Ce est consacré à l’élaboration et à l’étude de mélanges de type polymères/maltènes (MP) et polymères/asphaltes (AMP). Les polymères sont des copolymères à blocs de styrène et de butadiène (SBS) présentant une architecture ramifiée en étoile à quatre branches. Ils ont été partiellement hydrogénés en SBEBS grâce à l’utilisation d’un catalyseur type Ziegler-Natta. Dans les conditions expérimentales utilisées, les analyses physico-chimiques des SBEBS ont clairement montré que l’hydrogénation a été réalisée sans dégradation ni réticulation des chaînes macromoléculaires. Les mélanges, fabriqués sous agitation à l’état fondu, ont ensuite été caractérisés par rhéologie et microscopie de fluorescence. Les résultats obtenus permettent d’établir que : - selon la teneur en copolymère, les AMP présentent soit une morphologie de type émulsion soit une structure de type macroréseau, - les mélanges polymères/maltènes sont des systèmes bi-phasiques constitués par une phase de copolymère gonflé et une phase de maltènes, tandis que les mélanges polymères/asphaltes sont des systèmes tri-phasiques constitués d’une phase de copolymère gonflé, d’une phase de maltènes et d’une phase d’asphaltènes stabilisés par des maltènes. Dans tous les cas, ces effets sont la conséquence directe du gonflement du copolymère dans les mélanges. Cette étude a donc permis d’établir que la microstructure des copolymères a une influence notoire sur leur gonflement et sur les performances rhéologiques des mélanges résultants / A study of maltenes/polymer and asphalt/polymer blends, with two styrene-butadiene-styrene (SBS) polymers with four-branch star-like chain architecture is reported in this work. The employed polymers, with the same overall composition and distribution, were in-situ partially hydrogenated using a Nickel II Ziegler-Natta type catalyst without cross-linking or chain scission reactions. Blends were prepared by a melt mixing procedure and studied by fluorescence microscopy and rheological measurements. Results indicate that maltene/polymers blends are bi-phase heterogeneous systems with swollen polymer-rich and maltenes-rich phases, while asphalt/polymers blends are tri-phase systems with swollen polymer-rich, maltenes-rich and stabilized asphaltenes phases. In both cases, the rheological behavior of blends is mainly affected by the swollen polymer rich phase. It was confirmed that the rheological properties of PMM depend on the molecular characteristics of the copolymer such as the total molecular weight and molecular architecture, which determine the material behavior

Doctor of Philosophy / Department of Civil Engineering / Yacoub M. Najjar / Access to databases after the digital revolutions has become easier because large databases are progressively available. Knowledge discovery in these databases via intelligent data analysis technology is a relatively young and interdisciplinary field. In engineering applications, there is a demand for turning low-level data-based knowledge into a high-level type knowledge via the use of various data analysis methods. The main reason for this demand is that collecting and analyzing databases can be expensive and time consuming. In cases where experimental or empirical data are already available, prediction models can be used to characterize the desired engineering phenomena and/or eliminate unnecessary future experiments and their associated costs. Phenomena characterization, based on available databases, has been utilized via Artificial Neural Networks (ANNs) for more than two decades. However, there is a need to introduce new paradigms to improve the reliability of the available ANN models and optimize their predictions through a hybrid decision system. In this study, a new set of ANN modeling approaches/paradigms along with a new method to tackle partially missing data (Query method) are introduced for this purpose. The potential use of these methods via a hybrid decision making system is examined by utilizing seven available databases which are obtained from civil engineering applications. Overall, the new proposed approaches have shown notable prediction accuracy improvements on the seven databases in terms of quantified statistical accuracy measures. The proposed new methods are capable in effectively characterizing the general behavior of a specific engineering/scientific phenomenon and can be collectively used to optimize predictions with a reasonable degree of accuracy. The utilization of the proposed hybrid decision making system (HDMS) via an Excel-based environment can easily be utilized by the end user, to any available data-rich database, without the need for any excessive type of training.

Nesta tese são propostas duas distribuições discretas: COM-Poisson correlacionada (CPC) e COM-Poisson generalizada parcialmente correlacionada (CPGPC). Também foram propostos modelos de regressão para a distribuição Poisson generalizada parcialmente correlacionada (PGPC) (proposto por Luceño (1995)). Calculamos a função massa de probabilidade (fmp) para todas as distribuições com duas parametrizações. As distribuições foram construídas usando a mesma expansão feita por (Luceño, 1995) na construção da distribuição Poisson generalizada parcialmente correlacionada. A distribuição CPC(l;f;r) é a mesma expansão da distribuição COM-Poisson zero inflacionada ZICMP(m;f;r). Para a distribuição CPGPC(l;f;r;L;K) foi determinada a função característica, função geradora de probabilidade, momentos e a estimação pelo método de máxima verossimilhança para as duas parametrizações. Fizemos a fmp, quantil e gerador de números aleatórios das distribuições citadas no programa R. / In this thesis two discrete distributions are proposed: Correlated COM-Poisson (CPC) and Generalized partially correlated COM-Poisson (CPGPC). We have also proposed regression models for the Generalized partially correlated Poisson distribution (PGPC) (proposed by Luceño (1995)). We calculated the probability mass function for all distributions with two parametrizations. The distributions were constructed using the same expansion made by Luceño (1995) in the construction of the correlated generalized Poisson distribution. The CPC(l;f;r) Correlated COM-Poisson distribution is the same expansion of the zero-inflated COM-Poisson distribution ZICMP(m;f;r). For the CPGPC(l;f;r;L;K) Generalized partially correlated COM-Poisson distribution, the characteristic function, probability-generating function, moments, and the maximum likelihood estimation for the two parametrizations were determined. We performed the probability mass function, quantile and random number generator of the distributions quoted in program R.

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont relatifs à la conception et au développement d’antennes basées sur les structures artificielles – métamatériaux. La première antenne conçue et réalisée est une antenne bi-fonction en bande L (~1GHz) (GPS et DME) à diversité de bande/de polarisation, destinée aux applications aéronautiques. Ces travaux rentrent dans le cadre du projet MSIE (pôle de compétitivité ASTHEC) pour lequel notre LEME a été très actif. Les partenaires industriels de ce projet sont EADS/IW, Dassault aviation, INEO-Défense, SATIMO. Les résultats montrent la faisabilité d’une antenne unique pouvant avoir simultanément deux fonctions avec une diversité de polarisation et de bande spectrale. L’utilisation des métamatériaux a permis en particulier le maintien de la polarisation circulaire de l’antenne GPS -L1 à L5. La fonction DME a été consolidée avec le maintien de son gain. La seconde antenne est une antenne cavité Fabry-Pérot mettant en œuvre une structure partiellement réfléchissante double couche. Nous avons démontré le phénomène physique d’inversion de la phase du coefficient de réflexion de la PRS. Nous avons obtenu un gradient positif de phase sur une bande de 5 GHz autour de 80GHz. Grace à ce profil nouveau de la phase obtenu par la structure métamatériau PRS, on dispose d’une avance linéaire de la phase qui compense le retard du à la cavité Fabry-Pérot. Ainsi on maintient les conditions de résonance de la cavité sur une large bande, 5GHz. Nous démontrons, que la mise en œuvre de cette structure aux caractéristiques inédites permet de réaliser une antenne cavité ultra-directive sur une très large bande spectrale de 5GHz. Les performances atteintes sont une directivité de 35 à 40dBi sur 5 GHz, une adaptation parfaite (gain ~ directivité) avec très peu de sources primaires. L’antenne est compacte avec une hauteur totale inférieure au 10mm (connecteur compris) et une surface de 100mmx100mm. / The work presented in this manuscript is related to the design and development of antennas based on artificial structures - metamaterials. The first designed and built antenna is a GPS and DME dual-function in the L (~ 1GHz). It is an antenna designed with polarization and spectral diversities for aeronautical applications. The work is within the MSIE project of ASTHEC cluster for which our laboratory (LEME) was very active. The industrial partners of the project are EADS/IW, Dassault Aviation, INEO-Defense SATIMO. The results show the feasibility of a single antenna having simultaneously two functions with a diversity of polarization and spectral band. The use of metamaterials enabled in particular the preservation of circular polarization of the GPS antenna on the bands ranging from L1 to L2. The DME function was consolidated with the same gain.The second antenna is an antenna Fabry-Perot cavity employing a partially reflective structure (PRS) Double-layer. We have demonstrated by numerical simulation and experimental characterization, the physical phenomenon of inversion phase of the reflection coefficient PRS. We obtain a positive gradient of the phase over a broad band of 5 GHz around 80GHz. Thanks to this new profile obtained by the PRS metamaterial structure, it has a linear advance of the phase which compensates for the delay of the Fabry-Perot cavity. Thus the cavity resonance conditions are maintained over a wide band, 5GHz. We demonstrate that the implementation of this structure with unique features allows a highly directive antenna cavity over a very wide spectral band 5GHz. The performance are a directivity of 35-40 dBi over 5 GHz, a perfect adaptation (gain ~ directivity) with very few primary sources.

[pt] O presente trabalho tem como finalidade avaliar os diferentes modelos de mistura para o cálculo da combustão de reagentes pré- misturados utilizando a abordagem de Reator Parcialmente Misturado (PaSR). Os modelos de mistura considerados neste trabalho foram os modelos IEM estendido, Langevin e Langevin estendido. Investiga-se aqui o grau de mistura previsto por tais modelos e sua influência sobre as propriedades termoquímicas em um processo de combustão. A primeira parte deste trabalho consiste na apresentação e avaliação destes modelos de mistura, considerando-se um campo escalar inerte em presença de um campo turbulento homogêneo e isotrópico. Uma vez que estes modelos de mistura envolvem formulações do tipo estocástico, sua implementação foi realizada utilizando o método de Monte Carlo, mediante a utilização de esquemas numéricos adequados à resolução de equações diferenciais estocásticas. Assim, estuda-se a evolução da Função Densidade de Probabilidade (PDF) e das principais propriedades do campo escalar para cada modelo implementado. Os resultados obtidos também são comparados com simulação numérica direta e com resultados analáticos disponsáveis. Um ótimo acordo em termos qualitativos e quantitativos é obtido. A segunda parte deste trabalho utiliza estes modelos para o estudo numérico de um PaSR no qual são modelados os processos difusivos e reativos presentes durante a combustão. O PaSR é usado para avaliar a influência dos modelos de mistura nas propriedades termoquímicas da mistura em uma situação de combustão de tipo pré-misturada, que é modelada utilizando-se uma variável de progresso de uma reação. Os resultados obtidos com os diferentes modelos de mistura são comparados para diferentes regimes de funcionamento do PaSR, mostrando que, em situações de mistura rápida e reação intensa, os diferentes modelos apresentam resultados similares. Porém, nos casos de mistura lenta e reação moderada, discrepancias importantes são observadas entre os resultados dos modelos; as quais atingem até 65% para o valor médio da variável de progresso da reação. / [en] The present work evaluates several mixing models for the prediction of premixed combustion in a Partially Stirred Reactor (PaSR). The models considered in this work were the extended IEM, Langevin and extended Langevin models. The degree of mixing and its influence on the termochemical properties in a combustion process are investigated here. The first part of this work consists on the presentation and the assesment of these mixing models in which a single scalar field was considered in presence of a homogeneous and isotropic turbulent field. Since these mixing models involve stochastic terms, their implementation is performed by the Monte Carlo method using numerical schemes which solve the corresponding Stochastic Differential Equations (SDE). The evolution of the Probability Density Function (PDF) and the main properties for a single scalar field are studied for each mixing model. The numerical results are compared with Direct Numerical Simulation and available analytical results. Excellent qualitative and quantitative agreements are obtained. In the second part of this work, mixing models are used for numerical simulation of a PaSR where the diffusive and reactive processes occur. The PaSR is used to assess the mixing model influence on the termochemical properties of the mixture in a premixed combustion process, which is modeled using a reaction progress variable. The results obtained with the different mixing models are compared in several operating regimes of the PaSR, showing that when mixing is fast and reaction is intense, the different models lead to similar results. However, when mixing is slow and reaction is weak, important discrepancies are observed between the model results, which reach 65%, as far as the averaged reaction progress variable is concerned

O objetivo principal deste trabalho é apresentar um modelo de análise probabilística do comportamento ao longo do tempo de estruturas de concreto. Para isso, é realizada a análise probabilística em conjunto com análise numérica. A análise numérica é realizada através de um programa computacional, baseado no método dos elementos finitos, que considera o comportamento não-linear e dependente do tempo dos materiais, assim como o processo evolutivo da construção. Para determinar o efeito das incertezas dos parâmetros é realizada uma análise probabilística, utilizando o método de amostragem por hipercubo latino. O modelo apresentado pode ser aplicado para a análise probabilística do comportamento ao longo do tempo das estruturas de concreto em geral. No entanto, foi aplicado na análise das flechas diferidas de lajes pré-moldadas formadas por vigotas com armação treliçada. Com esta análise, pôde-se propor um coeficiente multiplicador das flechas imediatas para a avaliação das flechas diferidas no tempo. O coeficiente multiplicador obtido para as lajes pré-moldadas formadas por vigotas com armação treliçada pode alcançar valores muito superiores ao fator 'alfa'f recomendado pela NBR 6118 (2003) para o caso de vigas de concreto armado. / The goal of this research is to present a probabilistic analysis model of the long-term behavior of concrete structures. For that, the probabilistic analysis is carried out together with numerical analysis. The numerical analysis is carried out using a software based on the finite element method that takes into account the nonlinear and time dependent behavior of the materials, as well as the evolutionary construction process. A probabilistic analysis is carried out in order to determine the effects of the uncertainties of the parameters, using latin hypercube sampling method. The presented model can be applied in the probabilistic analysis of the long-term behavior of concrete structures in general. However, it was applied in the analysis of the long-term deflections of precast slabs made by joist with lattice reinforcement. By this analysis, a multiplier coefficient of immediate deflections to evaluate long-term deflections could be proposed. The multiplier coefficient obtained for precast slabs made by joist with lattice reinforcement can reach values much higher than the factor 'alfa'f recommended by NBR 6118 (2003) for the case of reinforced concrete beams.

Nesta dissertação apresentamos métodos de diagnóstico em modelos semiparamétricos sob erros normais, em especial os modelos semiparamétricos com uma variável explicativa não paramétrica, conhecidos como modelos lineares parciais. São utilizados splines cúbicos para o ajuste da variável resposta e são aplicadas funções de verossimilhança penalizadas para a obtenção dos estimadores de máxima verossimilhança com os respectivos erros padrão aproximados. São derivadas também as propriedades da matriz hat para esse tipo de modelo, com o objetivo de utilizá-la como ferramenta na análise de diagnóstico. Gráficos normais de probabilidade com envelope gerado também foram adaptados para avaliar a adequabilidade do modelo. Finalmente, são apresentados dois exemplos ilustrativos em que os ajustes são comparados com modelos lineares normais usuais, tanto no contexto do modelo aditivo normal simples como no contexto do modelo linear parcial. / In this master dissertation we present diagnostic methods in semiparametric models under normal errors, specially in semiparametric models with one nonparametric explanatory variable, also known as partial linear model. We use cubic splines for the nonparametric fitting, and penalized likelihood functions are applied for obtaining maximum likelihood estimators with their respective approximate standard errors. The properties of the hat matrix are also derived for this kind of model, aiming to use it as a tool for diagnostic analysis. Normal probability plots with simulated envelope graphs were also adapted to evaluate the model suitability. Finally, two illustrative examples are presented, in which the fits are compared with usual normal linear models, such as simple normal additive and partially linear models.

Neste trabalho estudamos relações entre expoente de Lyapunov e continuidade absoluta da folheação central para difeomorfismos parcialmente hiperbólicos conservativos de \'T POT. 3\'. Sobre tal tema, provamos que tipicamente (\'C POT. 1\' aberto e \'C POT. 2\' denso) os difeomorfismos parcialmente hiperbólicos, conservativos de classe \'C POT. 2\' , do toro \'T POT. 3\', apresentam folheação central não absolutamente contínua. Desta maneira, respondemos positivamente uma pergunta proposta em [20]. Também neste trabalho, estudamos entropia topológica para Sistema Iterado de Funções. Neste contexto, damos uma nova demonstração para uma conjectura proposta em [14] e provada primeiramente em [15]. Apresentamos um método geométrico que nos permite calcular entropia para transformações de \'S POT. 1\', como em [15]. Além de disso o método apresentado se verifica para casos mais gerais, como por exemplo: transformações não comutativas / In this work we study relations between Lyapunov exponents, absolute continuity of center foliation for conservative partially hyperbolic diffeomorphisms of \'T POT. 3\'. About this theme, (on a \'C POT. 1\' open and \'C POT. 2\'dense set) of conservative partially hyperbolic \'C POT. 2\' diffeomorphisms of the 3-torus presents non absolutely continuous center foliation. So, we answer positively a question proposed in [20]. Also in this work, we study topological entropy for Iterated Functions Systems. In this setting, we give a proof for a conjecture proposed in [14] and firstly proved in [15]. We present a geometrical method that allows us to calcule the entropy for transformations of \'S POT. 1\', like in [15]. Furthermore this method holds for more general cases, for example: non commutative transformations

A análise de texturas dinâmicas tem se apresentado como uma área de pesquisa crescente e em potencial nos últimos anos em visão computacional. As texturas dinâmicas são sequências de imagens de textura (i.e. vídeo) que representam objetos dinâmicos. Exemplos de texturas dinâmicas são: evolução de colônia de bactérias, crescimento de tecidos do corpo humano, escada rolante em movimento, cachoeiras, fumaça, processo de corrosão de metal, entre outros. Apesar de existirem pesquisas relacionadas com o tema e de resultados promissores, a maioria dos métodos da literatura possui limitações. Além disso, em muitos casos as texturas dinâmicas são resultado de fenômenos complexos, tornando a tarefa de caracterização um desafio ainda maior. Esse cenário requer o desenvolvimento de um paradigma de métodos baseados em complexidade. A complexidade pode ser compreendida como uma medida de irregularidade das texturas dinâmicas, permitindo medir a estrutura dos pixels e quantificar os aspectos espaciais e temporais. Neste contexto, o objetivo deste mestrado é estudar e desenvolver métodos para caracterização de texturas dinâmicas baseado em metodologias de complexidade advindas da área de sistemas complexos. Em particular, duas metodologias já utilizadas em problemas de visão computacional são consideradas: redes complexas e caminhada determinística parcialmente auto-repulsiva. A partir dessas metodologias, três métodos de caracterização de texturas dinâmicas foram desenvolvidos: (i) baseado em difusão em redes - (ii) baseado em caminhada determinística parcialmente auto-repulsiva - (iii) baseado em redes geradas por caminhada determinística parcialmente auto-repulsiva. Os métodos desenvolvidos foram aplicados em problemas de nanotecnologia e tráfego de veículos, apresentando resultados potenciais e contribuindo para o desenvolvimento de ambas áreas. / Dynamic texture analysis has been an area of research increasing and in potential in recent years in computer vision. Dynamic textures are sequences of texture images (i.e. video) that represent dynamic objects. Examples of dynamic textures are: evolution of the colony of bacteria, growth of body tissues, moving escalator, waterfalls, smoke, process of metal corrosion, among others. Although there are researches related to the topic and promising results, most literature methods have limitations. Moreover, in many cases the dynamic textures are the result of complex phenomena, making a characterization task even more challenging. This scenario requires the development of a paradigm of methods based on complexity. The complexity can be understood as a measure of irregularity of the dynamic textures, allowing to measure the structure of the pixels and to quantify the spatial and temporal aspects. In this context, this masters aims to study and develop methods for the characterization of dynamic textures based on methodologies of complexity from the area of complex systems. In particular, two methodologies already used in computer vision problems are considered: complex networks and deterministic walk partially self-repulsive. Based on these methodologies, three methods of characterization of dynamic textures were developed: (i) based on diffusion in networks - (ii) based on deterministic walk partially self-repulsive - (iii) based on networks generated by deterministic walk partially self-repulsive. The developed methods were applied in problems of nanotechnology and vehicle traffic, presenting potencial results and contribuing to the development of both areas.

O objetivo principal desse trabalho é investigar a aplicação de cerâmica á base de Zirconia em ferramentas de corte na usinagem de aço temperado (VND) utilizando um torno de ultraprecisão. Foram analisados dois tipos de composições de cerâmicas com estrutura cristalina diferentes, sendo elas: monoclínica e tetragonal. A diferença destas estruturas é devido à adição de Ytria. A fase monoclínica não contém Ytria em sua composição, enquanto, a fase tetragonal é obtida com Ytria (\'Y IND.3\') (chamada zirconia parcialmente estabilizada com Ytria). A fase tetragonal apresenta uma resistência elevada ao impacto junto com alta dureza (1800 kgf/\'MM POT.2\') quando comparada com a fase monoclínica que apresenta alta dureza mas menor tenacidade. Devido a este fato, esses materiais têm chamado à atenção dos pesquisadores para a usinagem de aços endurecidos. A geração de superfície é influenciada por diversos fatores, sendo eles: material peça, condições de corte, erros macro geométrico, erros de micro geometricos e do estado da aresta da ferramenta. Na usinagem de ultraprecisão a alta rigidez e vibração/trepidação máquina ferramenta é usada para evitar erros de micro geometria e macro geometria que conseqüentemente são transferidos para superfície da peça. Neste trabalho, devido ao fato de se usar um torno de ultraprecisão é possível afirmar que o perfil da rugosidade é gerado pela replicação do perfil da aresta da ferramenta de corte para a superfície da peça. A rugosidade da superfície foi medida com um perfilometro óptico com resolução de 0,1 nm. Os resultados mostraram que a rugosidade da superfície obtida após os testes de usinagem com as ferramantas de cerâmicas chegou á valores em torno de 0,140 microns, o que equivale ao acabamento com processo de retificação. Outro aspecto importante refere-se ao desgaste das ferramentas que, conseqüentemente, tem uma grande influência nos resultados obtidos. As ferramentas de corte foram analisadas antes e depois da usinagem por microscópio eletrônico de varredura. Verificou-se que as ferramentas de corte na fase tetragonal apresentaram desgaste do tipo cratera na aresta da ferramenta enquanto a aresta da ferramenta monoclínica apresentou desgaste do tipo lascamento. / The main objective of this work is to investigate the application of a ceramic composite of Alumina-Zirconia cutting tools inserts in the machining of hardened steel (VND) in an ultraprecision lathe. Two different ceramic compositions with different crystalline structure were tested, to know: monoclinic and tetragonal. The difference in these structures is due the addition of Yttrium. The monoclinic phase has no Yttrium in its composition while the tetragonal phase is obtained with Ytrium (\'Y IND.3\') (named partially stabilized zirconium). The tetragonal phase presents a high impact toughness along with high hardness (1800 kgf/\'MM POT.2\') when compared to the monoclinic phase which presents high hardness but lower toughness. Due to this fact, these materials have draw attention of researchers in the field of machining of hardened steels. The surface generation is influenced by several factors, to know: workpiece material, cutting conditions, macro geometry errors, micro geometry errors and the sharpness of the cutting edge. In ultraprecision machining, a high stiffness and chatter/vibration free machine tool is used in order to avoid common macro and micro geometry errors replicated into the workpiece surface. In this case, it is possible to assert that the roughness profile is generated by the replication of the cutting tool edge profile to the workpiece surface. The surface roughness was measured by an optical profiler with resolution of 0,1 nm. The results showed that the surface roughness obtained after machining tests with these ceramic inserts were in the range of 0,140 micrometers, which is in the same range of roughness obtained by the grinding process. Another important aspect refers to the wear of the ceramic inserts which has direct influence in the performance as a cutting tool material. The cutting inserts were evaluated before and after machining by scanning electron microscope. It was found that the tetragonal phase cutting tools presented crater wear on the rake face while the monoclinic phase presented cutting edge chipping as the main main type of wear.