Cette étude s'inscrit dans la recherche d'une meilleure maîtrise des feux en tunnel à partir d'installations fixes type brouillard d'eau. Ce travail essentiellement expérimental s'est appuyé sur des essais réalisés en réduction d'échelle. Les paramètres d'étude sont : le type de foyer (feu de nappe, bûchers et empilements de palettes), la vitesse de ventilation longitudinale (inférieure ou supérieure à la vitesse critique), le déclenchement ou non d'un système de brouillard d'eau ainsi que la sectorisation de celui-ci. A son terme, cette étude a permis d'analyser les effets de l'aspersion sur la puissance intrinsèque du foyer, la stratification des fumées et la tenabilité thermique dans l'ouvrage. Une discussion sur les stratégies d'application de la ventilation en cas d'incendie en tunnel et son couplage avec l'aspersion a également été menée, montrant une nette amélioration de l'efficacité du brouillard lorsque la vitesse de ventilation est faible, et ce en dépit de l'augmentation de puissance du foyer due à l'effet de confinement de l'ouvrage. De plus, un travail de réflexion et de synthèse sur les relations de similitude à respecter lors d'une étude de ce type en réduction d'échelle a été conduit, que ce soit concernant l'aéraulique, la puissance du foyer ou les caractéristiques du brouillard d'eau. Enfin, une étude annexe sur l'influence d'un brouillard d'eau sur l'opacité des fumées a été réalisée, quantifiant l'extinction optique des fumées chargées en gouttelettes d'eau.

Die Technik der Erweiterten Realität (ER) kann dazu eingesetzt werden, künstliche und natürliche Sinneseindrücke zu einer konsistenten Gesamtwahrnehmung zu verschmelzen. Dabei soll der Nutzer den Eindruck haben, dass die physikalische Welt mit virtuellen Objekten zu einer erweiterten Welt ergänzt wurde. In dieser Erweiterten Welt kann der Nutzer sinnvoll mit den wahrgenommenen Objekten interagieren. In dieser Arbeit wird eine Methode vorgeschlagen, mit der durch den Einsatz der ER-Technik virtuelle Skizzen direkt in die physikalische Welt gezeichnet werden können. Hierzu wird in dieser Abhandlung der Begriff ” dreidimensionale Skizze“ verwendet. Die skizzierte Information soll aber nicht nur zweidimensional, sondern auch dreidimensional repräsentiert werden und somit aus verschiedenen Perspektiven darstellbar sein. Damit man das Objekt aus verschiedenen Perspektiven betrachten kann, braucht man eine dreidimensionale Repräsentation des Objektes. Es handelt sich also nicht um eine zweidimensionale räumliche Skizze eines dreidimensionalen Objektes, sondern um eine dreidimensional repräsentierte Skizze eines räumlichen Objektes. Ein Anwendungsbereich für dreidimensionale Skizzen ist die Erfassung von Lageinformation nach Katastrophen. Die dreidimensionale Skizze soll die zweidimensionale Zeichnung als Lagekarte bzw. Lageskizze ergänzen. Mit Hilfe von Kartenmaterial lassen sich eingesetzte Kräfte, Infrastruktur, gefährdete Objekte, Gefahrenentwicklung, Schäden und Sonstiges in Beziehung bringen. Die bisherigen Verfahren zur Generierung von Skizzen in einer ER-Umgebung sind nicht für den Einsatz beim Katastrophenmanagement geeignet. Es wird deshalb eine neue Methode vorgestellt, mit der Geometrien in die physikalische Welt skizziert werden können und damit während des Einsatzes vor Ort Lageskizzen angefertigt werden können. Es wird gezeigt, wie diese dreidimensionalen Daten mit anderen Informationen in ein Gesamtkonzept zum Wissensmanagement bei Katastrophen integriert werden können. Ein ER-System für ausgedehnte Einsatzgebiete benötigt Sensoren, die für den gesamten Einsatzbereich Position und Orientierung liefern. Für diese Arbeit wird die Position durch ein GPS erfasst und die Orientierung mit einem Inertialnavigationssystem (INS) bestimmt. Die Verschmelzung der Bilder von physikalischer und virtueller Welt erfolgt mithilfe einer Durchsichtdatenbrille oder mithilfe von Bildern einer Videokamera, die mit computergenerierten Bildern überlagert werden. Neben dem mathematischen Modell ist es notwendig die stochastischen Eigenschaften der Komponenten zu kennen. Zur Bestimmung der Genauigkeit des INS wurde eine Methode entwickelt, die das Fehlerverhalten des INS abschätzen kann, ohne dass zusätzliche Geräte zur Bestimmung notwendig sind. Zur Abschätzung der Fehler wird ausgenutzt, dass sich der Sensor um eine feste Achse drehen muss, wenn er auf einer ebenen Oberfläche aufgesetzt und gedreht wird.Die Herausforderung der Kalibrierung der verwendeten Konfiguration besteht darin, dass das mathematische Modell durch nicht-lineare Gleichungssysteme beschrieben wird, die nicht in einem Schritt lösbar sind. Das Gleichungssystem des mathematischen Modells ist eine Erweiterung des Gleichungssystems einer Bündelblockausgleichung. Die Bündelblockausgleichung ist für den Fall der perspektiven Abbildung ein nicht-lineares Gleichungssystem. Da die Konvergenz von Lösungsverfahren für dieses Gleichungssystem von verschiedenen Faktoren abhängen, wie z. B. der Zahl der Unbekannten, der Konfiguration der Aufnahmen, der Wahl der Näherungswerte, werden in der Literatur mehrere verschiedene Lösungsstrategien für die Bündelblockausgleichung vorgeschlagen. Die in dieser Arbeit beschriebene Methode nutzt aus, dass die Konvergenz von der Struktur des mathematischen Modells abhängt. Zur Beschreibung von Strukturübergängen von einem mathematischen Modell in ein anderes wird eine neue Notation vorgeschlagen, die geeignet ist den gesamten Kalibriervorgang formal vollständig darzustellen. Es werden für alle Teilschritte und geschätzten Parameter die erreichbaren Genauigkeiten, die empirisch ermittelt wurden, angegeben. Damit das Gezeichnete in der bewegten Anzeige sichtbar gemacht werden kann, müssen die gemessenen Bildpunkte ständig der Bewegung nachgeführt und in neue Anzeigekoordinatensysteme transformiert werden. Gäbe es für die gemessenen Bildpunkte dreidimensionale Objektkoordinaten, dann wäre die Transformation leicht zu berechnen. Doch anfangs verfügt man lediglich über zweidimensionale Bildkoordinaten. In der Literatur findet man für diese Problemstellung keine Lösungen. Für diese Arbeit wurde deshalb eine Näherungsmethode entwickelt, mit der die Bildpunkte des gezeichneten Gesamtbildes der Bewegung des Benutzers nachgeführt werden können, ohne dass dreidimensionale Koordinaten bekannt sind. Zur Berechnung der dreidimensionalen Koordinaten des Gezeichneten muss die Skizze aus mehreren Perspektiven gezeichnet werden. Im Gegensatz zu vorhandenen Ansätzen können mit der Methode dieser Arbeit polygonale Skizzenelemente berührungsfrei aus der Distanz konstruiert werden. Beim Konstruieren von dreidimensionalen Skizzen werden Polygone im Objektraum beobachtet. Die gemessenen Punkte, die die Polygone beschreiben, liegen nicht mehr in einer Bildebene, da sich der Betrachter während des Skizzierens frei im Raum bewegen können soll. Von mindestens zwei verschiedenen Orten aus zeichnet man mit der Maus Polygonpunkte in die Anzeige. Jede im Bildraum abgetastete Kurve beschreibt eine andere räumliche Kurve im Objektraum. Dabei entsteht ein erster Fehler bei der Diskretisierung der Raumkurve durch die Wahl bestimmter Stützpunkte, die diese Kurve repräsentieren. Eine weitere Art von Fehlern entsteht durch fehlerbehaftete Sensormessungen und Fehler in den Bildpunktkoordinaten. Darüber hinaus wird jedoch ein weit größerer Fehler dadurch verursacht, dass der Zeichner sich nicht mehr genau an die Punkte erinnert, entlang derer er die Kurve skizziert hat, da kein Polygon, das in den physikalischen Raum gezeichnet wird, sich auf den gleichen physikalischen Ort bezieht. Es entstehen also mindestens zwei Bündel von Strahlen und jedes Strahlenbündel beschreibt eine Fläche, auf der eine Vielzahl von Polygonen liegen kann. Durch Minimierung von Polygondistanzen wird der Verlauf der beobachteten Polygone im physikalischen Raum festgelegt. Die vorgeschlagenen Verfahren werden an verschiedenen Beispielen geprüft. Die Ergebnisse der Tests werden diskutiert. Abschließend wird der weitere Entwicklungsbedarf aufgezeigt.

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Drought indices based on monthly precipitation and sometimes temperature are widely used due to their simple calculation with readily available climate data. The portrayal of drought through simple precipitation anomalies or water balances when accounting for temperature may not capture the potentially complex evolution of drought events due to the timing, intensity, and frequency of precipitation events at the daily scale. In this study, we present a new drought index that incorporates a deterministic soil model, HYDRUS-1D, and daily climate data to assess how representative simple drought indices are of soil moisture status in the Southwest. Specifically, we compare our drought index with two widely used drought indices: the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Perception-Evapotranspiration Index (SPEI). Modeled soil moisture output was summed into monthly values for direct comparison between indices. SPI and SPEI proved to be representative of soil moisture status at shallow depths, correlating best at a two-month window. SPI correlated higher with our modeled drought index than SPEI in shallow settings across all study sites. Intense drought events were controlled by the magnitude and frequency of precipitation, with large events creating water surplus and then a slow decay in soil moisture until the next large event. Furthermore, heat map correlations indicate that monitoring drought at depth is dependent upon the previous years monsoon, with the best correlating window growing with distance from monsoon onset. Modeled soil moisture showed volumetric water content increased during monsoon season and remained high through the fall and into the winter months. Higher moisture content increased hydraulic conductivity, priming the soil profile for winter recharge. We believe that the addition of a soil physics based drought index greatly improves drought monitoring conditions for the southwest.

Depuis plusieurs années, l'équipe "Propagation & Imagerie" du Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique UPR CNRS 7051 s'intéresse à la tomographie ultrasonore pour inverser le champ acoustique rayonné par une structure osseuse corticale, i.e. reconstruire une image numérique et paramétrique en coupe transversale 2D de la diaphyse des os longs. Les premiers résultats in vitro sur des échantillons adultes sont très encourageants et pertinents. Aujourd'hui, nous orientons nos travaux vers l'imagerie du tissu osseux chez l'enfant. Les dimensions, la constitution ou encore l'élasticité de ces "plus petits" os se prêtent bien aux approximations et modélisations envisagées. Lors de cette soutenance, je me propose de faire une synthèse des actions passées, présentes et futures sur ce sujet, en exposant l'intérêt de la méthode mais aussi ses limites, en présentant les stratégies mises en oeuvre pour l'inversion (méthodes expérimentales ou numériques basées sur l'approximation de Born et/ou Born distordu, et basées sur l'approximation par des objets canoniques - ICBA). J'exposerai nos travaux sur les développements expérimentaux, sur la propagation dans ces milieux complexes et sur les protocoles d'acquisition et de traitement des signaux que nous avons élaborés.

Cette contribution au domaine de la mécanique des matériaux est relative aux comportements non linéaires, dissipatifs et anisotropes. L'élasticité anisotrope est mesurée, et analysée, sur différent matériaux dont certains sont pulvérulents. En mécanique de l'endommagement, le premier modèle est micro et décrit un réseau de fissures rugueuses et frottantes. Le second est macro et utilise un potentiel non convexe afin de représenter le comportement des matériaux quasi-fragiles, notamment aux états ultimes. Les travaux en plasticité concernent l'effet de distorsion des surfaces de charge tant au niveau théorique qu'expérimental avec la mise au point d'une nouvelle éprouvette bidimensionnelle. Le domaine de la viscoélasticité anisotrope est abordé du point de vue expérimental par la réalisation d'une machine d'essais pour les bois de lutherie et les composites. Enfin la dernière partie décrit un logiciel d'intégration des lois de comportements qui permet au chercheur de visualiser rapidement, et dans différentes bases tensorielles, la réponse d'un modèle à variables internes.

L'étude du comportement des sols fins sollicités en traction a suscité l'intérêt des chercheurs et des ingénieurs pour de nombreuses applications depuis plus d'un demi siècle. Cependant, elle est restée sans issues claires, notamment pour l'identification du comportement des sols en traction pour des états de saturations différentes. La complexité est essentiellement d'origine expérimentale. Cette question est de nouveau posée. Des contributions récentes, assez prometteuses, permettent d'apporter un éclairage nouveau sur ces aspects. Ce travail de recherches s'intègre donc dans cette voie, où l'on cherche à apporter des éléments de réponse quant à la faisabilité et à l'interprétation d'un certain nombre d'essais de laboratoire de traction directe ou indirecte.En se focalisant sur la détermination de la résistance à la traction d'un sol fin à un état de saturation donné, on a réalisé des essais au laboratoire sur un limon (assimilé à un matériau fin), se trouvant sur un site choisi initialement pour héberger un centre de stockage des déchets solides ménagers. La problématique relative à ce type d'application, est liée au fait qu'un tel sol (le limon) est utilisé majoritairement pour la construction de la couche de couverture, et qu'il risque donc d'être fortement sollicité en traction par flexion quand les déchets subissent des tassements. Dans ce but, l'étude expérimentale a été orientée vers des essais de traction indirecte à savoir l'essai de fendage et l'essai de flexion.La complexité d'une telle étude réside, d'une part, dans l'interprétation qu'on peut en faire et, d'autre part, dans le couplage des effets de plusieurs paramètres (liés à la préparation de l'échantillon, les conditions initiales de saturation et de densité des échantillons, les dimensions des éprouvettes, les conditions aux limites associées à ces essais).En faisant une étude paramétrique et une analyse fine de la réponse de ce matériau, via une méthodologie numérique qui nous semble bien appropriée (méthode des éléments distincts, DEM), nous avons apporté des éléments de réponse aux interprétations des essais de traction indirecte. L'approche DEM est appliquée selon une démarche de calibrage des paramètres sur la base des essais de cisaillement au triaxial. On montre que l'essai de fendage ne pourrait pas fournir la résistance à la traction uniaxiale (valeur de référence obtenue numériquement par la DEM par un essai de traction directe) même si l'initiation de la fissure apparaissait au centre. Une telle condition n'est satisfaite que pour un aplatissement de l'éprouvette cylindrique d'un angle au centre de la section par rapport à la génératrice variant de 10° à 12°.D'un autre côté, l'essai de flexion interprété selon le modèle différentiel semble donner une bonne estimation de la résistance à la traction uniaxiale.Dans ce travail de recherches, bien que la démarche numérique par éléments distincts semble dépendre des essais de laboratoire nécessaires au calage, sa potentialité demeure très importante puisque, non seulement elle offre l'opportunité de simuler des essais complexes de laboratoire, mais aussi elle permet d'avoir des outils d'interprétation fiables.

Mes travaux de recherche s'inscrivent dans le domaine de l'évaluation de la performance à partir des modèles d'entreprise. <br />La première originalité de ces travaux a été de considérer la performance à travers la notion d'indicateurs mesurant la performance a posteriori des systèmes en exploitation. <br />La seconde originalité a été de s'appuyer sur les modèles d'entreprise, et notamment le modèle GRAI et les modèles processus pour définir, implanter et agréger les indicateurs. <br />La première partie des travaux s'est orientée vers la définition de systèmes d'indicateur de référence a partir de modèles de référence définis dans des domaines tels que les entreprises en réseau, la production de masse personnalisée, les systèmes intégrés QSE. L'interopérabilité organisationnelle a également été considérée comme une performance pouvant être caractérisée à l'aide de graphes et mesurée entre deux systèmes.<br />Les travaux se sont aussi orientés vers l'analyse de la cohérence des éléments de pilotage d'un système par la formalisation et l'agrégation de la performance tant en exploitation qu'en phase de conception du système.<br />Les travaux futurs ont pour objectifs d'améliorer l'appropriation des systèmes d'indicateurs de performance par les futurs utilisateurs. Ces travaux s'orientent tout d'abord vers une intégration macroscopiques des méthodes existantes, puis vers l'interopérabilité systèmes d'indicateurs et des outils décisionnels support pour permettre la mesure de la performance globale et locale des entreprises en réseau et enfin vers la gestion de l'évolution des entreprises par les modèles basés sur la performance.

Dans bien des domaines industriels, le progrès amène une complexité des systèmes toujours croissante. Les systèmes du génie électrique n'échappent pas à cette règle. Jusqu'à présent la conception de ces systèmes, tout du moins au niveau industriel, repose sur l'expérience antérieurement acquise et principalement la validation expérimentale. Le recours à des architectures distribuées accroît de façon sensible la complexité des systèmes en ajoutant le risque des interactions entre eux. Il faut donc faire une pause afin d'envisager l'évolution des méthodes de conception, non pas en niant le passé mais en s'appuyant plus encore sur la modélisation qui, si elle est bien utilisée, peut s'avérer utile à la fois en analyse et en conception.

Ce travail s'inscrit dans le cadre des études du transfert de spin mesuré sur un domaine ferromagnétique unique. Le monodomaine ferromagnétique est un nanofil unique de Ni ou de Co électrodéposé dans une matrice nanoporeuse. Cette étude cherche à mettre en évidence les propriétés de relaxation des spins des électrons de conduction à l'interface entre le domaine ferromagnétique et le contact normal, en termes d'interaction entre les spins des électrons de conduction et le paramètre d'ordre ferromagnétique. Il s'agit en dernière analyse de mettre en évidence un effet de transfert de spin de type diffusif qui serait une conséquence de cette relaxation. Dans une première approche, une accumulation de spin anisotrope, mettant en jeu l'interaction $s-d$ (ou interaction spin-orbite) est étudiée par le biais du pouvoir thermoélectrique TEP. Un effet TEP dépendant du spin est en effet mis en évidence, qui est restreint à l'interface et qui est anisotrope. Cette contribution est interprétée comme étant l'effet de l'accumulation de spin produit par une relaxation $s-d$. Dans un deuxième temps, l'effet de transfert de spin est étudié par le biais de la susceptibilité thermique de la magnétorésistance d'anisotropie $dR/dT$. On montre que la susceptibilité est due à la susceptibilité de l'aimantation $dM/dT$. Les fluctuations de l'aimantation générées par l'injection de courant fort sont mesurées en termes de variation d'entropie. Une variation de $60\%$ est mesurée pour un courant de l'ordre de $10^{7} A/cm^{2}$. Ces résultats confortent une approche diffusive du transfert de spin.