Ce rapport d'habilitation à diriger des recherches tente de brosser à grands traits, une grande partie de mon travail de recherches et d'enseignements depuis plus d'une quinzaine années sur l'identification de paramètres en dynamique des structures et des matériaux. Il est constitué de sept chapitres dont les cinq premiers concernent ma recherche passée et à venir et dont les deux derniers précisent les enseignements effectués, les stagiaires encadrés ainsi que les références bibliographiques personnelles. Parmi les quatre premiers chapitres traitant de ma recherche passée ou actuelle, le premier donne un aperçu sur la démarche inverse et sur l'identification de paramètres. De façon très réductrice, un problème d'identification de paramètres se ramène à inverser un opérateur mathématique reliant les paramètres inconnus aux données expérimentales. L'ensemble des paramètres intervenant dans le modèle de comportement choisi et l'ensemble des données mesurées sont déterminants pour la résolution du problème d'identification. Le choix du modèle de comportement et de ses paramètres ainsi que le choix du type de données (données brutes, traitées, filtrées, etc) peut être regroupé sous la problématique de la représentation du problème vibratoire inverse. Cette recherche est au coeur de mon travail actuel et fait l'objet des deux chapitres suivants. Plus précisément, le second chapitre s'intéresse à la représentation du phénomène vibratoire étudié et en particulier aux paramètres du modèle de comportement et le troisième chapitre, à la représentation de l'ensemble des données de mesure.<br />Le quatrième chapitre présente quelques techniques<br />d'identification que j'ai étudiées pour identifier les<br />paramètres de comportement suivant les applications traitées.<br />Le cinquième chapitre ouvre quelques perspectives pour la recherche que je souhaiterai entreprendre dans l'avenir.<br />Finalement ce mémoire n'est pas uniquement un<br />rapport de synthèse, encore moins un livre exhaustif sur le sur<br />l'identification de paramètres en vibration inverse. Les questions qui<br />m'ont préoccupé et qui me préoccupent encore sont présentes.

Cette thèse concerne la simulation et la commande d'un biofiltre de dénitrification. Selon que l'on considère ou que l'on néglige la diffusion, des modèles d'EDP paraboliques ou hyperboliques sont considérés. En plus des classiques méthodes des lignes, des approches spécifiques au type d'EDP sont évaluées pour simuler le système. La méthode des caractéristiques s'applique aux systèmes d'EDP hyperboliques. L'analyse modale utilisée pour les systèmes d'EDP paraboliques permet de manipuler un système d'ordre réduit. L'objectif de commande est alors de réduire la concentration en azote en sortie du réacteur sous une certaine limite, en dépit des perturbations externes et des incertitudes du modèle. Deux stratégies de commande sont considérées. Une approche "early lumping" permet la synthèse d'une loi de commande linéaire H2 de type retour de sortie avec observateur. Une approche "late lumping" associe une loi de commande linéarisante un observateur à paramètres distribués.

Le présent travail de thèse porte sur la prédiction des efforts vibratoires transmis à l'interface entre deux structures mécaniques. L'étude relève de la dynamique des structures en basses fréquences et concerne des aspects relatifs à la modélisation de couplages structuraux, notamment en présence de paramètres incertains et d'aspects expérimentaux. Les équipements automobiles actifs sont des sources vibratoires qui agissent sur la structure d'accueil (souvent le châssis) sur laquelle ils sont montés. La maîtrise, a priori, du champ vibratoire (et donc acoustique) de l'assemblage, suppose la prédiction des efforts vibratoires à l'interface équipement/structure d'accueil. Le formalisme utilisé pour décrire le couplage entre sous-systèmes permet d'établir que la recherche, dans des situations pratiques, des efforts appliqués à l'accueil est un problème inverse. Une méthode prédictive des efforts est construite et validée par une mise en œuvre expérimentale. Pour que les efforts vibratoires transmis respectent un gabarit imposé a priori, un problème d'optimisation numérique de l'interface est proposé et résolu. Il sera montré que pour l'interface ainsi optimisée, la dispersion de la norme des efforts transmis est systématiquement plus faible que pour l'interface nominale.

Les machines agricoles doivent être conçues pour être optimales, fiables et résistantes à la rupture par fatigue. L'approche déterministe de la conception ne garantit pas ces exigences, elle est néanmoins traditionnellement appliquée pour la conception de machines agricoles. Cela est dû à la difficulté de modéliser la nature stochastique des forces agissant sur les machines agricoles, en particulier les machines de labour, car elles fonctionnent dans un environnement irrégulier et dans des conditions de fonctionnement variables. Le principal objectif de cette thèse est de développer un cadre général pour la conception de machines agricoles, en intégrant les outils d'optimisation, de fiabilité et de fatigue. En cela, nous visons à proposer une alternative à l'approche déterministe. Tout d'abord, cette thèse propose des méthodes et des modèles pour modéliser la variabilité des forces durant le labour en prenant en compte à la fois la variabilité des paramètres du système de labour et de rupture du sol. Deuxièmement, sur la base des méthodes d'optimisation fiabiliste et d'analyse de la fatigue, nous proposons des méthodologies pour la conception de machines agricoles. Tout au long de la thèse, les approches développées sont appliquées à la conception de la dent d'un chisel.

Dans le modèle standard de cosmologie ΛCDM, environ 72% de la densité d'énergie totale de l'Univers se présente sous la forme d'énergie sombre qui causerait la présente accélération de l'Univers. Parmi les sondes cosmologiques couramment utilisées, l'effet de lentille gravitationnel forte dans les amas est une technique prometteuse fournissant des contraintes orthogonales sur les paramètres cosmologiques. Le programme HFF a permis une amélioration significative de l'estimation de la distribution de masse des amas. Cependant, la modélisation de l'effet de lentille forte dans les amas semble ne pas atteindre la résolution angulaire des observations HST. Cette thèse fournit une meilleure compréhension de l'impact des erreurs systématiques dans la modélisation paramétrique de l'effet de lentille forte dans les amas de galaxies et, donc, sur la détermination des paramètres cosmologiques. Premièrement, j'ai analysé deux amas de galaxies simulés, ayant les mêmes caractéristiques que les amas du programme HFF, Ares et Hera. J'ai utilisé plusieurs estimateurs afin d'évaluer la qualité de nos reconstructions obtenues, permettant de quantifier l'impact des erreurs systématiques dues, au choix des profils de densité et configurations et, ensuite, de la disponibilité d'images multiples dans la détermination de paramètres cosmologiques. Deuxièmement, en utilisant deux amas de galaxies, j'ai testé quatre modèles cosmologiques pour lesquels l'équation d'état de l'énergie sombre, w(z), est paramétrisée en fonction du redshift. J'ai réalisé plusieurs modélisations pour quantifier l'impact des erreurs systématiques liées à la position des images multiples sur les paramètres cosmologiques. / In the standard cosmological model ΛCDM, about 70% of the energy density of the Universe is in the form of a dark energy that would cause the current acceleration of the Universe. Among the extensively used cosmological probes, using strong lensing features in galaxy clusters is a promising technique yielding orthogonal constraints on cosmological parameters. The program HFF has led to a significant improvement of cluster mass estimates. However, strong lensing modelling appears to be still unable to match the HST observations angular resolution.This thesis provides a better understanding of how systematic errors impact the retrieval of cosmological parameters in order to use strong lensing clusters as reliable cosmological probes. Firstly, I have analyzed two simulated HFF-like clusters, Ares and Hera, I use several estimators to assess the goodness of our reconstructions by comparing our multiple models, with the input models. This allows to quantify the impact of systematic errors arising from the choice of different density profiles and configurations and, secondly, from the availability of constraints in the parametric modelling of strong lensing clusters and therefore on the retrieval of cosmological parameters. Secondly, I probe four cosmological models in which the equation of state of dark energy, w(z), is parameterized as a function of redshift using strong lensing features in two galaxy clusters. To quantify how the cosmological constraints are biased due to systematic effects in the strong lensing modelling, I carry out several modelling attempts considering different uncertainties for the multiple images positions.

Le travail de thèse s'inscrit dans la modélisation numérique de l'écoulement des matériaux cimentaires à l'état frais couplée à un outil d'identification des paramètres. Il traite en particulier l'étape de mise en place de l'identification par analyse inverse. D'abord, une analyse de la littérature fait ressortir l'existence d'outils rhéométriques dédiés aux suspensions cimentaires ; le passage des grandeurs macroscopiques à celles locales est faite, soit par le biais de l'utilisation de géométries conventionnelles, soit au moyen de méthodes de calibration. Néanmoins, ces outils ne permettent pas de trouver une signature rhéologique unique pour une même suspension. De plus, les stratégies d'identification des paramètres relatifs aux matériaux cimentaires frais sont peu nombreuses et limitées aux données locales. Ensuite, une stratégie qui consiste à identifier les paramètres d'une loi supposée, directement à partir des mesures macroscopiques simulées (couples, vitesses de rotation imposées au mobile de cisaillement) a été développée et validée en 2D, en discutant notamment de l'efficacité des algorithmes d'optimisation testés (méthode du simplexe et algorithmes génétiques), en fonction du degré de connaissances que l'utilisateur a du matériau. Enfin, la méthode a été appliquée en 3D sur des fluides modèles supposés homogènes. Elle apparaît efficace en fluide pseudo-plastique, notamment par combinaison des algorithmes d'optimisation. Mais il reste des obstacles à lever en fluide visco-plastique, vraisemblablement liés aux outils expérimentaux plutôt qu'à la procédure d'identification elle-même. / The thesis work is part of the numerical modeling of the flow of cementitious materials in the fresh state coupled with an identification procedure of the parameters. It deals in particular with the step of the development of the identification by inverse analysis. First,the literature review reveals the existence of rheometric tools dedicated to cementitious suspensions; The passage from the macroscopic quantities to the local ones is made either by the use of conventional geometries or by means of calibration methods. Nevertheless, these tools do not make it possible to find the expected single rheological signature for a given suspension. In addition, there are few studies reporting strategies for identifying constitutive parameters in the case of fresh cement-based materials and they are limited to local data. Then, a strategy consisting in identifying the parameters of a supposed law, directly on the basis of the simulated macroscopic measurements (torques, rotational speeds imposed on the shearing tool) was developed and validated in 2D, discussing in particular the efficiency Of the optimization algorithms tested (simplex method and genetic algorithms), according to the degree of knowledge that the user has of the material. Finally, the method has been applied in 3D on model fluids, assuming that they are homogeneous. The method appears effective in the case of pseudo-plastic fluid, in particular by combining both optimization algorithms used. But there remain obstacles to overcome in the case of visco-plastic fluids, probably related to the experimental tools rather than to the procedure of identification itself.

La forêt Pyrénéenne comporte une grande richesse en bois dont la qualité est encore très peu étudiée. Une valorisation de ces ressources locales constitue un des enjeux de la filière forêt-bois dans la région afin d'apporter plus de valeur ajoutée et d'accroître les bénéfices de cette filière. C'est dans ce contexte que cette thèse a vu le jour pour découvrir la potentialité des ressources locales et pour comparer leur performance (hêtre des Pyrénées, Douglas et Chêne). A l'heure actuelle, la majorité des entreprises s'imposent une sur-qualité pour améliorer la qualité de surface du bois usiné avant le collage ou avant l'application de la finition. A l'état actuel des connaissances, aucune étude n'a permis de répondre de façon précise à la question suivante : " quelles caractéristiques de l'état de surface donnent une performance acceptable à la finition et au collage ? ". L'objectif principal de ma thèse est donc d'identifier des critères quantitatifs permettant de caractériser l'état de surface du bois usiné en vue d'évaluer sa performance vis-à-vis d'une application donnée, et d'en déduire les conditions de coupe optimales. Deux domaines d'application ont été étudiés : le collage du bois en construction et en menuiserie intérieure, la finition du bois en menuiserie intérieure. Pour mener à bien ces travaux, de nombreux essais ont été réalisés: (i) Usinage du bois chez les industriels en faisant varier les paramètres de rabotage et de ponçage pour obtenir toutes les gammes possibles de qualités de surface et de performances; (ii) Caractérisation des états de surfaces usinées (mesures des paramètres topographiques 3D, des paramètres physico-chimiques et des endommagements anatomiques); (iii) Collage et application de la finition chez les industriels; (iv) Evaluation de la performance au collage (performance à l'adhésion et durabilité du collage), et de la performance à la finition (performance esthétique par analyse des relevés de fibres qui apparaissent après l'application d'un vernis aqueux, la performance à l'adhésion et la durabilité de la finition). Au final, les caractéristiques géométriques, physico-chimiques et anatomiques essentielles que doit avoir une surface usinée pour assurer une performance au collage et à la finition acceptable et durable ont été identifiées. Une modélisation des relations entre les paramètres d'état de surface et les critères de performance pour chaque application a été établie. Les résultats découlant de cette recherche constituent une référence pour les travaux futurs sur la fonctionnalité des surfaces bois usinées. En effet, les modèles établis s'avèrent d'une importance capitale, d'une part pour optimiser l'usinage du bois dans le contexte industriel, et d'autre part pour simuler la performance d'une surface donnée en fonction de ses caractéristiques. En outre, l'étude a permis d'évaluer la performance des ressources locales (hêtre des Pyrénées) par rapport aux essences communément utilisées (chêne et douglas). La thèse présente donc des intérêts multiples dans le développement de la connaissance scientifique et de l'économie régionale. / The Pyrenees forest has significant old-growth but non-valued timber resources. One of the current challenges consists in using those forest resources to generate better added-value and enhance the benefits for the regional wood industry. It was in this context, that this thesis started to discover the potentiality of local resources, and to compare their performance (Pyrenees beech, Douglas fir and Oak). Most wood industries impose an over-quality to improve the surface due to a lack of knowledge on the surface characteristics that would optimize bonding and finishing. To date, no previous scientific research has examined what surfaces characteristics give an acceptable bonding and finishing performance. This study mainly aims to identify quantitative criteria which characterize wood machined surface to evaluate the performance for a given application. Two areas of application were studied: wood bonding for structural and non-structural uses, wood finishing for interior joinery. Several tests were performed to reach the goal: (i) Wood machining processes were carried out using industry machines. The levels of planning and sanding parameters were varied to obtain all possible ranges of surface quality and performances; (ii) Wood machined surfaces were characterized (measurement of 3D topographic surface parameters, physico-chemical parameters and anatomical defects); (iii) Bonding and finishing application were performed in industry; (iv) Bonding performance (adhesion performance, durability), and finishing performance (esthetical performance by analyzing the raised fibers due to the application of waterborne varnish, adhesion performance and durability) were assessed. The essential geometric characteristics required for a machined surface to ensure acceptable bonding and finishing performance were identified. Models that link surface parameters and performance criteria for each application were established. This study represents an essential reference for future research works on the functionality of machined wood surfaces. Indeed, the established models are of paramount importance, on one hand to optimize the cutting of woods in industry, and on the other hand to simulate the performance of a given surface depending on its characteristics. In addition, this study assessed how performant local resources (Pyrenees beech) are relative to other commonly used wood species (Oak and Douglas). Therefore, this PhD thesis has multiple interests in the advancement of scientific knowledge and the development of regional economy.

Notre recherche est une contribution à l’étude des indices acoustiques secondaires des tons lexicaux en mandarin, comparant les données recueillies en parole modale avec celles obtenues en parole chuchotée. Selon la littérature, ces indices devraient se présenter en tant qu’un ensemble d’attributs dans les dimensions acoustiques du spectre, outre que dans la fréquence fondamentale. Nous avons analysé des attributs temporels, des attributs au niveau de l’intensité, des attributs spectraux, ainsi que leur corrélation avec les tons. Les résultats montrent que certains paramètres temporels et la quatrième résonance du spectre sont étroitement liés au ton. Leurs rapports dépendent de la caractéristique intrinsèque de la voyelle qui porte le ton (équivalente de la rime dans notre recherche). / Our research is a contribution to studies on secondary acoustic cues in Mandarin tone identification, by comparing acoustic data collected in modal speech and in whispered speech. According to the literature on the same issue, theses cues could be found in acoustic dimensions other than in the fundamental frequency, as a set of attributes. We have analyzed these attributes in the temporal domain, at the intensity level and in the spectrum, as well as their relations with tones. Our results show that some temporal parameters and the fourth resonance in the spectrum are very closely related to tones. These relations are dependent on the intrinsic characteristics of the vowel that carries the tone (which is equivalent to the rime in our research).

Les bactéries ajustent constamment leur composition moléculaire pour répondre à deschangements environnementaux. Nous nous intéressons aux systèmes de régulation métabolique et génique permettant une telle adaptation, notamment dans le contexte de la diauxie chez Escherichia coli lors de la transition de croissance sur une source de carbone riche, le glucose, à une source plus pauvre, l’acétate. Afin de modéliser de tels réseaux métaboliques, nous utilisons un formalisme cinétique approché appelé linlog et abordons les problèmes ren- contrés lors de l’estimation de paramètres. Ainsi, nous proposons une méthode d’estimationde paramètres à partir de jeux de données incomplets basée sur l’algorithme EM (“Expec- tation Maximization”) et l’appliquons au modèle linlog du métabolisme central du carbone. Nous proposons également une méthode d’analyse d’identifiabilité et de réduction de modèles non identifiables que nous appliquons ensuite sur des jeux de données simulés ou obtenus expérimentalement. Par ailleurs, nous mesurons des profils temporels d’expression de gènes impliqués dans le contrôle de la diauxie et mettons en évidence, à l’aide de modèles cinétiques développés dans ces travaux, l’importance de la contribution de l’état physiologique de la cellule dans la régulation génique. En se confrontant aux défis méthodologiques rencontrés lors du développement de modèles de réseaux métabolique et génique, cette thèse contribue aux efforts futurs portant sur l’intégration de ces deux types de réseaux dans des modèles quantitatifs. / Bacteria manage to constantly adapt their molecular composition to respond to environmentalchanges. We focus on systems of both metabolic and gene regulation that enablesuch type of adaptation, notably in the context of diauxic growth of Escherichia coli, when itshifts from glucose to acetate as a carbon source. To model a metabolic network, we use anapproximate kinetic formalism called linlog and address methodological issues encounteredwhen performing parameter estimation. We propose a maximum-likelihood method basedon Expectation Maximization for parameter estimation from incomplete datasets. We then apply it to the linlog model of central carbon metabolism. We also propose a method foridentifiability analysis and reduction of nonidentifiable models that we then apply to bothsimulated and experimental datasets. Moreover, we monitored gene expression patterns for agene network involved in the control of diauxie and highlight, by means of kinetic models developedin this study, the role of the global physiological state of the cell in regulation of geneexpression. By addressing methodological challenges encountered with models of metabolicand gene networks, this thesis contributes to future efforts integrating both types of networksinto quantitative models

L’allégement des véhicules est un objectif incontournable dans l’industrie automobile. Parmi les voies exploitées par les constructeurs, le déploiement d’alliages d’aluminium pour le pavillon permet un allégement de plusieurs kilogrammes. C’est pourquoi, le procédé de soudo-brasage laser occupe une place de choix pour l’assemblage hétérogène pavillon aluminium/caisse acier. Cependant, en plus des problèmes liés à l’hétérogénéité du joint soudé (formation de composés intermétalliques par exemple), des difficultés inhérentes à la production en grande série émergent : un environnement avec de fortes contraintes industrielles, un niveau de conformité élevé et robuste ainsi qu’une cadence de production imposant des grandes vitesses de soudo-brasage comprises entre 4 et 6 m/min et adaptée à des configurations exploitables industriellement. L’objectif de ce travail de thèse est de conduire une analyse physique et technologique du process de soudo-brasage laser pour un assemblage hétérogène allégé pavillon/caisse. Dans un premier temps, un ensemble d’hypothèses sur l’influence de la physique du procédé, des variables process et de l’environnement d’étude sur la conformité et la reproductibilité de ces assemblages furent établies. Leur validation ensuite a été réalisée par des essais à l’échelle 1 sur une installation laser de production industrielle, prolongée par des analyses de la métallurgie et de la microstructure des assemblages ainsi que d’une simulation numérique du procédé. La physique du procédé en lien avec les paramètres du process de soudo-brasage laser acier/aluminium à haute vitesse a été identifiée. Les variables énergétiques ont montrées un fort impact sur le niveau de conformité atteint ainsi que sur la dispersion des résultats. Celles-ci tendent à influencer fortement les phénomènes physiques mises en jeu et notamment la thermique à l’interface acier/aluminium, impactant directement la formation des composés intermétalliques et leurs microstructures. Différentes tailles de grains ont été observés en fonction des paramètres process, contrôlant ainsi la tenue mécanique des assemblages soudo-brasés. La modulation in fine du cycle thermique de soudo-brasage, piloté par la physique activée du process, permet de discriminer les configurations les plus optimales pour une application industrielle du procédé. / Weight reduction of vehicles is a key objective in the automotive industry. Particularly, the use of aluminum alloys for the roof is one of the most promising path studied by manufacturers to save several kilograms. Therefore, the laser brazing process has a place of choice for assembling heterogeneous aluminum roof / steel body-side. However, in addition to issues related to the heterogeneity of the welded joint (formation of intermetallic compounds, for example), issues related to the mass production emerge: an environment with strong industrial constraints, high and robust levels of compliance, a production rate involving high brazing speeds between 4 and 6 m / min and fitting with industrial configurations. The objective of this thesis is to conduct a physical and technological analysis of laser brazing process in the case of a heterogeneous lightweight roof / body-side assembly. Firstly, a set of assumptions about the influence of the physical process, the process variables and the industrial environment on the compliance and the reproducibility of these assemblies are made. Then, validation was conducted by tests at scale 1 on a laser industrial production set-up, extended by analysis of metallurgy and microstructure of assemblies and a numerical simulation of the process. The link between the physical phenomena of the process and the high speed steel-aluminium brazing process parameters has been identified. Energy variables showed a strong impact on the level of compliance achieved and on the dispersion of results. These variables tend to strongly influence the physical phenomena of the process and especially thermal behaviors at the steel / aluminum interface, directly impacting the formation of intermetallic compounds and their microstructures. Different grain sizes were observed depending on the process parameters, influencing hence the mechanical strength of assemblies. Finally, the modulation of the brazing thermal cycle, driven by the activated physical phenomenon of the process, allows bringing out the most optimal configuration for an industrial application of the process.