Les structures sandwich sont des structures légères composées de deux peaux superficielles minces, relativement denses, à haute résistance qui sont collées de part et d'autre d'une âme, épaisse, de faible densité telle que les mousses ou nids d'abeilles. Les matériaux sandwich à peau composite renforcée de fibres plastiques et à cœur en matériaux polymère représentent aujourd'hui une classe importante des matériaux structuraux légers dans de nombreux domaines de l'ingénierie tels que l'aéronautique et l'aérospatiale, l'automobile et les structures marines. Toutefois, certaines de ces structures sandwich ont des capacités d'absorption d'énergie très limitées. Cette limitation devient critique lorsque ces structures sont susceptibles d'être soumises à un impact. L'endommagement par impact dans le cas de structures sandwich peut être dû, notamment, à des chutes d'outils, des vols de débris sur piste d'atterrissage, des chocs à oiseaux, des averses de grêles ou des impacts balistiques.Les résines utilisées en tant que matrice dans le cas des sandwiches à peaux en composites stratifiés sont généralement des résines thermodurcissables comme les résines époxy. En raison de la nature fragile de la matrice, même la présence d'un léger délaminage interne se propage essentiellement à angle droit par rapport à la contrainte de compression appliquée ayant alors des résultats désastreux pour la structure sandwich. Une des solutions proposées est alors la modification des résines thermodurcissables avec l'ajout de particules organiques et inorganiques de taille nanométrique. Une nouvelle méthode de synthèse de copolymères par blocs qui s'auto-assemblent à l'échelle nanométrique permettrait de réduire sensiblement les problèmes liés à la dispersion des nanoparticules.L'objectif de ce travail est d'étudier et de mieux comprendre l'amélioration de la résistance à l'impact des panneaux sandwich à peau en stratifiés composites grâce à l'ajout de copolymère tribloc (Nanostrength®) dans la matrice Epoxy du composite Fibres/Epoxy. L'effet des nanoparticules sur les performances mécaniques des panneaux sandwich à peau Kevlar/Epoxy ou Verre/Epoxy et âme en mousse Rohacell® sera investigué : pour cela une comparaison des résultats entre résine pure et résine modifiée par l'ajout de 10% de Nanostrength sera effectuée en utilisant des essais expérimentaux et une modélisation numérique. Ce travail portera sur deux types de chargement d'impact différents ; des impacts à faible vitesse dont l'angle d'incidence est normal à la surface de l'échantillon et des impacts à faible vitesse et à trajectoire parabolique. Un dispositif d'impact tridimensionnel adossé à un hexapode de mouvement a été développé pour étudier la réponse mécanique d'un panneau sandwich soumis à une trajectoire parabolique.La méthode des éléments finis est un moyen largement usité pour étudier l'impact sur les structures et notamment les structures sandwich. Un modèle LS-Dyna a été développé pour la simulation de l'impact normal sur plaque de composites stratifiés et sur plaques sandwich Kevlar/Epoxy – mousse Rohacell®. Une loi de comportement basée sur la mécanique de l'endommagement, disponible dans la bibliothèque de modèles matériaux proposés par LS-Dyna et dénommé « Laminated Composite Fabric » (MAT58) a été utilisée pour représenter le comportement des plaques composites. Les paramètres d'entrée du modèle MAT58 ont été obtenus par combinaison d'essais et études paramétriques. Le modèle « CRUSHABLE FOAM » (MAT63) a été utilisé pour le cœur. Le modèle macroscopique avec une loi de comportement phénoménologique est capable de simuler la réponse macroscopique de composites stratifiés et plaques sandwich soumis à des impacts de faible vitesse.On peut souligner que le développement de panneaux sandwich à matrice renforcée de copolymère tribloc est un domaine prometteur de l'étude. / Sandwich structures are lightweight structures composed of two thin, relatively dense, high strength facesheets that are glued on either side of a thick, low density core, such as foams or honeycombs. Sandwich panels with fibre reinforced plastic skins and core of polymer foam represent an important class of lightweight structural materials in many areas of such as aeronautics and aerospace, automotive and marine structures. However, some of these sandwich structures have very limited energy absorption capacity. This limitation becomes critical because these structures are susceptible to be subjected to impact. The impact damage in the case of sandwich structures may be due, in particular, to dropped tools, flights debris, bird strike, hailstorms or ballistic impacts.The resins used as the matrix in the case of sandwich panels with laminated composite facesheets are usually thermosetting resins such as epoxy resins. Due to the fragile nature of the matrix, the presence of even a slight internal delamination spreads at right angles to the applied compressive stress with disastrous results for the sandwich structure. One of the proposed solutions is the modification of the thermosetting resins with the addition of organic and inorganic particles of nanometric size. A new method of synthesis of block copolymers that self-assemble at the nanoscale would substantially reduce the problems associated with the dispersion of nanoparticles.The objective of this work is to study and better understand the improvement of impact resistance of sandwich panels with skin laminates with the addition of tri-block copolymer (Nanostrength®) in the epoxy matrix of fibre / epoxy composite. The effect of nanoparticles on the mechanical performance of the sandwich Kevlar / epoxy or glass / epoxy facesheets and Rohacell® foam core panels will be investigated by comparing the results between pure resin and resin modified by the addition of 10% Nanostrength performed using experimental testing and numerical modelling. This work will focus on two different types of impact loading; low velocity impacts with normal angle of incidence to the sample surface and low velocity impacts with parabolic trajectory. A device for three-dimensional impact has been developed to study the mechanical response of sandwich panels subjected to a parabolic trajectory impact.The finite element method is a widely used method to study the impact on structures including sandwich structures. An LS-Dyna model was developed to simulate the normal impact of composite laminates and Kevlar / Epoxy - Rohacell® foam sandwich plates. A constitutive law based on damage mechanics, available in the material library of LS-Dyna called "Composite Laminated Fabric" (MAT58) was used to represent the behaviour of composite facesheets. The input parameters of the model MAT58 were obtained by combination of tests and parametric studies. The model "Crushable foam" (MAT63) was used for the core. The macroscopic model with a phenomenological law is able to simulate the mechanical response of composite laminates and sandwich plates subjected to low velocity impacts. It may be noted that the development of sandwich panels reinforced with triblock copolymer in the matrix is a promising field of study.

La balistique lésionnelle, carrefour de l’expertise balistique et de la médecine légale, est fréquemment confrontée à l’évaluation et la caractérisation de plaies balistiques crâniennes. De nombreuses recherches ont été effectuées sur les traumatismes de l’extrémité cervico-céphaliques dans une vision d’amélioration de la sécurité mais celles dans le domaine de la balistique sont quasi inexistantesou empreintes de certitudes non démontrées. Le premier objectif de ce travail a été demettre en place un protocole de tirs d’essai sur des voutes crâniennes d’animal dont la structure est comparable à celle de l’homme. Ce setup original, alliant la technologie d’enregistrement vidéo à haute vitesse et l’analyse des dégâts en microtomographie, a permis de mettre en exergue des relations entre vitesse d’impact, vitesse de sortie, énergie dissipée et dommages créés. Ils contredisent souvent certaines théories jusque là proposées et répondant ainsi à notre deuxième objectif. Les nombreuses données acquises par l’expérimentation pourront utilement éclairer l’expert en balistique lésionnelle dans l’argumentation de ses hypothèses quant à l’utilisation d’un couple arme-munition plutôt qu’un autre. Cette étude propose également un nouveau modèle quant à la cinématique complète de l’interaction entre le projectile et la structure osseuse. / Wound ballistics is at the crossing between ballistics and legal medicine. It frequently has to tackle skull gunshot wounds evaluation and characterization. Many researches have been made around head and skull traumas, aiming at an improvement of security devices, but considering the field of ballistics, researches are either inexistent or marred by undemonstrated certainties. This work first aims at setting a firing protocol out, using animal skull bones that are similar with humans’. This original setup allies high speed video recordings and damage analysis with microtomography. It has shown up relationships between impact speed, exit speed, dissipated energy and observed damages. It comes in contradiction with many models formerly exposed, and hence fulfills our second objective. Important data acquired from experiments can show as very useful for wound ballistics expert to support one of his hypothesis about which firearms and ammunition type were used. This work eventually proposes a new model explaining the interaction between projectile and bone structure during damage creation.

Ce travail porte sur le comportement mécanique de la cupule acétabulaire de prothèse de hanche dans le milieu osseux. Un intérêt particulier est porté au développement d'une méthode d'analyse de signaux d'impacts visant à caractériser les propriétés biomécaniques de l'interface entre la cupule acétabulaire et l'os périacétabulaire. Dans un premier temps, l'insertion de la cupule par impacts reproductibles est étudiée expérimentalement. Il est démontré que les signaux de force des impacts sont sensibles aux conditions d'insertion de l'implant acétabulaire. Un modèle analytique empirique considérant une configuration poinçon plat est utilisé pour modéliser les conditions de contact entre l'os et l'implant. La stabilité de l'implant acétabulaire est ensuite évaluée dans différentes configurations osseuses. Une analyse des signaux d'impact permet d'estimer cette stabilité. Dans un deuxième temps, un marteau est instrumenté avec un capteur de force et utilisé pour enregistrer les signaux de force des impacts. La méthode d'analyse des signaux est adaptée et permet d'évaluer la stabilité primaire de l'implant acétabulaire. Pour permettre le transfert de l'approche vers une application clinique, une étude cadavérique est ensuite réalisée. Il est montré que la méthode est utile pour prévoir la stabilité primaire de la cupule acétabulaire dans des hanches cadavériques. Le troisième volet de cette thèse est composé d'études de simulation numérique pour mieux comprendre le comportement mécanique de la cupule acétabulaire. Un modèle est développé pour investiguer les procédés dynamiques ayant lieu lors de l'impaction de la cupule acétabulaire et pour estimer le potentiel de la méthode d'analyse d'impacts pour déterminer les conditions d'insertion de la cupule acétabulaire. Différentes conditions d'interférence et différentes vitesses d'impaction sont considérées. Il est montré que les signaux d'impacts sont sensibles à surface de contact entre l'os et l'implant. Un second modèle étudie l'influence des propriétés mécaniques de l'os périacétabulaire au comportement mécanique de la cupule / While hip arthroplasty has become a common surgical procedure, failures still happen due to inadequate mechanical behavior of the prosthesis. This work studies the behavior of the acetabular cup (AC) implant within bone tissue and develops an impact analysis method to assess its insertion conditions. In the first part, AC insertion within bovine bone tissue are performed using reproducible mass drops. The impact force signals are recorded and are shown to be sensitive to insertion conditions of the AC implant. An empirical analytical model considering a flat punch configuration to model the bone-implant contact conditions is used to understand the variations of the signals. The AC implant tangential stability is further evaluated for different bone cavity configurations. An impact signals analysis enables to assess the AC implant primary stability in vitro. In the second part, a hammeris instrumented with a force sensor and is used to record the impacts force signals. The impact signals analysis allows to evaluate the AC implant stability. In order to transfer the approach to a situation closer to the clinical application, tests are then realized with cadaveric hips. The method is found useful to predict the AC implant stability ex vivo. In the third part, finite element models are developed to improve the understanding of the AC implant mechanical behavior within bone tissue. A model investigates the dynamic processes occurring during the AC implant impaction. The impact signals analysis allows to evaluate the bone implant contact area. A second model studies the influence of the peri-implant anisotropic bone mechanical properties on the mechanical behavior of the AC implant. By coupling experimental and numerical approaches, this work provides new features concerning the mechanical processes responsible for the AC implant stability. Moreover, the feasibility of a medical device that could assess peroperatively the AC implant stability is proved

Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. Les accélérations induites servent à établir les spectres de réponse d’oscillateurs simples. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Une démarche découplée d’analyse, consistant à traiter dans une première phase les aspects non linéaires de la zone de choc doit faire dans un premier l’objet d’une étude paramétrique visant à déceler l’influence des non linéarités dans le signal d’ébranlement.Cette première analyse a pour but de déterminer la modification du signal source de l’ébranlement en amplitude et en fréquence. En conclusion de cette première phase la quantification des modifications apportées au signal d’entrée par la nature de la cible doit pouvoir être estimée. Pour cela, différentes modélisations non linéaires de la zone d’impact seront testées en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés. A l’issue de cette première étape, la mise en œuvre d’une méthode de traitement de l’ébranlement par l’utilisation de la TVRC (Théorie Vibrationnelle des Rayons Complexes) sera entreprise. Cette méthode consiste en une première décomposition FFT (Fast Fourier Transform) du signal de chargement. La TVRC assure le transfert du signal décomposé dans la structure. Les signaux obtenus sont ensuite traités en FFT inverse (IFFT) pour reconstituer un signal temporel puis un spectre de réponse. Les verrous scientifiques et points à résoudre susceptibles d’apparaître dans cette phase portent essentiellement sur : -la caractérisation de l’amortissement en fonction de la fréquence, donnée nécessaire à la bonne application de la TVRC - la caractérisation de la discrétisation de l’IFFT de sortie afin de reconstituer un signal juste. Cette démarche reposera sur des solutions analytiques connues sur des gammes de fréquence variées, -l’adaptabilité au GCN des « éléments » de TVRC disponibles actuellement dans la littérature: plaques, coques, tronc de cône. L’usage d’un spectre de sortie en pseudo-accélération doit être mis en question au regard des recommandations NRC vis-à-vis de son contenu corrélé aux pseudo-déplacements correspondants. / In the design of nuclear engineering structures security and safety present a crucial aspect. Civil engineering design and the qualification of materials to dynamic loads must consider the accelerations which they undergo. These accelerations could integrate seismic activity and shaking movements consecutive to aircraft impact with higher cut-off frequency. Current methodologies for assessing this shock are based on transient analyses using classical finite element method associated with explicit numerical schemes or projection on modal basis, often linear. In both cases, to represent in meaningful way a medium -frequency content, it should implement a mesh refinement which is hardly compatible with the size of models of the civil engineering structures. In order to extend industrial methodologies used and to allow a better representation of the behavior of the structure in medium-frequency, an approach coupling a temporal and non-linear analysis for shock area with a frequency approach to treatment of shaking with VTCR (Variational Theory of Complex Rays) has been used. The aim is to use the computational efficiency of the implemented strategy, including medium frequency to describe the nuclear structures to aircraft impact.

Please read the abstract in the section 00front of this document / Dissertation (MSc (Wildlife Management))--University of Pretoria, 2007. / Animal and Wildlife Sciences / unrestricted

This study assesses elephant induced damage and mortality of baobab and common star-chestnut trees in the northern Kruger National Park. Comparisons are made between the populations north and south of the Luvuvhu River. The density, population size and age structure are estimated. The population structure of neither species has been shaped by elephant utilisation. While the baobab population has a healthy age distribution, that of the star-chestnut population shows that recruitment has declined in recent decades. Utilisation has been found to be higher in the south as a result of higher elephant densities, although recently damage has been greater in the north. Damage increases with tree size. The mortality of baobabs is lower than in other areas where elephants and baobabs co-exist. Elephants are not playing a significant role in mortality of either tree species and management of factors other than elephant is required to improve regeneration rates of these species. / Dissertation (MSc (Wildlife Management))--University of Pretoria, 2007. / Animal and Wildlife Sciences / unrestricted

The South African Government, in the Budget Review of 2008, proposed to impose a 2c/kWh tax on the sale of electricity generated from non-renewable sources, to be collected at source by the producers/generators of electricity. This tax will create distortions in the South African economy. The research study aims to identify measures that can be taken to negate the negative competitiveness impact of the tax. In the first part of the study, we applied the Global Trade Analysis Project (GTAP) model, which is coordinated by the Centre for Global Trade Analysis at Purdue University. The GTAP model is the pre-eminent modelling framework for the analysis of trade and environmental issues across countries. GTAP is a multi-region CGE model designed for comparative-static analysis of trade policy issues. Various versions were constructed and the closure was changed to reflect the South African reality more accurately. After the national as well as international economic and environmental impacts were analysed, we considered Border Tax Adjustments (BTAs) as a possible remedy to negate the negative competitiveness impact of the tax. Utilising theoretical Heckscher-Ohlin methodology, as well as the GTAP model, we showed that BTAs will not negate the adverse economic impact of an environmental tax. Instead, reversed BTAs, through gains of trade, could reverse the negative economic impact of an electricity generation tax, while enabling an economy to retain most of the environmental benefits of the tax. We also considered the impact of an integrated approach, consisting of an electricity generation tax and a demand side policy, on the welfare of households. To analyse this, we used the University of Pretoria General Equilibrium Model (UPGEM). The model was extended to reflect Equivalent Variation values and we updated the database to include import tariffs. It was then shown that reversed BTAs could be used to offset the regressiveness of the electricity generation tax. Policy implications from the study will be useful for macroeconomic policies, international trade negotiations and environmental policies to increase the welfare of society. / Thesis (DCom)--University of Pretoria, 2011. / Economics / unrestricted

On s'intéresse à la fragmentation d'objets cohésifs au travers d'un ensemble d'expériences modèles. Dans une première expérience, on force l'extension radiale d'un anneau formé de grains cohésifs (billes magnétiques ou billes de polymères liées par des ponts liquides). Sous l'effet de l'extension, les grains se séparent, puis, à cause de la cohésion, ils entament une dynamique d'agrégation qui conduit à la formation de fragments de tailles diverses. On montre que la distribution des tailles de fragments ainsi formés converge vers une loi de distribution Gamma et on propose un modèle expliquant l'évolution auto-similaire de la distribution. Dans un deuxième temps, on introduit une distribution d'intensité des liaisons entre les grains. La fragmentation en présence de ces "défauts" conduit à une distribution des tailles de fragments plus large, mais dont la loi est conservée. Dans une dernière étude, une coque sphérique composée de liquide est forcée à s'étendre par la combustion d'un mélange de gaz réactif emprisonné à l'intérieur de celle-ci. La distribution des tailles des gouttes qui en résulte obéit à la même famille de lois de distribution que celles observées pour les anneaux composés de grains cohésifs. Dans cette dernière expérience, le rôle des défauts est joué par les instabilités hydrodynamiques se développant sur la surface de la coque liquide au cours de son extension. Ainsi la largeur de la distribution des tailles de gouttes dépend de la vigueur de l'extension de la coque liquide. / We are studying the fragmentation of cohesive objects through a set of model experiments. In a first experiment, we force the radial extension of a ring made of cohesive grains (magnetic beads or polymer beads bonded with liquid bridges). Because of the extension, the grains separate from each other, then, because of the cohesion, start an aggregation dynamic leading to the formation of fragments of different sizes. We show that the distribution of the fragment sizes formed in this way converge to a Gamma law distribution and we propose a model explaining the self-similar evolution of the distribution. On a second part we introduce a distribution of intensities of the bonds between the grains. The fragmentation in the presence of "defects" leads to a broader size distribution, with the same law. In a last study, a spherical shell composed with liquid is forced to extend by the combustion of a reagent mixture of gas confined inside. The drop size distribution observed is conform to the same family of distribution laws found for the rings composed with cohesive grains. In this last experiment the role of defects is played by the hydrodynamic instabilities developing on the surface of the liquid shell under extension. Thus the broadness of the drop size distribution depends on the strength of extension of the liquid shell.

L'objectif de la thèse est de développer un albédo de surface journalier pronostique dans les modèles météorologiques et d’évaluer son impact pour le bilan d'énergie et l'hydrologie dans la plate-forme de modélisation SURFEX sur le domaine France. En premier lieu, un albédo climatologique est à ce jour considéré dans SURFEX. Il est analysé dans cette étude par rapport aux albédos quotidiens de SEVIRI et MODIS dont ce dernier est obtenu à partir d'une méthode originale que l'on valide. Ensuite, une méthode est développée pour obtenir des albédos du sol et de la végétation de façon séparée à la fois statiquement, donc sur une base climatologique, puis dynamiquement en s'appuyant sur plusieurs années de données du satellite MODIS. Une fois réglé l'albédo du sol journalier, il est recherché une calibration avec l'humidité du sol nu à l'aide des données du réseau de stations sol SMOSMANIA du sud-ouest de la France. Il est montré que l'on peut prédire l'évolution de l'albédo de surface, par comparaison avec les observations spatiales avec l'humidité seule dans la limite d'une végétation faiblement couvrante. Cet albédo simulé est complété par celui de la végétation seule à partir d'une paramétrisation simplifiée du code de transfert radiatif PROSAIL. L'approche théorique est validée avec les données du site de Majadas pour lequel on montre que l'on sait simuler le cycle d'évolution de l'albédo total avec prise en compte de la chlorophylle au niveau de la feuille. En dernier lieu, il a été réalisé une étude d'impact du nouveau albédo évolutif sur le bilan d'énergie et l'hydrologie dans SURFEX sur la France. Il est aussi mis en place une assimilation de l'albédo conjointement avec l'indice foliaire et l'humidité superficielle, ce qui a des effets positifs pour le cas des végétations qui ne sont pas trop denses. / The main objective of the thesis is to develop a prognostic surface albedo of the visible spectrum and near infrared and assess its impact on the energy balance and hydrology in the modelling platform of SURFEX. First, a statistical approach has generated a global climate albedo product at 0.05 ° for bare soil and vegetation using multiple years 8 -day MODIS onboard TERRA and AQUA satellites heliosynchronous data. Then, an original method has been developed to reduce temporal resolution of MODIS 500m albedo to daily. The result is validated against in situ measurements as well as daily albedo from geostationary satellite MSG / SEVIRI Land SAF project after projection of MODIS. Then a method of separating albedo of bare soil and vegetation is applied to the datasets of the two satellite systems. Using a threshold of vegetation cover, a calibration of the albedo bare soil with measured soil moisture is derived from 2007 to 2010 for 12 SMOSMANIA stations over southwestern France. We derived a parameterization of the albedo of bare soil with moisture to make the climate changing albedo. The albedo and simulated happens to be very well correlated with observations from space, which helps to explain the albedo variations at very short notice. To change seasonally albedo, a simple parameterization of canopy albedo derived from detailed radiative transfer code PROSAIL is used. The variables are the albedo of the sheet, canopy geometry and chlorophyll content. In order to be sensitive to chlorophyll, the study is based on an albedo at 560 nm. The theoretical approach is validated with MODIS satellite data for the site Majadas (Spain). The next step is to conduct an impact study of this new predictive albedo on the energy balance and hydrology within SURFEX over France and highlighting effects on temperature. More preliminary restricted to a SMOSMANIA station, an assimilation scheme is developed for surface albedo together with the leaf area index LAI and surface moisture. This effects an improvement in the prescribed LAI at the beginning of crop growth.

Diplomová práce se zabývá problematikou cestovního ruchu, především ve smyslu jeho dopadů na územní celky. Práce je rozdělena na dvě části. První část, mající obecný charakter, má za účel popsat základní souvislosti týkající se cestovního ruchu a následně přiblížit přístupy k cestovnímu ruchu, které lze uplatňovat. Druhá část se již zabývá konkrétním sídelním celkem, jímž je město Tábor.