponse mécanique du système et plus précisément la fonction spectrale de déplacement, la réponse linéaire à une solicitation externe et le comportement pendant le retour à l'équilibre. Nous montrons qu'il existe une relation étroite entre les grandeurs électriques (telles le courant électrique et la fonction spectrale des fluctuations du courant) et mécaniques. Nous constatons qu'en augmentant le couplage électromécanique, les deux fonctions spectrales présentent un pic qui s'élargit et se déplace vers les basses fréquences alors que le temps de déphasage de l'oscillateur se raccourcit. Ces effets sont maximaux à la transition où les non-linéarités dominent la dynamique et sont robustes vis-à-vis de l'effet des fluctuations extérieures et de la dissipation. Ces caractéristiques fortes ouvrent la voie à la détection de la transition vers l'état de blocage du courant dans des dispositifs actuellement étudiées par plusieurs groupes. / The strong coupling between electronic transport in a single-level quantum dot and a capacitively coupled nano-mechanical oscillator may lead to a transition towards a mechanically-bistable and blocked-current state. Its observation is at reach in carbonnanotube state-of-art experiments. Therefore, we investigate the mechanical response of the system, namely the displacement spectral function, the linear response to a driving, and the ring-down behavior, and the electric response, namely the electric current and current spectral function. We show that a close relation between electric and mechanical quantities exists. We find that, by increasing the lectromechanical coupling, the peak in both spectral functions broadens and shifts at low frequencies while the oscillator dephasing time shortens. These effects are maximum at the transition where nonlinearities dominate the dynamics, and are robust towards the effect of external uctuations and dissipation. These strong signatures open the way to detect the blockade transition in devices currently studied by several groups.

Ce travail se concentre sur l'étude de la dynamique des dislocations dans le réseau cristallin et il est découpé en deux parties : la première partie porte sur les mouvements horizontaux d'une chaîne d'atomes en interaction contenant une dislocation. Bien que, la deuxième partie traite de l'accumulation de dislocations formant ce qu'on appelle des murs de dislocations. Dans la première partie, nous considérons une généralisation complètement nonlinéaire des équations de diffusion de réaction discrète également appelée “modèles de Frenkel-Kontorova complètement amortis” qui décrivent la dynamique des défauts cristallins (dislocations) dans un réseau. Nous étudions à la fois : les non-linéarités bistable et monostable. Dans des conditions suffisantes, nous montrons l'existence et l'unicité des ondes progressives pour le cas de non-linéarité bistable. Pour le cas monostable, nous étudions l'existence de la branche des solutions d'ondes progressives pour une non-linéarité Lipschitz général. Nous montrons également que la vitesse minimale est positive et délimitée ci-dessous. Dans cette partie, nous étudions aussi la généralisation du modèle de Frenkel-Kontorova pour laquelle nous pouvons ajouter un paramètre de force motrice. Nous illustrons également, dans ce cas, la variation de la vitesse de propagation des ondes progressives en fonction du paramètre de force. Dans la deuxième partie, nous étudions l'accumulation des dislocations dans les murs de dislocations. Nous montrons en fait la convergence de plusieurs dislocations qui interagissent sur les murs de dislocations. Nous présentons aussi les résultats de quelques expériences numériques qui confirment les résultats théoriques que nous obtenons / This work focuses on the study of the dislocation dynamics in the crystal lattice and it is splitted into two parts : the first part is concerned with the horizontal motion of a chain of interacting atoms containing a dislocation. While, the second part deals with the accumulation of dislocations forming what is known as walls of dislocations. In the first part, we consider a fully nonlinear generalization of the discrete reaction diffusion equations “fully overdamped Frenkel-Kontorova models” that describe the dynamics of crystal defects (dislocations) in a lattice. We study both : the bistable and the monostable non-linearities. Under sufficient conditions, we show the existence and uniqueness of traveling wave solution for the bistable non-linearity case. For the monostable case, we study the existence of branch of traveling waves solutions for general Lipschitz non-linearity. We also prove that the minimal velocity is non-negative and bounded below. In this part, we as well study the generalization of Frenkel-Kontorova model for which we can add a driving force parameter. We also illustrate, in this case, the variation of the velocity of propagation of traveling waves in terms of the parameter force. In the second part, we study the accumulation of dislocations in walls of dislocations. We prove actually the convergence of several interacting dislocations to walls of dislocations. We also present results of some numerical experiments that confirm the theoretical results that we obtain

Cette étude concerne la caractérisation optique non linéaire (NL) principalement d’ordre 3 dans le visible, l’UV et l’IR en régime picoseconde de différents matériaux tels que certains solvants, le niobate de lithium et les nano-feuilles de graphène. Nous présentons d’abord les expressions des susceptibilités NL. Nous décrivons ensuite la technique de caractérisation Z-scan et ses variantes. Nous présentons une nouvelle méthode qui combine les avantages de Z-scan avec ceux de la microscopie en champ sombre. Nous montrons que cette technique d’imagerie, nommée DFZscan (Dark Field Z-scan), peut mesurer les coefficients de réfraction NL en présence d'une forte absorption NL. Les résultats expérimentaux montrent une importante amélioration de la sensibilité. Finalement, nous comparons les réponses NL des solvants les plus utilisés, dont l’eau qui possède la réfraction NL la plus faible. Ce liquide est utilisé pour caractériser la réponse NL d’une suspension de points quantiques de graphène. Grâce à un modèle simple, nous estimons l'indice de réfraction et d’absorption NL d'une nanofeuille de graphène monocouche. Nous étudions également les non linéarités d’ordres supérieurs dans les matériaux liquides (toluène) et solides (LiNbO3) en vue d’applications potentielles pour la génération de la deuxième harmonique et des modulateurs de guides d'ondes. Ces coefficients peuvent intéresser une grande communauté de chercheurs dans des domaines aussi variés que la filamentation, les solitons, le traitement tout optique du signal et les réseaux de télécommunications. / This study concerns the nonlinear (NL) optical characterization mainly of order 3 in the visible, UV and IR in the picosecond regime of different materials such as solvents, lithium niobate and graphene nanosheets. We first present the expressions of NL susceptibilities. We then describe the Z-scan characterization technique and its variants. We present a new method that combines the advantages of Z-scan with those of dark field microscopy. We show that this imaging technique, called DFZ-scan (Dark Field Z-scan), can measure NL refractive coefficients in the presence of high NL absorption. The experimental results show a significant improvement in the sensitivity. Finally, we compare the NL responses of the most commonly used solvents, including water with the lowest NL refraction. This liquid is used to characterize the NL response of a suspension of graphene quantum dots. Using a simple model, we estimate the refractive index and absorption index NL of a single-layer graphene nanosheet. We also studied higher order non-linearities in liquid (toluene) and solid (LiNbO3) materials for potential applications in second harmonic generation and waveguide modulators. These coefficients can be of interest to a large community of researchers in fields as diverse as filamentation, soliton, all-optical signal processing and telecommunications networks.

Pour fabriquer des produits de petites tailles, appelés micro-produits, l'utilisation de systèmes de production de dimensions habituelles conduit à des problèmes difficile à surmonter : coûts d'investissement et de fonctionnement des outils de production et problèmes techniques à cause des éffets d'echelle. Il en résulte une situation non concurrentielle même pour des systèmes automatisés.<br />La solution d'avenir consiste à disposer de systèmes de production dont les dimensions et les coûts sont en rapport avec les produits concernés : c'est le concept de micro-usine (microfactory).<br />L'objectif de cette thèse porte sur la conception et la commande d'une station de micromanipulation dédiée à une micro-usine. Afin d'assurer une flexibilité maximale à la micro-usine, nous proposons d'aborder la problématique de sa conception en développant à son maximum le concept de modularité. Il semble être une clé pour intégrer les spécificités d'un microsystème de production. Cette modularité doit se trouver au niveau de la commande, autant pour les tâches à réaliser que pour le pilotage de la station de micromanipulation.

Ces travaux concernent l'évaluation perceptive de la reproduction sonore. Le but de notre étude est de proposer un protocole permettant la caractérisation perceptive des non-linéarités et des phénomènes de distorsion modifiant le signal reproduit par un système tel qu'une enceinte acoustique. L'élaboration d'un tel protocole nécessite de rassembler de nombreuses enceintes et d'utiliser une méthode d'évaluation adaptée. Nous ne cherchons pas à évaluer la distorsion en terme de qualité globale mais plutôt à estimer les dissemblances perçues entre différentes enceintes distordues afin de révéler, grâce à une analyse multidimensionnelle MDS, les critères sur lesquelles les auditeurs se basent pour les différencier. Dans un premier temps, nous avons utilisé des signaux de synthèse afin de générer des échantillons dont la distorsion est contrôlable. Nous avons ainsi créé un corpus composé de nombreux échantillons distordus simulant ou se rapprochant du fonctionnement d'une enceinte acoustique avec différents types de non-linéarités. Ensuite nous proposons une méthode adaptée à l'évaluation de la dissemblance sur des corpus étendus que nous avons validée à partir de simulations et de tests d'écoute. Enfin, nous avons appliqué cette méthode d'évaluation sur le corpus d'enceintes que nous avons élaboré afin de tester l'utilisation du protocole proposé et de donner quelques résultats préliminaires concernant les dimensions perceptives liées à la distorsion non linéaire. / This work deals with the perceptual evaluation of the sound reproduction. Our aim is to elaborate a protocol allowing to assess the influence of nonlinearities and distortions of a loudspeaker. Such a protocol requires gathering a large set of loudspeakers together with an appropriate method for its evaluation. This study deals with the perceptual evaluation of dissimilarities between different loudspeakers rather than their absolute quality judgements. Thanks to a multidimensional scaling technique, this approach allows to uncover the criteria used by the listeners to differentiate various distorting loudspeakers. First, we used synthesized signals to generate samples of sounds resulting from controlled distortion. Numerous distorded stimuli have been generated that simulate sounds radiated by a loudspeaker. Then, we propose a method suitable for the evaluation of a large set of stimuli. In order to verify its application to the estimation of dissimilarity, simulations and listening tests have been conducted. Finally, this listening test method has been applied to the created set of distorting loudspeakers in order to verify the use of our protocol and provide some preliminaries results concerning the perception of nonlinear distortion.