Thèse (M.Ps.)--Université Laval, 200 . / Bibliogr.: f. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 93-100. Publié aussi en version électronique.

Ce travail porte sur le traitement de surface de pigments, d'oxyde d'aluminium, de fer et de titane par des polyesters acrylique et l'analyse des propriétés qui en résultent. Les mesures d'angle de mouillage montrent que le traitement rend les pigments plus hydrophobes. Ces traitements sont ils complets, avec un recouvrement homogène de la surface et quels sont les types de liaisons formées ? L'analyse quantitative a été menée par thermogravimétrie et spectroscopie infrarouge après traitement et lavages par différents solvants. Les résultats cohérents montrent que les molécules sont fixées sur les trois oxydes de fer, une partie des molécules seulement sur l'oxyde de titane, avec une plus faible fraction fixée sur l'alumine. Des liaisons chimiques sont détectées par spectroscopie infrarouge, assisté par un modèle de mécanique quantique. Cependant l'AFM et l'XPS montrent que le traitement de la surface n'est pas homogène, le polymère se dépose sous forme d'îlots. L'observation directe par AFM sur des plaquettes d'alumine est décisive. Elle montre que ce mode de dépôt résulte de la conformation des molécules en pelotes. Cette hétérogénéité est inhérente à la structure macromoléculaire, dont la contribution entropique empêche le dépôt planaire sur la surface. Nous préconisons l'utilisation de molécules plus petites ou une polymérisation in-situ.

Il existe deux stratégies principales pour fabriquer des engrenages, liées à l'ordre d'enchaînement de l'usinage de finition et du traitement thermique. Dans le cas qui nous occupe ici chez Renault, la majorité des pièces produites adopte un processus où le traitement thermique termine la gamme de fabrication, ce qui n'autorise aucune modification de la géométrie de la denture en sortie de trempe. Il est donc primordial d'analyser les déformations qui apparaissent lors de cette étape. Indépendamment de ces stratégies de fabrication, la vie d'une pièce peut être divisée en deux phases : la mise au point et la vie série. Chaque période génère des problématiques séparées. Pour la première, il est utile de connaître au préalable la déformation de la pièce lors du traitement thermique, voire des autres opérations de la gamme. Un état de l'art des modélisations phénoménologiques actuelles est donc dressé, ainsi qu'une liste des données nécessaires au calcul. L'applicabilité de la simulation numérique à ce problème est alors étudiée. Une bonne corrélation qualitative a été observée entre simulation et données expérimentales. Cependant, étant donné la complexité des donnée nécessaires et la détermination des conditions aux limites, une autre possibilité a également été développée, structurée autour d'une base de données recensant les déformations des engrenages de chaque site. Cette méthodologie a été implémentée dans une application qui est maintenant utilisée sur tous les sites de mécanique Renault. Une fois cette mise au point terminée, la pièce entre dans la deuxième phase, la vie série. Celle-ci voit apparaître alors un second type de problème : la dérive du processus nominal. Cette dérive peut être occasionnée par exemple par une matière légèrement modifiée, des conditions d'usinage optimisées ou une variation du traitement thermique qui échappe aux contrôles classiques mis en place. Nous nous attachons ici principalement aux dérives qui provoquent une variation dimensionnelle de la pièce mais le principe peut être appliqué à d'autres variations. Retrouver le plus rapidement possible l'origine d'une telle dérive et la corriger alors que la production est arrêtée est impératif. Nous proposons donc ici les fondements d'une méthode permettant de reconnaître l'origine d'une dérive identifiée à partir de la seule mesure de la déformation de la pièce. Une base des dérives possibles est créée en réalisant une décomposition modale (POD) des simulations numériques représentant les variations du process. En projetant la mesure réelle sur cette base, nous sommes ainsi capables d'identifier l'origine de la dérive et donc de réduire les délais d'analyse du problème.

Th. doct.-ing.--Inform. Nancy, I.N.P.L., 1985.

Th. doct.--Math. appl.--Paris 9, 1996. / Bibliogr. p. 209-221. Résumé. 1996 d'après la déclaration de dépôt légal.

Les biofilms constituent un mode de vie microbien extrêmement répandu, aussi bien en milieu naturel que dans les environnements anthropisés. Dans ce dernier cas, les structures morphologique et microbiologique du biofilm vont conditionner son impact sur le système, que cet impact lui soit bénéfique ou préjudiciable. L'objectif de cette thèse est d'approfondir notre connaissance des phénomènes de structuration du biofilm afin, à terme, d'optimiser les performances de procédé. Afin de représenter au mieux les conditions industrielles, des régimes d'écoulement turbulents et des consortia microbiens complexes ont été utilisés. Une première partie se focalise sur l'impact des forces de cisaillement sur l'adhésion microbienne. Les résultats démontrent un changement progressif de la flore bactérienne fixée et de sa distribution spatiale. Dans un second temps, le projet s'est intéressé aux étapes de développement du biofilm et ont permis d'identifier un effet mémoire du biofilm mature. Il s'agit d'une conservation des structures morphologique et microbiologique au cours du temps en dépit d'un changement de régime hydrodynamique. Enfin la dernière partie a consisté en la mise au point d'une méthode de quantification des prédateurs mobiles dans les biofilms. Ces prédateurs participent à la structuration du biofilm et leur quantification peut s'avérer utile dans le contexte de l'épuration des eaux. / Biofilms are a biological mode of life widely spread in both natural and engineered environments. In the last case, whether the biofilm is beneficial or detrimental for the process under consideration, both morphology and microbial community of the biofilm determine its impact. The objective of this thesis is to deepen our knowledge of biofilm structuring and, as a further goal, optimize a given process. Turbulent flows and multi-species consortia were used in order to better mimic industrial conditions. The first part of the project focused on the impact of shear stress on microbial adhesion. Results have demonstrated a gradual shift in bacterial communities with shear and a change in the spatial distribution of adhered microorganisms. Secondly, the work dealt with biofilm development. A memory effect, defined as the conservation of initial morphological and microbiological features despite a change in the environmental conditions, has been observed. Finally, a method for quantification of moving predators in mature biofilms has been developed. These predators actively shape the biofilm and their quantification is valuable, especially for wastewater treatment.

La connaissance du fonctionnement hydrodynamique des karsts représente un enjeu planétaire pour la ressource en eau car ils alimentent en eau potable près de 25% de la population mondiale. Néanmoins, la complexité, l'anisotropie, l'hétérogénéité, la non-linéarité et l'éventuelle non-stationnarité de ces aquifères en font des objets encore largement sous-exploités du fait de la difficulté de caractériser leur morphologie et leur fonctionnement hydrodynamique. Dans ce contexte, le paradigme systémique permet d'apporter de nouvelles méthodes en étudiant ces hydrosystèmes au travers de la relation entre leurs signaux d'entrée (pluie) et de sortie (débit). Ainsi ce travail porte sur l'utilisation : i) d'analyses corrélatoires et spectrales pour caractériser la réponse des hydrosystèmes karstiques, ii) des réseaux de neurones pour étudier les relations linéaires et non-linéaires de ces hydrosystèmes. Pour ce faire, différents types de configuration de modèles par réseau de neurones sont explorés afin de comparer le comportement et les performances de ces modèles. On cherche à contraindre ces modèles pour les rendre interprétables en terme de processus hydrodynamiques en rapprochant le fonctionnement du modèle à celui du système naturel afin d'obtenir une bonne représentation et d'extraire des connaissances à partir des paramètres du modèle.Les résultats obtenus par les analyses corrélatoires et spectrales permettent d'orienter la configuration des modèles de réseaux de neurones. Appliqués à l'hydrosystème du Lez sur la période 1950-1967, les résultats montrent que les réseaux de neurones sont à même de modéliser les hydrosystèmes au fonctionnement non-linéaires. L'utilisation de deux hydrosystèmes variant dans le temps (la Durance en France et Fernow aux USA) tend à souligner la capacité des réseaux de neurones à modéliser efficacement les systèmes non stationnaires. Des méthodes d'ajustement en temps réel (adaptativité et assimilation de données) permettent d'accroître les performances des modèles par apprentissage statistique face à des modifications des entrées ou du système lui-même.Finalement, ces différentes méthodes d'analyse et de modélisation permettent d'améliorer la connaissance de la relation pluie-débit. Les outils méthodologiques réalisés dans cette thèse ont pu être développés à partir de l'application à l'hydrosystème du Lez dont le fonctionnement est étudié depuis des décennies. Cette méthodologie d'étude et de modélisation présente l'avantage d'être transposable à d'autres systèmes. / Improving knowledge of karst hydrodynamics represents a global challenge for water resource because karst aquifers provide approximately 25% of the world population in fresh water. Nevertheless, complexity, anisotropy, heterogeneity, non-linearity and possible non-stationarity of these aquifers makes them underexploited objects due to the difficulty to characterize their morphology and hydrodynamics. In this context, the systemic paradigm proposes others methods by studying these hydrosystems through input-output (rainfall-runoff) relations.This work covers the use of: i) correlation and spectral analysis to characterize response of karst aquifers, ii) neural networks to study and model linear and non-linear relations of these hydrosystems. In order to achieve this, different types of neural networks model configurations are explored to compare behavior and performances of these models. We are looking to constrain these models to make them interpretable in terms of hydrodynamic processes by making the operation of the model closer to the natural system in order to obtain a good representation and extract knowledge from the model parameters.The results obtained by correlation and spectral analysis are used to manage the configuration of neural networks models. Applied on the Lez hydrosystem over the period 1950-1967, results show that neural networks models are capable to model non-linear operation of the karst.Application of neural modelling on two non stationary hydrosystems (Durance in France and Fernow in the the USA) proved the ability of neural networks to model satisfactorily non-stationary conditions. Moreover, two real-time adjustment methods (adaptativity and data assimilation) enhanced the performance of neural network models face to changing conditions of the inputs or of the system itself.Finally, these various methods to analyze and model allow improving knowledge of the rainfall-runoff relationship. Methodological tools developed in this thesis were developed thanks to the application on Lez hydrosystem which has been studied for decades. This study and modeling methodology have the advantage of being applicable to other systems provided the availability of a sufficient database.

La présente étude concerne le Centre de Stockage de la Manche (CSM), ce centre dédié aux déchets faiblement etmoyennement actifs à vie courte l’un des sites précurseurs au niveau international. La recherche proposée dans lecadre de la présente thèse CIFRE se concentre sur l’étude hydraulique des matériaux de couverture du site, et surleur amélioration hydromécanique. Il s’agit donc de renforcer leur imperméabilité afin que cette couche puisse jouerun rôle de barrière minérale. Une contrainte imposée par l’Andra était de considérer la validité du réemploi dumatériau en place au moyen d’un traitement par adjuvant. Ce matériau est un limon sableux, donc un matériaucomportant déjà une part de fines non négligeable. S’il existe dans la littérature de nombreuses études surl’amélioration mécanique des matériaux fins (applications aux infrastructures routières) et sur le traitement dematériaux pulvérulents par ajout d’une fraction fine (constitution de barrières étanches), il existe très peu d’études surle renforcement de l’imperméabilité de sols fins. Une campagne d’essais physiques sur les matériaux traités à labentonite a été réalisée à différents taux de traitement. Les résultats ont montré que l’ajout d’adjuvant entraine unediminution de leur poids volumique sec optimum pour une énergie de compactage Proctor normal et uneaugmentation de leur teneur en eau optimum. En complément, la sensibilité à l’érosion, interne ou externe, observéependant les essais à l’oedoperméamètre, a été vérifiée à partir de différents critères de stabilité disponibles dans lalittérature. A la différence du traitement d’un sol pour remblais routiers, on ne recherche pas une résistancemécanique accrue mais une flexibilité du matériau. On observe effectivement que le traitement n’augmente pas larigidité du matériau. La conductivité hydraulique des matériaux non traités et traités a été mesurée. Cette étude a étémenée à partir de plusieurs dispositifs (oedoperméamètre, perméamètres à parois rigides et à parois souples).L’influence du taux de traitement du matériau sur la diminution de la conductivité hydraulique a pu être observée.Quatre planches d’essais instrumentées ont été réalisées, elles devraient rester en fonction plusieurs années. Lesmesures de conductivité hydraulique initiales sur les planches d’essais ont montré que les résultats étaientconformes à ceux obtenus au laboratoire. Ces planches d’essais, permettront de suivre l’évolution éventuelle desperformances du traitement. La poursuite de leur suivi apparait être cruciale pour la validation du traitement avant samise en oeuvre à grande échelle sur toute la couverture du CSM. / This study related to the Manche storage center (CSM), one of the first landfill in the world dedicated to low andintermediate radioactive waste short-live time. The researches considered in this thesis supported by industrialcompanies, focus on the hydraulic study of cap cover materials of the site, and their hydromechanical improvement.The aim is to improve their impermeability in order to be substituted to the geomembrane as cap cover liner. Aspecification imposed by Andra was to consider a solution of the re-use of the in situ material by adding of additive.The initial material is a sandy silt, a material with a significant proportion of fines. In the literature there are manystudies on the mechanical improvement of fine materials (applications to road infrastructure) and the treatment ofsandy materials by adding a fine fraction (constitution of waterproof barriers). On the other hand there are very fewstudies on the impermeability improvement of fine soils. A physical tests campaign on treated materials withbentonite was carried out at various treatment rates. The results showed that the addition of additive induces adecrease in optimum dry unit weight for a normal Proctor compaction energy and increases their optimum watercontent. In addition, the susceptibility to erosion, internal or external, observed during oedopermeameter test wasassessed from various stability criteria available in the literature. Unlike the treatment of soil for road embankments,the increase of the material stiffness is not wanted and flexibility is preferred what is observed with the treatmenttested. The comparative hydraulic conductivity of the untreated and treated materials were measured. In this studydifferent devices (oedopermeametere, permeameters, triaxials device) were used. The influence of the treatment rateof the material on the decrease of the hydraulic conductivity was observed. Four large scale experimentations weredesigned; they should be monitored for several years. The initial hydraulic conductivity measurements on siteshowed that the results were compatible with those obtained in the laboratory tests. These large scaleexperimentations will demonstrate the possible evolution of the material improvement. The monitoring of this siteexperimentation is a preliminary test require before the application of the selected treatment on the cap cover of theCSM.

Ces dernières années, de nombreux travaux ont été publiés sur l'encodage parcimonieux et l'apprentissage de dictionnaires. Leur utilisation s'est initialement développée dans des applications de reconstruction et de restauration d'images. Plus récemment, des recherches ont été réalisées sur l'utilisation des dictionnaires pour des tâches de classification en raison de la capacité de ces méthodes à chercher des motifs sous-jacents dans les images et de bons résultats ont été obtenus dans certaines conditions : objet d'intérêt centré, de même taille, même point de vue. Cependant, hors de ce cadre restrictif, les résultats sont plus mitigés. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la recherche de dictionnaires adaptés à la classification. Les méthodes d'apprentissage classiquement utilisées pour les dictionnaires s'appuient sur des algorithmes d'apprentissage non supervisé. Nous allons étudier ici un moyen d'effectuer l'apprentissage de dictionnaires de manière supervisée. Dans l'objectif de pousser encore plus loin le caractère discriminant des codes obtenus par les dictionnaires proposés, nous introduisons également une architecture multicouche de dictionnaires. L'architecture proposée s'appuie sur la description locale d'une image en entrée et sa transformation grâce à une succession d'encodage et de traitements, et fournit en sortie un ensemble de descripteurs adaptés à la classification. La méthode d'apprentissage que nous avons développé est basée sur l'algorithme de rétro-propagation du gradient permettant un apprentissage coordonné des différents dictionnaires et une optimisation uniquement par rapport à un coût de classification. L’architecture proposée a été testée sur les bases de données d’images MNIST, CIFAR-10 et STL-10 avec de bons résultats par rapport aux autres méthodes basées sur l’utilisation de dictionnaires. La structure proposée peut être étendue à l’analyse de vidéos. / In the recent years, numerous works have been published on dictionary learning and sparse coding. They were initially used in image reconstruction and image restoration tasks. Recently, researches were interested in the use of dictionaries for classification tasks because of their capability to represent underlying patterns in images. Good results have been obtained in specific conditions: centered objects of interest, homogeneous sizes and points of view.However, without these constraints, the performances are dropping.In this thesis, we are interested in finding good dictionaries for classification.The learning methods classically used for dictionaries rely on unsupervised learning. Here, we are going to study how to perform supervised dictionary learning.In order to push the performances further, we introduce a multilayer architecture for dictionaries. The proposed architecture is based on the local description of an input image and its transformation thanks to a succession of encoding and processing steps. It outputs a vector of features effective for classification.The learning method we developed is based on the backpropagation algorithm which allows a joint learning of the different dictionaries and an optimization solely with respect to the classification cost.The proposed architecture has been tested on MNIST, CIFAR-10 and STL-10 datasets with good results compared to other dicitonary-based methods. The proposed architecture can be extended to video analysis.