Les matériaux composites ont connu ces dernières années une forte croissance, croissance aujourd'hui renforcée par les nouvelles normes européenne visant à diminuer les émissions CO2 d'ici 2020. La réalisation de pièces complexes peut poser de nombreuses problématiques de fabrication comme la formation de zones sèches, ou la création de distorsions géométriques. Les origines de ces problématiques sont souvent liées à un manque de connaissance et de maîtrise des phases d'imprégnation des renforts et de cuisson du matériau. L'amélioration de la robustesse des procédés nécessite d'avoir une connaissance fine des phénomènes physiques qui ont lieu lors de l'élaboration. Dans cette perspective, les procédés d'élaboration de matériaux composites ont été étudiés à travers la mise en place d'un démonstrateur de laboratoire dans le cadre du projet LCM Smart. Ce pilote d'injection a permis de valider des solutions d'instrumentation, à partir de capteurs innovants (OFS) développés en partenariat avec le laboratoire d'optique Hubert Curien.L'application de cette instrumentation dans le cadre du suivi du procédé RTM a démontré les capacités des OFS pour le suivi des caractéristiques physiques de la pièce (le front d'écoulement, la température, les déformations résiduelles et le degré de cuisson). La comparaison des caractéristiques mesurées avec des simulations numériques effectuées en collaboration avec ESI, a montré une bonne corrélation.Enfin, l'instrumentation a permis de mettre en évidence l’intérêt d’un outillage composite en HexTool pour la réduction des contraintes résiduelles liées à l'interaction outil/pièce.

A significant growth in production and consumption of composite materials can be seen recently; growth reinforced by the new European standards, aimed at reducing CO2 emissions by the year 2020.The producing of complex parts can cause many difficulties for manufacturing because of their geometries and / or their constituents (using of various materials). For example, dry zones or geometric distortion formation. The origins of these difficulties are often related to a lack of knowledge and control of the reinforcement's impregnation phases and material curing.Improving the robustness of the processes demands a detailed knowledge of physical phenomena that occur during the producing. For this, we studied the composite materials production through the implementation of a laboratory demonstrator in the project LCM Smart. This pilot injection was used to validate instrumentation solutions, from innovative sensors (OFS) developed in partnership with the optical laboratory Hubert Curien. The application of this instrumentation in the context of RTM process monitoring in the development of simple parts has demonstrated the capabilities of OFS to control physical characteristics of the part (the flow front, temperature, residual strain and curing degree). The comparison of the measured characteristics with numerical simulations carried out in collaboration with ESI showed a good correlation.Finally, instrumentation has…

Le thème général de cette thèse est celui de la construction de modèles permettantd’approximer une fonction f lorsque la valeur de f(x) est connue pour un certainnombre de points x. Les modèles considérés ici, souvent appelés modèles de krigeage,peuvent être abordés suivant deux points de vue : celui de l’approximation dans les espacesde Hilbert à noyaux reproduisants ou celui du conditionnement de processus gaussiens.Lorsque l’on souhaite modéliser une fonction dépendant d’une dizaine de variables, lenombre de points nécessaires pour la construction du modèle devient très important etles modèles obtenus sont difficilement interprétables. A partir de ce constat, nous avonscherché à construire des modèles simplifié en travaillant sur un objet clef des modèles dekrigeage : le noyau. Plus précisement, les approches suivantes sont étudiées : l’utilisation denoyaux additifs pour la construction de modèles additifs et la décomposition des noyauxusuels en sous-noyaux pour la construction de modèles parcimonieux. Pour finir, nousproposons une classe de noyaux qui est naturellement adaptée à la représentation ANOVAdes modèles associés et à l’analyse de sensibilité globale.

The framework of this thesis is the approximation of functions for which thevalue is known at limited number of points. More precisely, we consider here the so-calledkriging models from two points of view : the approximation in reproducing kernel Hilbertspaces and the Gaussian Process regression.When the function to approximate depends on many variables, the required numberof points can become very large and the interpretation of the obtained models remainsdifficult because the model is still a high-dimensional function. In light of those remarks,the main part of our work adresses the issue of simplified models by studying a key conceptof kriging models, the kernel. More precisely, the following aspects are adressed: additivekernels for additive models and kernel decomposition for sparse modeling. Finally, wepropose a class of kernels that is well suited for functional ANOVA representation andglobal sensitivity analysis.

Ce manuscrit expose notre travail dans le cadre du projet IWARD et détaille la couche de gestion et de décision du groupement de robots. Ce projet avait comme objectif d’assister le personnel médical dans leur travail, ceci est réalisé en utilisant des robots mobiles, reconfigurables, et rechargeables. Ces robots sont conçus pour effectuer des taches logistiques comme : Le transport de médicaments, le nettoyage, le guidage des patients, la surveillance et la téléconsultation. Dans la première partie de la thèse nous présenterons le problème stratégique qui consiste à déterminer les plannings de rechargement des robots, la configuration des robots opérationnels ainsi que la localisation des stations d’attentes des robots lorsqu’ils sont en état de veille. Différentes hiérarchies à plusieurs niveaux de décisions, sont formulées comme des programmes linéaires en nombres entiers. Des formulations utilisant l’approche de génération de colonnes sont aussi développées pour résoudre ces problèmes. Dans la deuxième partie, le problème tactique est exposé, ceci consiste à affecter les taches arrivantes aux différents robots et d’ordonnancer dynamiquement l’exécution ces missions. Deux approches sont inspectées une version centralisée utilisant les algorithmes évolutionnaires et une autre version distribuée utilisant les algorithmes d’enchères inversées. Afin de mettre à l épreuve ces deux approches, une simulation a événements discrets a été conçue et développée spécifiquement pour le projet, permettant ainsi d’évaluer ces deux approches.

Due to the expansion of the life duration and the shortage of medical personal in hospitals the EU funded IWARD project as part of the IFP6 program. The aims of this project were to assist the medical personnel in logistic and non medical tasks (transport, cleaning, environmental monitoring, guidance and tele-monitoring) through the usage of mobile, reconfigurable, rechargeable robots, thus letting the Medical staff to concentrate on medical aspects of their work.This thesis was part of this project, and our work consisted on developing a decision making framework for the team of robots.In the first part of the thesis, we address the strategic decisions essentially the: (i) the robots’ home station location problem, (ii) Robot‘s reconfiguration problems and (iii) Robots recharging scheduling. We formulate those problems as a linear problems and we propose to solve them using Mixed Integer Programming (MIP). We also present a formulation using a column generation approach to solve those problems.In the later part we address the tactical problems, mainly the mission assignment, the mission scheduling and rescheduling. We present two different approaches; a centralized decision finder implemented using genetic algorithms. And a decentralized approach using auction like and market based algorithms in order to provided collaborative decision making framework.Finally we compare those two approaches using a custom made discrete event simulation (DES).

Les entreprises sont, de plus en plus, poussées à analyser leurs émissions de carbone. Notre recherche s’intéresse donc à celles-ci quand elles sont dues au transport et au stockage le long de la chaîne logistique. Pour ce faire, nous avons développé un modèle utilisant la simulation à événements discrets. L’outil proposé modélise une stratégie de réponse à la demande et coordonne les flux en Make To Stock. Trois paramètres variables sont pris en compte : la performance industrielle avec l’utilisation d’un taux de rendement synthétique, la localisation des entreprises et le type de produits fabriqués. Différents scénarii, à politique industrielle et localisation soit homogène soit dégradée soit quelconque et à type de produits différents sont simulés. L’objectif est de comparer les critères environnementaux (émissions de carbone) mais aussi financiers (niveau de stock, kilométrage) de ces configurations. Cette méthode est appliquée aux secteurs mécanique et plasturgique. Les principaux objectifs de l’étude sont les suivants : développer des références pour la simulation de chaîne logistique et conduire des expériences pertinentes afin d’optimiser les chaînes logistiques vertes.

Rendering the supply chain more eco-friendly is an innovative idea progressively adopted by industry. Our research focuses on the CO2 emissions along the supply chain due to freight energy use and storage. A supply chain approach by using a discrete event model was developed. Our proposed tool is able to model Re Order Point production management policy (ROP). Moreover, it can consider the main demand response strategy Make To Stock (MTS). Manufacturing capability is also taken into account using an Overall Equipment Effectiveness indicator (OEE). In addition, the location of the firms and their type of products are modeled. Simulations were conducted by varying the manufacturing capacity, the type of product and the firm location in MTS environment and a ROP planning policy. The purpose is to compare supply chain CO2 emissions and financial elements of different configurations. This method is applied to mechanical and plastic industries. The principle objectives of the study are twofold: develop a supply chain simulation benchmark and conduct pertinent experiments to improve green supply chains.

Le développement des technologies de l’information et de la communication que connait notre siècle a grandement facilité les pratiques d’échanges d’informations au sein des chaînes logistiques. Ces pratiques ont pu ainsi évoluer vers de nouvelles formes de collaborations entre entreprises, telles que le Partage d’Informations (PI) et le Vendor Managed Inventory (VMI). Le VMI est un mécanisme de coordination dans lequel le fournisseur a la responsabilité de la gestion des stocks de son client. Ce mécanisme repose sur plusieurs principes parmi lesquels un partage d’informations très développé entre les parties qui s’y engagent. Le PI et le VMI sont adoptés par les entreprises pour permettre une augmentation des profits et une réduction des coûts. Toutefois, leurs résultats sont mitigés et nécessitent encore un approfondissement de leur compréhension. La contribution de cette thèse se situe dans l’analyse des impacts de ces mécanismes sur des chaînes logistiques où tous les maillons sont des entreprises de production dont les efficacités peuvent être différentes. Pour ce faire, plusieurs scénarios ont été étudiés sur des chaînes logistiques constituées de trois échelons, chaque échelon peut appartenir à quatre classes d’efficacité. Ces chaînes peuvent répondre à deux types de demande du marché final ; une demande stable ou une demande variable. De plus, plusieurs mécanismes de coordination sont étudiés : les mécanismes de gestion standard, de partage d’informations entre deux échelons, de partage d’informations entre trois échelons, de VMI entre deux échelons, puis de VMI étendu aux trois échelons. L’outil utilisé pour mener ces expérimentations est le logiciel de simulation à évènements discrets Arena. L’interprétation des résultats a montré que le mécanisme de coordination avec partage d’informations n’a pas eu d’amélioration très significative sur les résultats. En effet, puisque les entreprises ont des capacités de production finies, la disponibilité de l’information n’a pas permis d’obtenir des résultats différents. Le VMI, de son côté, a pu réaliser des réductions des stocks et des coûts de la chaîne logistique. Ces réductions ont été plus importantes chez les chaînes logistiques dont les maillons sont de faibles efficacités. Chez ces dernières, ce sont les deux parties concernées par le VMI (le fournisseur et le donneur d’ordres) qui ont tiré des avantages du VMI. Chez les chaînes logistiques constituées de maillons de haute efficacité, le VMI a permis une réduction des coûts moins importante, car ces chaînes logistiques sont déjà de performance élevée. Pour celles ci, c’est le client qui a tiré profit du VMI, alors que le fournisseur VMI a subi une augmentation des coûts suite à l’augmentation de la fréquence de transport qu’a impliqué ce mécanisme.

The advent of new information and communication technology has greatly facilitated the information exchange practices within supply chains. These practices recently evolved into new forms of collaborations between companies such as Information Sharing (IS) and…

L'IDentification par Radio-Fréquences (RFID) permet une identification rapide et efficace des objets. Dans les systèmes de personnalisation de masse, elle promet un apport considérable grâce à sa capacité à gérer des flux d'information complexes caractérisant ce type de systèmes.Dans cette thèse, nous étudions les impacts de la RFID sur les systèmes de configuration à la demande (CTO). Nous nous basons sur un cas réel pour apporter une mesure fiable et directement exploitable. La littérature à ce sujet offre souvent des mesures sommaires, théoriques ou qualitatives, d'où l'originalité de la thèse.L'étude est réalisée par une approche de simulation à évènements discrets et évalue l'apport des technologies RFID à deux niveaux. Le premier concerne des changements directs du système (e.g. accélération des maintes vérifications caractérisant la CTO, libération de ressources...). Ces changements influencent la performance du système en termes de temps de séjour, de taux de retard des commandes, etc. Le deuxième niveau concerne des changements profonds tirant profit d'une visibilité accrue des produits et de la facilité d'une collecte de données rigoureuse. Ces changements se focalisent sur l'allocation dynamique de la charge de travail. La remise en question des processus à l'occasion de l'introduction d'une technologie RFID constitue un point original en raison du manque de publications soulignantsuffisamment cet avantage.Nos expérimentations ont montré que les apports des technologies RFID dans un système CTO sont indéniables. De plus, repenser le fonctionnement du système afin d'exploiter plus profondément le potentiel de la technologie accroit les bénéfices.

Radio Frequency IDentification allows quick and secure identification of objects. In mass customisation systems, RFID technologies can be peculiarly efficient, because they are able to support the complex flows of information which characterize these systems.In this study, we focus on RFID technologies effects on configuration to order (CTO) systems.We base the research on an existing case in order to obtain reliable information directly usable by decision makers. The rarity of studies offering quantitative, detailed and real case based measures makes the originality of this thesis.RFID technology implementation's effect is analysed by a discrete event simulation approach and is presented in two levels:The first level relates direct changes brought about by RFID (e.g. faster execution of the many checks due to the wide range of products, reduced workload for resources…). These changes have an impact on system's performance in terms of lead time, late orders' rate, etc.The second level is axed on deeper changes occurring due to the increased product visibility and the ease of collecting large amounts of data with an RFID technology.These changes mainly focus on the dynamic allocation of workload. Reconsidering of processes and proposing changes deeper than the simple direct technology impact is a breakthrough, in this study, because of the lack of publications…

Le transport de marchandises dans les zones urbaines est un sujet important de nos jours. Le transport est une activité vitale pour les villes, mais implique pollution, congestion, accidents. La logistique urbaine vise à optimiser les processus logistiques et de transports urbains en tenant compte des aspects environnementaux et sociaux. Cette thèse traite de cette thématique et fait partie du projet MODUM.MODUM vise à étudier un système de livraison basé sur des centres de distribution urbains. Nous présentons une classification et une analyse des mouvements de marchandises et des problèmes de tournées de véhicules (VRP) associés.La deuxième partie propose une revue complète des travaux de recherche traitant des problème VRP avec excursions multiples (MTVRP). Le MTVRP est une extension du VRP où les véhicules sont autorisés à effectuer plusieurs tournées. Nous proposons une heuristique pour le MTVRP qui est par la suite adaptée pour un problème plus riche, le MTVRP avec fenêtres de temps et dates de disponibilité. Il s'agit d'une variante du MTVRP où à chaque client est associée une fenêtre de temps et à chaque marchandise une date de disponibilité qui représente l'instant où elle devient disponible au dépôt.Par la suite, nous étudions une variante du MTVRP où les marchandises sont classées par types de produits qui ne peuvent pas être transportés dans le même véhicule. Une analyse est effectuée pour montrer l’avantage des tournées multiples pour le problème de dimensionnement des flottes.Enfin, nous décrivons le problème de tournées qui se pose dans MODUM et le simulateur qui est développé pour évaluation du système.

Transportation of merchandise in urban areas has become an important nowadays topic. In fact, transportation is a vital activity for each city, but entail pollution, congestion, accidents.City logistics aims at optimizing the whole urban logistics and transportation process, taking into account environmental and social aspects. This thesis, that is part of the MODUM project, finds its location in this area of research. In particular, MODUM aims at studying a delivery system based on City Distribution Centers.We first present a classification and an analysis of urban good movements and routing problems peculiar to metropolitan areas. A second survey proposes a complete collection of articles that has been done on the Multi Trip Vehicle Routing Problem (MTVRP). The MTVRP is an extension of the Vehicle Routing Problem (VRP) where vehicles are allowed to perform several trips.We propose an efficient heuristic for the MTVRP that is, in a subsequent step, adapted to a new routing problem, the MTVRP with Time Windows and Release Dates (MTVRPTWR). It is a variant of the MTVRP where each customer is associated with a time window and each merchandise is associated with a release date that represents the instant it becomes available at the depot.We, then, study a variant of the MTVRP where goods belong to different commodities that cannot be transported at the same time by the same vehicle. An analysis is…

Dans cette thèse, nous étudions l’optimisation des problèmes de planification et d’ordonnancement des flux, dans une stratégie d’intégration des décisions, pour planifier la chaîne logistique au niveau tactique avec prise en compte de contraintes opérationnelles. Le but de ce travail est de répondre au besoin de cohérence entre les décisions de planification et d’ordonnancement, qui sont souvent prises de manière séquentielle ne garantissant pas la faisabilité des plans de production. Nous proposons une approche intégrée pour résoudre des problèmes mono-niveau et multi-niveaux, dans des systèmes multi-produits et multi-ressources dans des ateliers de type job-shop.Les problèmes de planification avec contraintes de capacité et les problèmes d’ordonnancement dans des systèmes complexes sont des problèmes NP-difficiles. Intégrer les contraintes propres aux deux problèmes engendre un nouveau problème qui est d’autant plus complexe. Nous proposons une décomposition du problème intégré en un ensemble de sous-problèmes de planification avec séquence fixée, résolus par relaxation Lagrangienne. L’amélioration de la séquence est guidée par une recherche taboue. L’efficacité de l’approche intégrée, par rapport à un solveur commercial, a été prouvée en termes de qualité des solutions et d’effort de calcul. Pour les problèmes multi-niveaux, nous proposons une nouvelle formulation basée sur la notion d’échelon stock, ainsi que de nouveaux algorithmes et stratégies de lissage de la production, pour construire des plans de production respectant les contraintes de capacité détaillées et de nomenclature

In this thesis, we study the optimization of flow planning and scheduling, within a strategy to integrate decisions for supply chain planning at tactical level, taking into account operational constraints. The goal of this work is to address the need for consistency between decisions arising from production planning and scheduling. These decisions are often taken in a sequential order, leading most of the time to unfeasible production plans. We propose an integrated approach to solve single-level and multi-level problems in multi-item multi-resource systems configured as job-shops.Both capacitated production planning and scheduling problems, in complex manufacturing systems, are NP-hard. Therefore, integrating constraints of both problems generates a new problem which is even more difficult to solve. We propose a decomposition of the integrated problem into a set of several sub-problems with fixed sequence, solved by Lagrangian Relaxation. The sequence improvement is guided by a Tabu Search. The efficiency of the integrated approach comparing to a standard solver is proved in terms of solution quality and computational effort. In case of multi-level problems, we propose a new mathematical model based on the concept of echelon stock, as well as new algorithms and smoothing strategies to build production plans respecting detailed capacity and bill-of-materials constraints.

Les technologies RFID présentent des avantages non négligeables en comparaison aux technologies d'identification actuelles. Cependant, l'intégration de ces technologies dans les chaînes logistiques implique souvent des coûts élevés. Ainsi, les entreprises doivent conduire des analyses poussées pour évaluer l'impact des RFID sur le fonctionnement et l'économie des chaînes logistiques et décider de l'intégration ou non de ces technologies.Dans cette thèse nous nous concentrons sur la modélisation et l'analyse de l'introduction des technologies RFID dans les chaînes logistiques. Nous présentons d'abord une information générale sur les technologies RFID. Nous analysons ensuite la littérature sur l'intégration des RFID dans les chaînes logistiques en focalisant sur les défis et les avantages liés à l'intégration de ces technologies. Nous développons deux approches (analytique et par simulation) afin d'évaluer les impacts qualitatifs et quantitatifs des technologies RFID sur le fonctionnement et le profit des chaînes logistiques. Nous développons aussi une analyse du retour sur investissement (ROI), pour comparer les revenus obtenus à l'aide des technologies RFID avec les coûts associés à leur intégration. D'autre part, nous nous intéressons à l'amélioration des avantages de RFID dans les chaînes logistiques. Nous comparons les impacts de l'intégration de différentes RFID dans les chaînes logistiques par un remplacement simple des technologies d'identification actuelles et par la réorganisation des chaînes logistiques utilisant les nouvelles possibilités des technologies RFID. Les résultats obtenus dans ce travail mettent en évidence des perspectives intéressantes pour des études futures. L'originalité de cette étude est que nous comparons les impacts de plusieurs technologies RFID en les intégrant aux systèmes actuels et en reconstruisant des chaînes logistique grâce aux possibilités offertes par des technologies RFID. Notre modèle de simulation à événements discrets peut être utilisé comme un outil d'aide à la décision pour les sociétés qui visent à intégrer des technologies RFID.L'originalité de cette étude est que nous comparons les impacts de plusieurs technologies RFID en les intégrant aux systèmes actuels et en reconstruisant des chaînes logistique par les possibilités offertes par des technologies RFID. Notre simulation peut être utilisée comme un outil d'aide à la décision pour les sociétés qui considèrent l'intégration de technologies RFID.

In the last few years, RFID technologies have drawn considerable interests as one of the possible solutions to overcome these supply chain problems. However, integrating these technologies in supply chains induces large costs. Thus, companies must evaluate the impacts of RFID technologies on supply chain performances and economics, in order to decide whether these technologies should be integrated or not.In this thesis we focus on modeling and analyzing the impacts of introducing RFID technologies in supply chain. We first provided a basic knowledge of RFID technologies…

De nombreux dispositifs pour l’électronique organique et la bioélectronique reposent sur le transport mixte (électronique et ionique).Le transport électronique dans les matériaux organique est relativement bien compris, mais une compréhension fondamentale du transport des ions est manquante. J'ai développé un modèle analytique qui décrit le transport d'ions dans une jonction planaire entre un électrolyte et un film de polymère conducteur.Le modèle permet des prédictions de l'évolution temporelle du courant et du drift length des ions.Ces prédictions sont validées par des simulations numériques et en utilisant des paramètres réalistes, je montre que le modèle analytique peut être utilisé pour obtenir la mobilité des ions dans le film. De plus, j'ai développé une méthode expérimentale qui permet l'application du modèle analytique et conduit à une estimation de la mobilité des ions dans les polymères conducteurs. Le PEDOT:PSS offre un transport efficace pour les ions, qui peut être mis en relation avec le gonflement important du film dans l'eau. Je montre que la réticulation du film diminue son gonflement ainsi que la mobilité des ions. Comprendre la forte corrélation entre l'hydratation et la conductivité ionique nous permet de développer des matériaux à mobilité ionique définie et importante. A titre d'exemple, le réglage de la mobilité ionique du PEDOT:TOS est présenté en ajustant le rapport relatif de la phase hygroscopique. Pour finir, j'ai effectué des mesures de spectroscopie d'impédance électrochimique au cours d'une expérience de moving front, afin de proposer une interprétation physique des spectres d'impédance mesurés à une jonction polymère conducteur/électrolyte

Many organic electronic and bioelectronics devices rely on mixed (electronic and ionic) transport within a single organic layer. Although electronic transport in these materials is relatively well understood, a fundamental understanding of ion transport is missing. I developed a simple analytical model that describes ion transport in a planar junction between an electrolyte and a conducting polymer film. The model leads to predictions of the temporal evolution of drift length of ions and current. These predictions are validated by numerical simulations and by using realistic parameters, I show that the analytical model can be used to obtain the ion mobility in the film. Furthermore, I developed an experimental method which allows the application of the analytical model and leads to a straightforward estimation of the ion drift mobilities in conducting polymers. PEDOT:PSS was found to support efficient transport of common ions, consistent with extensive swelling of the film in water. Crosslinking the film decreased its swelling and the ion mobility. Understanding the high correlation of hydration and ionic conductivity enables us to engineer materials with high and defined ion mobilities. As an example tuning of ion mobility by adjusting the relative ratio of the hydroscopic phase to PEDOT:TOS is presented. Finally I performed electrochemical…

Dans les systèmes biologiques, les barrières tissulaires permettent le transport sélectif de molécules du sang au tissu approprié. Un exemple de barrière tissulaire est la barrière hémato-encéphalique (BHE). La BHE protège le cerveau du sang et maintient l'homéostasie du microenvironnement du cerveau, ce qui est essentiel à l'activité et à la fonction neuronale. La caractérisation de cette BHE est importante, car un dysfonctionnement de cette barrière est souvent révélateur de toxicité ou de maladie. Bien que le nombre d'articles publiés dans le domaine du développement et de la caractérisation de la BHE ait été multiplié ces dernières années, la validité des modèles utilisés est encore un sujet de débat. L'avènement de l'électronique organique a créé une occasion unique pour coupler les mondes de l'électronique et de la biologie, à l'aide de dispositifs tels que le transistor électrochimique organique (OECT). OECT constitue un outil très sensible et économique pour diagnostiquer l’intégrité d’une barrière tissulaire. Dans cette étude, nous avons tout d’abord développé trois différents modèles de BHE. Nous avons optimisé l’adhésion des cellules endothéliales cérébrales sur la matière active du transistor. Nous avons ainsi pu établir l'intégration des OECTs avec des cellules immortalisées humaines micro vasculaires cérébrales endothéliales (h CMEC/D3) en tant que modèle in vitro de BHE. Nous avons démontré que la fonction de tissu de la BHE peut être détectée en utilisant cette nouvelle technique. En outre, par cette technique, une perturbation de la barrière (par exemple, provoquée par un composé toxique) pourra être détectée électriquement au moyen d'une mesure de courant.

In biological systems many tissue types have evolved a barrier function to selectively allow the transport of matter from the lumen to the tissue beneath; one example is the Blood Brain Barrier (BBB). The BBB protects the brain from the blood and maintains homeostasis of the brain microenvironment, which is crucial for neuronal activity and function. Characterization of the BBB is very important as its disruption or malfunction is often indicative of toxicity/disease. Though the number of published papers in the field of in vitro BBB has multiplied in recent years, the validity of the models used is still a subject of debate.The advent of organic electronics has created a unique opportunity to interface the worlds of electronics and biology, using devices such as the Organic ElectroChemical Transistor (OECT), which provide a very sensitive way to detect minute ionic currents in an electrolyte as the transistor amplifies the gate current.In this study, we test three different type of BBB in order to develop a stable BBB model. We optimize the adhesion of brain endothelial cell on OECT conducting polymer. We show the integration of OECTs with immortalized human cerebral microvascular endothelial cells as a model of human blood brain barrier, and demonstrate that the barrier tissue function can be detected. Moreover, by this technique, a…

Les alliages d’aluminium de la série 5xxx et 6xxx sont des matériaux de choix pour la carrosserie automobile. Le panneau extérieur est généralement en alliage 6xxx et le panneau intérieur en 5xxx. Les deux sont assemblés par sertissage. Le sertissage consiste à replier la tôle extérieure sur la tôle de renfort. Ce procédé peut conduire à des états de surfaces insatisfaisants pour la tôle externe. Ce travail porte sur la caractérisation de la pliabilité des alliages 6xxx. L’influence du taux de manganèse et du temps de traitement thermique de Bake Hardening a été examinée.Les mécanismes d’endommagement d’alliages d’aluminium 6xxx durant l’essai de pliage ont été déterminés expérimentalement et par éléments finis. Les alliages d’aluminium s’endommagent par la formation de bandes de localisation de la déformation à travers l’épaisseur de la tôle. Ces bandes de localisation entraînent la formation d’une ondulation de surface en peau externe, de striction puis fissuration des grains. Les travaux suivants ont été effectués :• quantification expérimentale de la localisation basée sur des observations EBSD,• étude de la localisation de la déformation par un modèle mécanique basée sur la microstructure,• étude de la striction de grains par plasticité cristalline.Les conclusions suivantes ont été tirées :• la texture initiale, de type aléatoire, permet d’expliquer l’initiation de la localisation de la déformation,• la répartition spatiale de la dureté et le taux d’écrouissage en grande déformation sont les paramètres principaux contrôlant la localisation de la déformation,• l’interaction entre premiers grains voisins est responsable de la striction des grains de la peau externe.

The need for weight reduction in the automotive industry has led to the development of aluminum alloys for body panels on a number of mass-produced vehicles. 6xxx series alloys are selected for outer panels. These panels are often joined to inner panels by hemming. A poor surface aspect after hemming may be observed on the outer panel. In present work, the influence of manganese content and of bake hardening time on the bendability of 6xxx series alloy sheets has been analyzed. Damage mechanisms during bending of 6xxx aluminum sheets have been characterized experimentally and simulated by a mechanical model. Damage is controlled by the development of through thickness strain localization. The localization leads to the development of surface instabilities, splitting of the outermost grains and then crack propagation. The following works have been done:• strain localization has been characterized by EBSD observations,• study of strain localization by mechanical model based on microstructure,• study of grains splitting by crystal plasticity.The following results have been concluded:• the random texture allows to explain the strain localization,• spatial variation of the yield stress and overall strain hardening are the most influence material parameters which control the strain localization,• interaction between first neighbour grains controls grain…

La détermination de la tenue mécanique de points soudés est un enjeu industriel important, eten particulier dans le cas d’aciers à Très Haute Résistance. Actuellement, l’essai de tractionen croix est l’essai mécanique le plus répandu caractérisant la tenue des points soudés.Toutefois, l’étude de l’influence des différentes zones constituant le point soudé sur la tenueest difficile en se basant sur cet essai.Un essai d’enfoncement de coin a été développé afin de caractériser les ruptures interfacialesdes points soudés. Une section transverse d’un point soudé est observée tandis qu’un coin estinséré entre les deux tôles soudés. Une caméra CCD enregistre l'observation de lapropagation de la fissure.Le pliage limité des tôles durant la fissuration rend efficace la classification des différentspoints soudés par l'énergie totale dissipée par unité de surface rompue. De plus, la mesure insitu de l’angle d’ouverture de fissure caractérise la fissuration stable de la zone fondue. Dessimulations par éléments finis de l’essai sont conduites afin d’estimer un lien entre cesmesures et la rupture du matériau, modélisée par des zones cohésives.La rupture interfaciale de points soudés d’aciers DP et TRIP a été étudiée. Les mesuresexpérimentales permettent d’estimer les paramètres de modèles cohésifs représentatifs de larupture de la zone fondue, constituant des données fiables susceptibles d’être utilisées danstoute simulation numérique du comportement du point soudé.

Characterization of spot weld strength is a key industrial issue, particularly in the case of Advanced High Strength Steels. Today, the most widely used mechanical test evaluating this strength is the Cross Tensile Test. However, investigating the role of the different zones of one spot weld based on this test is difficult.A wedge test has been developed in order to characterize interfacial failures of spot welds. A cross section of one spot weld is observed while a wedge is inserted in between the two welded sheets. A CCD camera records the observation of the propagating crack. The limited sheet bending occurring during crack propagation allows the spot weld classification based on the total energy dissipated per unit fractured area to be efficient.Furthermore, the stable crack propagation is characterized by the in situ measurement of the crack opening angle. Finite element simulations of the test are carried out to estimate a relation between these measurements and the material resistance, approached by a cohesive zone model.Interfacial failures of spot welds of DP and TRIP steels have been investigated. The experimental measurements allow to estimate parameters of a cohesive zone model representative of the molten material failure, providing reliable and appropriate data for simulations of the mechanical behavior of the complete spot weld.

Le magnésium et ses alliages sont de plus en plus utilisés dans les transports pour leur faible densité (1,7), et on cherche à les utiliser sous la forme corroyée. De structure hexagonale compact, le magnésium est très anisotrope et faiblement ductile à froid. La déformation est contrôlée par l'activation de systèmes de glissement et de maclage, seuls le glissement basal et le maclage de traction sont actifs à froid, alors qu'à chaud sont activés les glissements prismatique et pyramidal <c+a>, et le maclage de compression. Nous avons élaboré des monocristaux de magnésium pur de différentes orientations pour mesurer les contraintes de cission résolues critique (CRSS) des différents systèmes par des essais de compression plane à des températures allant de l'ambiante à 450°C. En parallèle nous avons développé un code de plasticité cristalline pour modéliser la déformation de cristaux contraints, ce programme est basée sur la loi de Schmid et le principe du travail maximum, ce qui permet de prédire les systèmes de déformation activés et la contrainte nécessaire, en fonction des CRSS. Nous avons aussi testé le modèle pour prédire le comportement de l’alliage polycristallin AZ31.

Magnesium and its alloys are increasingly used in the transport industry for their low density (1.7), and ideally could be used after plastic shaping. Due to the hcp structure, magnesium is very anisotropic and exhibits low ductility at room temperature. Strain is controlled by the activation of slip and twinning mechanisms, and only basal slip and tensile twinning operate at RT, whereas at high temperature prismatic and pyramidal <c+a> slip, and compressive twinning are active. Pure magnesium single crystals were produced with different orientations to measure the critical resolved shear stresses (CRSS) of the different deformation mechanisms, by channel-die compression from RT to 450°C. In parallel we developed a crystal plasticity model to simulate the deformation of constrained crystals, this model is based on the Schmid law and the principle of maximum work. The model enables the prediction of activated deformation mechanisms and the stress as a function of the CRSS. We have also used the model to predict the behaviour of a polycrystalline alloy AZ31.

Ce travail de recherche vise à développer une méthode pour l'analyse de la robustesse des plans de secours industriels. Des défaillances peuvent survenir lors de la mise en œuvre de ces plans, qui peuvent entrainer à un fonctionnement en mode dégradé des dispositifs. Les approches existantes d’analyse de ces plans ne permettent pas une analyse structurée du dispositif de gestion de crise. La méthodologie proposée dans le cadre de ce travail repose sur une formalisation structuro-fonctionnelle et générique des plans de secours industriels, décrivant à la fois les fonctions et les ressources permettant la réalisation de ces fonctions. De plus, ce travail s’est accompagné de retours d’expérience à partir de 159 rapports d’accidents et de 61 exercices POI/PPI, qui ont permis d’identifier des défaillances pouvant survenir lors de la mise en œuvre des POI/PPI. Le modèle développé et les informations obtenues par le retour d’expérience permettent de structurer l’analyse des dysfonctionnements pouvant se manifester lors de la mise en œuvre des plans. Cette analyse de la robustesse est basée sur une évaluation du risque de défaillance des fonctions du plan. La probabilité de défaillance est estimée à partir des questions d’évaluation et des arbres de défaillances des ressources et des fonctions. La gravité de la défaillance de chaque fonction est déterminée en utilisant les études de dangers de l’installation, en suivant la règle des dommages maximum qu’elle peut provoquer. La criticité de défaillance de chaque fonction est ainsi obtenue, et la criticité du plan résulte de l'agrégation des criticités de ses fonctions. Cette méthodologie constitue ainsi une boite à outils qui peut être utilisée à la fois pour l’évaluation des plans existants, mais aussi pour l’élaboration du dispositif défini dans un plan de secours industriel.

The objective of this research thesis is to develop a methodology for the analysis of robustness of industrial emergency plans. Failures can occur when these plans are put into action; they can result to deteriorated operating conditions for these systems. Existing emergency plan analysis approaches do not allow for a structured analysis of the emergency response mechanism. The methodology developed in this research project is based on a structuro-functional and generic formalization of industrial emergency plans, which describes both the functions of the plans and the resources necessary for accomplishing them. Furthermore, lessons learned through the analysis of 159 industrial accidents and 61 internal and external industrial emergency plan exercises have led to the identification of failures that may occur during the use of industrial emergency plans for emergency response. The model that was developed and the information obtained through experience feedback result in a structured analysis of failures of these plans. This robustness analysis is based on the failure risk assessment of the plan’s functions. The failure probability is estimated through assessment questions and the plan’s functions…

Dans un contexte réglementaire incitant fortement les industriels à la réduction de la pollution à la source, l’application de stratégies telles que des bonnes pratiques environnementales et un meilleur contrôle des procédés constituent une réponse aux enjeux environnementaux. Le traitement de surface par voie aqueuse est une activité grande consommatrice d’eau et de produits chimiques et donc génératrice de rejets aqueux pollués. L’objectif de ce travail est de proposer à ce secteur d’activité une méthodologie simple de limitation des flux de pollution ainsi que de la consommation en eau. Cette méthodologie se base notamment sur le postulat que l’entraînement est le principal vecteur de pollution au sein d’une chaîne de traitement de surface.Des études expérimentales ont permis, d’une part de créer une méthode rapide de calcul de l’entraînement et, d’autre part, de montrer et de quantifier l’influence de la forme et de la rugosité des pièces traitées, du temps d’égouttage, de la tension superficielle des solutions de traitement ou encore du type et de la durée du rinçage des pièces sur l’entraînement.L’ensemble de ces éléments, intégrés à la méthodologie de minimisation de la pollution, permet d’une part de réaliser un diagnostic de la chaîne mais aussi d’estimer l’impact d’une modification de cette chaîne sur la consommation spécifique en eau, le bilan de pollution ainsi que sur la qualité des rinçages. Cette méthodologie aide ainsi à limiter les consommations d’eau et de réactifs non seulement sur la chaîne mais également en station de détoxication, diminuant ainsi les impacts environnementaux et les coûts de fonctionnement.

Currently, via the prevention principle, environmental regulations incite industries to implement strategies to reduce the pollution at the source (ICPE, IPPC, IED). Industries are sometimes lost in front of various proposed technical solutions. The application of cleaner production strategies such as good operational procedures and good practices of management allow to answer these constraints.The metal finishing activity uses a lot of water and chemicals and thus generates polluted effluents. The objective of this work is to propose a simple methodology of limitation of the pollution flows and of the water specific consumption of metal finishing workshops.Then, experimental studies have allowed, on one hand, to create an easy method of the drag-out calculation and, on the other hand, to show and to quantify the influence of different parameters on the drag-out, from a qualitative and quantitative point of view. They are, for example, the shape and the roughness of the treated pieces, the draining time, the superficial tension of the treatment solutions but also the stirring type and duration of rinsing.All these elements, integrated into the methodology of pollution minimization, allow to realize a diagnosis of the process line. Moreover, it permits to estimate the impact of a modification of this installation on the specific consumption of water, on the pollution balance assessment and…

L’augmentation de la fréquence et de l’intensité des événements de grande ampleur est unanime. En France, l’État impose à l’échelle communale, de se préparer à de tels événements en établissant un Plan Communal de Sauvegarde. Cependant les instances décisionnaires à ce niveau ne disposent pas d’outils leurs permettant au préalable de connaitre la capacité de fonctionnement de leur organisation. Ces travaux de recherche proposent une méthode d’évaluation a priori de l’organisation locale d’urgence pour permettre aux instances décisionnaires, d’identifier des points vulnérables dans leur organisation et ainsi leur fournir une aide à la décision. Cette méthode d’évaluation repose sur le formalisme d’une méthode de modélisation établie, permettant d’une part d’appréhender la complexité des éléments mis en jeux dans l’organisation de gestion d’événements et d’autre part sert de base pour les mécanismes d’évaluation. Ces derniers sont quant à eux supportés par le formalisme des arbres de défaillance. Cependant, ce formalisme est limitant, car il ne propose qu’une évaluation de la défaillance à deux états discrets (complètement nulle ou complètement avérée). C’est pourquoi, ces travaux se sont intéressés à la conception d’une méthode d’évaluation à base d’arbre de défaillance multi-États. Cela se traduit par une nouvelle définition des événements et des portes pour les arbres utilisés dans la méthode de modélisation retenue. Un questionnaire a été créé pour collecter auprès des gestionnaires, les informations sur les états de défaillance. Les résultats de l’évaluation sont présentés sous forme de tableaux de bord et permettent ainsi de guider le choix des actions d’amélioration.

The increase in frequency and intensity of major disasters make a consensus. In France, the state imposes to local administrations to be prepared to face such events by describing their local organizations in a Local Emergency Response Plan (LERP). However, there are no existing tools for decision-Makers at this authority scale to a priori assess functioning capacity of the organization described in their plans. This research work proposes an a priori assessment method of Local Emergency Response Plans, to allow local authorities to identify organizational vulnerabilities of their plans, and thus giving to them an aid to decision-Making. This assessment method is laid on an established formalism of modelling methods. This allows, in one hand, to catch the complexity of elements’ stakes in emergency management and in another hand to lay assessment mechanisms for this one. These mechanisms are supported by Fault-Tree formalism. However, this is restricting because the failure of modelled elements can only be assessed on two discrete levels: complete functioning or complete dysfunctioning. This is why this work aims to build an assessment method based on Multi-Level Fault-Tree. This means that new gates have to be described according to the assessed object (LERP). Furthermore, modelled elements have to be improved to take into account Multi-Level…

La gestion actuelle des eaux usées industrielles présente des problématiques diverses, malgré les précautions prises par l’Europe à travers de nombreux textes règlementaires. L’atteinte des objectifs de qualité des masses d’eau fixés à l’horizon 2015 devra passer par une réelle appropriation des enjeux par l’ensemble des acteurs afin de mettre en place des filières de traitement adaptées à chaque cas. Dans le cadre conceptuel actuel d’écologie industrielle où les déchets deviennent produits, nous nous sommes donc penchés sur les possibilités d’utilisation des principes de gestion de la qualité prescrits par l’ISO 9000 à la gestion des effluents industriels, avec comme clients potentiels des industries (réutilisation), des stations d’épurations communales, mais également les écosystèmes récepteurs. La prise en compte d’écosystèmes comme clients pose néanmoins des questions délicates telles que l’évaluation de leurs besoins. La complexité de cette évaluation nous a poussé à considérer le territoire du point de vue des services écosystémiques (c’est-à-dire les services rendus par les écosystèmes qui contribuent au bien être de l’Homme) afin d’identifier des cibles humaines aptes à exprimer leurs besoins afin d’en tirer des exigences vis-à-vis du milieu. Ces exigences sont ensuite converties, en fonction de données locales et règlementaires, en exigences qualitatives vis-à-vis des rejets. Cette démarche a été matérialisée sous la forme d’un outil destiné aux industriels ou tout autre acteur sans compétence particulière dans le domaine de l’eau. L’apport de ce travail de thèse est donc l’analyse des enjeux environnementaux locaux pour contribuer au cahier des charges des filières de traitement d’effluents aqueux industriels par l’élaboration de seuils de rejet.

Despite the precautions taken by Europe through numerous regulatory texts, the current management of industrial wastewater shows various problems. The achievement of water bodies quality targets set for 2015 will go through a real ownership of the issues by every actor in order to implement customized treatment processes. In the current framework of industrial ecology, waste becomes product; we therefore explored the possibilities of using quality management principles prescribed by the ISO 9000 for industrial wastewater management, with potential customers such as industries (reuse), communal wastewater treatment plants, but also ecosystem receptors. The consideration of ecosystems as customers nevertheless raises sensitive issues such as the assessment of their needs. The complexity of this evaluation led us to consider the territory in terms of ecosystem services (that is to say, services provided ecosystems that contribute to human well-being) to identify human targets able to express their needs concerning their environment. These needs are then converted, according to local and regulatory data, in qualitative requirements for liquid emissions. This approach was materialized as a tool for industrials or other actors with no particular competence in the…

Un évènement Natech est un accident TECHnologique provoqué par l’impact d’un aléa NAturel sur une installation industrielle. Cet accident peut porter atteinte à l’extérieur de l’emprise du site, aux personnes, aux biens ou à l’environnement. L’objectif de ce travail est de mettre au point une méthodologie pour l’analyse et la prévention du risque d’accidents technologiques induits par l’inondation (Natech inondation) d’un site industriel. La méthodologie repose, dans un premier temps, sur une étude des Retours d’Expériences. Il a été identifié que les accidents Natech sont imputables à un rejet de matières dangereuses sur des équipements dits critiques endommagés directement ou indirectement par les eaux d’inondation. Les rejets de matières dangereuses vont amener à trois types d’accidents (incendie, pollution, explosion). Dans un deuxième temps, la méthode MADS-MOSAR a été adaptée à l’application aux accidents Natech inondation. L’analyse a abouti à cinq scénarios génériques d’accident Natech inondation sous forme de cinq nœuds papillons. Une soixantaine de Mesures de Maîtrise de Risque de prévention et de protection ont été identifiées. La validation de la complétude et de la plausibilité des nœuds papillons génériques est effectuée, d’une part, à l’échelle du secteur d’activité de traitement de surface et, d’autre part, à l’échelle spécifique d’établissements industriels. Ce travail a abouti à un outil de diagnostic de la vulnérabilité d’une installation industrielle aux accidents Natech inondation, accompagné d’un catalogue de MMR. Enfin, ce diagnostic a été appliqué sur un site industriel afin d’évaluer son mode opératoire et de l’enrichir par l’expérimentation.

A Natech accident is the impact of a NAtural event on an industrial plant (such as an ICPE- Classified Installation for the Environmental Protection). The impact can trigger a TECHnological accident, damaging the vicinity of the industrial facility (inhabitants, their properties and the environment). The final objective of this work is to develop a risk analysis methodology for the prevention of technological accidents triggered by flooding of industrial facilities. Therefore, the work begins with an analysis of past technological accidents triggered by floods. Thus, it was identified that Natech accidents are the consequences of hazardous materials releases from critical equipment, which in turn are damaged directly and indirectly by flood waters. Depending on the type of hazardous substances released, three categories of technological accidents are observed (fire, pollution and explosion). Afterwards, a risk analysis methodology was developed. It is mainly based on the MADS-MOSAR method, which was modified in order to be adapted to the Natech issue. The analysis resulted in the identification of five generic scenarios of technological accidents triggered by floods that can occur within an industrial installation. These scenarios were represented using the bow-tie tool. Then, around sixty preventive and protective measures were identified. The…

Les aciers inoxydables lean duplex, à faible teneur en nickel et sans molybdène, représentent une alternative économique pour les usines de dessalement et l’industrie pétrolière. Celles-ci ont la particularité d’être exposées à des milieux très agressifs dont la présence de chlorure, de sulfure d’hydrogène, de hautes températures ou encore d’acides peut provoquer des phénomènes de fissuration sous contrainte.Cette étude est divisée en deux parties, la première se consacre aux milieux purement chlorurés et la seconde aux milieux contenant du sulfure d’hydrogène. Dans les deux parties, la compréhension des phénomènes liés à la fissuration sous contrainte des lean duplex est effectuée sur la nuance S32304, puis est comparée aux comportements des nuances S32202 et S32101. L’influence des milieux bouillants sur la résistance à la fissuration des aciers inoxydables, les mécanismes de dépassivation et de dissolution sélective des lean duplex, les différents modes de fissuration en présence de sulfure d’hydrogène ou encore l’amorçage de la corrosion sous contrainte assistée par le sulfure d’hydrogène sont abordés dans ce rapport.

Lean duplex stainless steels, with low content of nickel and without molybdenum, represent an economic alternative for desalting plants and petroleum industry. For these uses, steel have the particularity to be exposed to very aggressive environments inducing phenomenon of Stress Corrosion Cracking as chlorides, hydrogen sulphur, high temperatures or acids.This study is divided in two parts dedicated to two different environments. The first part is devoted to chloride middles and the second to hydrogen sulphur middles. In both parts, the understanding of phenomenon linked to the stress corrosion cracking of lean duplex is studied on the grade steel S32304, then is compared to the behaviour of grade steels S32202 and S32101. The topics treated in this report are notably the influence of boiling environments on the cracking resistance of stainless steels, the mechanism of unpassivation and selective dissolution of lean duplex, the different modes of cracking in presence of hydrogen sulphur, and the initiation of stress corrosion cracking assisted by hydrogen sulphur

Les villes sont de plus en plus au cœur d’enjeux contradictoires. D’un côté le e-commerce a considérablement augmenté les flux circulant en ville. D’un autre côté on aspire à créer des espaces de vie agréables et piétons, dans lesquels les véhicules de marchandises sont souvent proscrits. L’approvisionnement est pourtant indispensable pour conserver l’attractivité de la ville.Face à cela, la logistique urbaine est apparue, visant à organiser le dernier maillon de la chaine logistique en élaborant des solutions dont les aires de livraison, la réglementation ou encore les Centres de Distribution Urbaine (CDU). Il s’agit d’une plateforme de mutualisation logistique, localisée à proximité du centre-ville et des grands axes routiers. Sa mission est de consolider le fret à destination de la ville afin de réduire le nombre de camions et d’utiliser des modes de livraison doux tel le véhicule électrique ou le triporteur.Pourtant les CDU peinent à atteindre une zone d’équilibre économique. L’objectif de cette thèse est d’identifier si un CDU peut être rentable dans une ville européenne de taille moyenne. Nous montrerons que oui mais sous certaines conditions que nous préciserons et testerons.Pour cela, nous avons développé deux modèles, l’un économique basé sur les coûts opérationnels du CDU, et l’autre physique basé sur les temps du processus de livraison. Ce dernier présente l’intérêt d’identifier des leviers pour améliorer la performance économique du CDU et de pouvoir tester leur impact. Nous avons illustré certains leviers dans une étude de cas au cours de laquelle l’impact de la morphologie, le type de véhicules ou encore le prix de vente, par ex., ont été testés.

The supply of freight inside cities is the last link of global logistics. Cities are actually in the middle of contradictory issues. On one hand the e-commerce revolution has significantly increased the ingoing flow inside the city. On the other hand people yearn to create pleasant pedestrian spaces of life in which vehicles are not welcome. Yet, freight supply is required to keep the attractiveness of city. It is necessary to provide solutions meeting all these needs.A lot of solutions have been studied to face city logistics issues. Among them, we focus our research on a flow pooling solution exploiting an Urban Consolidation Centre (UCC). It consists of a centralization platform for the distribution of freight intended for the city centre. The purpose is to pool freight from different carriers to limit the use of resources in urban areas. This kind of project is particularly designed to avoid semis from entering the city. Thus, the warehouse is located as close as possible to city centres as well as being as accessible as possible for carriers.Despite the enthusiasm for the UCC concept, this type of solution has not shown much success until now. That is why we choose to concentrate our approach on the observation and assessment of logistics costs to operate a UCC in real life with the aim to answer the question: Can an UCC be viable in a middle size…

Différentes études ont été réalisées depuis les années 1778 pour étudier la formation des clathrates hydrates de gaz, notamment dans des conditions de haute pression et de basse température pour reproduire les conditions de production pétrolière. Mon travail de thèse concerne principalement l’étude du comportement thermodynamique des hydrates d’hydrocarbures gazeux : CO2 CH4, C2H6, C3H8, et C4H10, pris purs ou bien en mélanges. Les résultats expérimentaux de ce travail, complétés des résultats expérimentaux de la littérature, ont été utilisé afin d’optimiser les paramètres interne du modèle thermodynamique lié à la base de données du logiciel GasHyDyn.Ce modèle optimise les paramètres de Kihara, et nous permet dans un deuxième temps de conserver, ou bien d’écarter tel ou tel jeu de données, considéré comme des points d’équilibres, ou bien des points hors équilibre.Nous discutons finalement de la raison de la nature hors équilibre de certains points, considérés pourtant par leurs auteurs comme des points d’équilibres. Cette nature nous semble liée à des considérations cinétiques d’une compétition entre les différents gaz pour intégrer la structure hydrate en cours de croissance.

Many studies have been conducted since 1778’s to study the formation of clathrate hydrates of gas, especially under conditions of high pressure and low temperature to reproduce the conditions of oil production. My thesis mainly concerns the study of the thermodynamic of gas hydrates in presence of hydrocarbon: CO2 CH4, C2H6, C3H8, and C4H10 pure or in gas mixtures. The experimental results of this work complete the literature experimental results, were used to optimize the internal parameters related to the thermodynamic model data base GasHyDyn software.This model optimizes the parameters of Kihara and allows us to retain a second time , or to exclude a particular data set, considered as points of equilibrium , or balance points out .We finally discuss the reason for non-equilibrium of certain points, however, considered by their authors as equilibrium points. This seems kind of kinetic considerations related to a competition between gas hydrate structure to integrate during growth .

La compression élastique est la thérapeutique conservatrice la plus efficace pour la prise en charge de l'insuffisance veineuse et pour le traitement de la maladie veineuse chronique et de ses complications. Malheureusement, en pratique, les objectifs thérapeutiques ne sont pas toujours atteints ce qui souligne le manque de connaissance actuel concernant les mécanismes qui permettent aux Bas Médicaux de Compression (BMC) d'apporter les bienfaits thérapeutiques. Pour apporter des éléments de réponse, une étude numérique de l’action des BMC sur les veines a été réalisée. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie a été développée pour prévoir les pressions transmises aux parois des veines superficielles et pour quantifier la diminution de la pression transmurale et du calibre que la compression engendre. Une étude de sensibilité réalisée à partir du modèle Eléments Finis développé a permis de mettre en évidence les principaux paramètres qui conditionnent l’action des BMC. Il a ensuite été utilisé pour simuler différents scénarios d’application en lien avec la compression en post-sclérothérapie pour répondre à des problématiques industrielles. Dans une deuxième phase de l’étude, une méthode de modélisation numérique de la réponse des veines profondes à la contraction musculaire lors du port d’un BMC a été développée. Une étude de sensibilité a permis d’apporter des éléments de réponse quant à l’influence relative des aponévroses musculaires, de la contraction musculaire et du port d’un BMC. Ces travaux ouvrent des perspectives d’études nouvelles sur le développement d’outils pour permettre aux fabricants de BMC d’adapter le niveau de compression à chaque patient.

Compression therapy is a highly effective modality for treating venous disorders of the lower leg and is considered as the “gold standard” for non-operative therapy. However the mechanisms by which Medical Compression Stockings (MCS) benefit the control and treatment of venous insufficiency are neither clearly understood nor have they been conclusively demonstrated. In the present study, the biomechanical response of the lower leg veins to elastic compression is modelled in order to address some of the issues relating to the mechanisms by which it achieves its medical function. First, a new methodology has been developed in order to predict the pressure transmitted to the superficial vein wall during external compression and to quantify the resulting variations of transmural pressure and of the vein cross sectional area. A parametric study was performed to study the influence of the model parameters on the response of the vein. The developed model was also used to simulate different scenarii related to the use of elastic compression after sclerotherapy. In a second step, a numerical approach was developed to model the biomechanical response of deep veins to elastic compression. A parametric study was performed to evaluate the relative influence of the muscular aponeurosis, muscular contraction and external compression applied by MCS. The obtained…

Le procédé COBAPRESSTM est un procédé hybride qui consiste à forger une préforme de fonderie. Nous nous intéressons dans cette thèse à son application pour fabriquer des pièces en alliage d’aluminium AS7G03 modifié au strontium. La première partie de l’étude présente des résultats de simulations obtenues grâce à 2 logiciels de calcul par éléments finis qui sont Simufact et ABAQUS. Nous avons pu voir que la déformation est maximale dans le plan de joint des pièces avec une déformation supérieure à 0,5 pour des vitesses qui peuvent atteindre 10 s-1. Les déformations en peau dues à la rugosité de surface des préformes ont aussi été prises en compte.La deuxième partie expose la microstructure dans les pièces après forge. Ces observations ont été effectuées par microscopie optique ainsi qu’en EBSD. Cette microstructure peut être majoritairement restaurée ou recristallisée pour des paramètres de Zener-Hollomon supérieurs à 1012. La microstructure de peau ainsi que l’effet de la trempe ont aussi été étudiés. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’évolution des propriétés mécaniques statiques et cycliques. Nous avons pu voir que l’étape de forge permettait de refermer et souder les retassures de fonderie avec une tenue mécanique suffisante pour résister en fatigue. La Rp0,2, la Rm ainsi que l’allongement à rupture sont augmentés. La microstructure optimale semble être une sous-structure des dendrites qui est la meilleure pour une déformation de 0,5 et une vitesse de 5 s-1 avec une température de préforme de 530°C. Une bonne sous-structuration ainsi qu’une faible rugosité en peau permettent aussi une amélioration de la durée de vie en fatigue après la frappe à chaud.

The COBAPRESSTM is a hybrid process consisting of forging a cast preform. In this thesis, we are interested in its application to make parts with an AS7G03 aluminum alloy modified with strontium. Microstructural evolutions in hot conditions and the mechanical properties resulted from are not well known for this cast alloy and constitute the present work. The first part of the study presents the results obtained by simulation with two finite elements analysis software Simufact and ABAQUS. We could see that the maximal deformation occurs in the parting surface with a deformation closed to 0.5 and a rate which cans reach 10 s-1. Deformation in the skin due to the preform surface roughness is considered. The second part exposes the microstructure in the parts after forging. These observations were made by optical micrography and also by EBSD. This microstructure is predominantly substructured but can be recrystallized for Zener-Hollomon parameters higher than 1012. The typical skin microstructure and the effect of the quenching were also studied.Finally, we studied the evolutions of the static and cyclic mechanical properties. We could see that the forging step allows the welding of the shrinkage porosities with mechanical characteristics good enough to resist fatigue tests. The yield stress, the ultimate tensile stress and the ductility are all improved. The…

L’objectif de ce travail est d’améliorer la durée de vie en fluage d’un alliage résistant à haute température. L’alliage étudié, nommé « C », appartient à la classe des aciers austénitiques de type HP utilisés pour la fabrication des tubes de reformage. L’évolution microstructurale de l’alliage « C » a été étudiée dans une vaste gamme de températures, s’étendant de 700 à 1040°C pour des temps de vieillissement allant jusqu’à 1000 h. La caractérisation de ces états vieillis a été réalisée au moyen de la microscopie électronique (MEB-FEG, MET) et de la diffraction des rayons X. L’accent a été mis sur une caractérisation fine de la précipitation secondaire présente Ces résultats ont ensuite été utilisés afin d’identifier les conditions thermiques optimales pour l’affinement de la précipitation en vue d’amélioration du comportement macroscopique de l’alliage. La cinétique de précipitation a été modélisée à l’aide du logiciel PRISMA ThermoCalc. Un bon accord entre la simulation et les mesures expérimentales a pu être obtenu.Dans la gamme de températures étudiée, la précipitation secondaire est majoritairement constituée de deux carbures : M23C6 (M=Cr, Fe) et NbC. En condition de service (980°C), la croissance du M23C6 est rapide. La coalescence des précipités survient dès 200 h de vieillissement. Nous avons prouvé qu’un vieillissement à des températures plus basses (700-750°C) permet d’affiner cette précipitation. De plus, notre étude a montré l’efficacité d’un prétraitement à des températures basses, effectué avant la mise en service du matériau à 980°C. Une nette amélioration de la résistance en fluage dans des essais accélérés a été obtenue pour l’alliage « C » ayant subi le prétraitement cité ci-dessus. Outre l’affinement et le retardement de la coalescence du M23C6, la présence d’une précipitation nanométrique du NbC sur des lignes de dislocations est probablement à l’origine de cet effet.

The purpose of this work is to optimise the microstructure of a creep-resistant alloy of the type HP, called “C” (industrial denomination). These austenitic steels are used for the manufacture of reformer tubes. The microstructural evolution of the alloy "C" has been studied in a wide range of temperatures, ranging from 700 to 1040 °C for aging times up to 1000 h. The characterization of these aged states was performed using electron microscopy (FEG-SEM, TEM) and X-ray diffraction, with emphasis on a detailed characterization of this secondary precipitation. This knowledge was then used to identify the optimal thermal conditions for the refinement of precipitation to improve the macroscopic behaviour of the alloy. The precipitation kinetics was modelled using the PRISMA ThermoCalc. A good agreement between simulation and experimental measurements has been obtained.In the studied range of temperature, the secondary precipitation consists mainly of two carbides M23C6 (M = Cr, Fe) and NbC. In the service conditions (980°C), the growth of M23C6 is fast. The coalescence of the precipitates starts after only 200h of aging. Aging at…

Les propriétés spécifiques du titane en font un matériau de choix pour remplacer l’acier dans des applications où le poids est un paramètre de conception important. cependant, contrairement à l’acier, le titane souffre de mauvaises propriétés tribologiques. c’est pour répondre à cette problématique qu’il est envisagé de développer des composites à matrice métallique (cmm) titane renforcée par des particules de carbure de titane. dans le cadre de ce projet, plusieurs nuances de cmm à matrice ti ou ti-6al-4v contenants différentes fractions volumiques de particules de tic ont été élaborées par métallurgie des poudres. trois procédés ont été employés : le frittage libre, la compression isostatique à chaud et le filage. les différentes nuances ont ensuite été caractérisées du point de vue microstructurale (taux de densification, taille des grains) et mécanique (traction). la confrontation des résultats a permis d’établir un lien entre microstructure et propriétés mécaniques. dans l’optique d’étudier la mise en forme mais également d’améliorer les propriétés mécaniques, un post-traitement de type forgeage a été appliqué à la suite de la phase d’élaboration. excepté dans le cas des cmm filés, la présence de renforts entraîne l’apparition d’endommagement lors de la déformation à chaud. nous avons alors déterminé les conditions de forgeage les plus adaptées selon les nuances.finalement, à travers un travail de modélisation analytique et de simulation numérique par méthode d’homogénéisation, nous avons déterminé les grandeurs mécaniques (module de young et limite d’élasticité) et prévu la loi de comportement des cmm en traction.

The specific properties of titanium make it a key material for the replacement of steel in weight dependent applications. however, unlike steel, titanium suffers from poor wear resistance. in order to improve this weakness, it is proposed to develop titanium metal matrix composites (mmc) reinforced with titanium carbide particles.to this end, ti and ti-6al-4v mmc were prepared with reinforcement fractions ranging from 5 percent to 20 percent using three powder metallurgy techniques: free sintering, hot isostatic compression and extrusion. the composites were then characterized from a microstructural (density, grain size) and a mechanical (tensile test) point of view. by comparing the results, it was possible to establish a relationship between microstructural features and mechanical properties.following their preparation, the composites were subjected to a forging step in order to study their behavior during hot deformation and to further improve their mechanical properties. the presence of particles induces the apparition of damage during hot deformation. therefore, we determined the best forging for the different composites whilst taking microstructure into account.finally, through analytical modeling and numerical simulations, we determined the young modulus, the yield stress and predicted the behavior of a mmc during a tensile test.

L’objectif de cette étude e est de comprendre le processus de déalliage de l’acier inoxydable austénitique 304L avec l’intention de transcrire ce raisonnement aux aciers duplex. Des essais ont été réalisés au sein d’une solution aqueuse désaérée d’hydroxyde de sodium à 50%, portés à une température de 80°C sous pression atmosphérique et à potentiel libre. - L’alliage 304L se dissout en formant une couche nanoporeuse riche en nickel métallique sur sa surface. - L’alliage 2202 se dissout et présente deux comportements différents : o la ferrite s’appauvrit en nickel o l’austénite se recouvre d’une couche nanoporeuse constituée de nickel métallique. o les deux phases ont des vitesses de dissolution distinctes, l’austénite se dissolvant plus rapidement que la ferrite. Les cinétiques de dissolution des deux alliages sont différentes : l’alliage 2202 présente une meilleure résistance à la corrosion que l’alliage 304L. Cependant l’austénite de l’alliage 2202 se comporte de manière identique à l’alliage 304L et présente les mêmes caractéristiques. La ferrite semble conférer à l’alliage duplex une protection contre la corrosion caustique au détriment de l’austénite.La mise en évidence de la couche du nickel métallique presque pur est confrontée avec des modèles existants de déalliage. Des expériences complémentaires ont prouvées la simultanéité des étapes de dissolution de l'alliage, de la redéposition des atomes de Ni et de leur réarrangement sur la surface.

The aim of this study is to understand the process of dealloying of austenitic stainless steel 304L with the intention to put this reasoning to the duplex steels. Tests were conducted in a deaerated aqueous solution of sodium hydroxide at 50%, heated to a temperature of 80°C at atmospheric pressure and free potential. • The alloy 304L is dissolved to form a nanoporous layer rich in nickel metal on its surface. • The alloy 2202 is dissolved and has two different behaviors: o Ferritic phase is depleted in nickel o Austenite is covered by a nanoporous layer consists of metallic nickelo The two phases have different dissolution rates: austenite dissolves faster than ferrite. Kinetic dissolution of two alloys is different: alloy 2202 has better corrosion resistance than alloy 304L. However, the behavior of the austenite of the alloy 2202 is identical to the alloy 304L and has the same characteristics. The ferrite appears to give the duplex alloy corrosion protection against caustic at the expense of austenite. The identification of the layer of almost pure metallic nickel is confronted with existing models of dealloying. Additional experiments proved the simultaneous steps of dissolution of the alloy, redeposition of Ni atoms and their rearrangement on the surface.

La production des circulations ferroviaires a la sncf repose actuellement sur un processus essentiellement sequentiel dans lequel la conception des grilles horaires de circulation (reservation de l'infrastructure pour la circulation des trains de l'offre de transport de la sncf) conditionne largement la conception des planifications des engins ferroviaires (les roulements engins), puis celle des agents de conduite (adc) (les grilles de service des adc). cette strategie de planification sequentielle des ressources ferroviaires a ete massivement adoptee pour des raisons pratiques et scientifiques (historique, savoir-faire, complexite du systeme ferroviaire, etc.). toutefois, cette strategie de planification sequentielle genere des solutions qui peuvent etre de cout eleve et moins robustes aux aleas, car les decisions prises a une etape donnee peuvent reduire considerablement l'ensemble des solutions realisables aux etapes suivantes. face a ce constat et a la forte interaction entre ces trois ressources heterogenes et tres couteuses, la sncf a souhaite investiguer la praticabilite et les apports d'une demarche d'optimisation du plan de transport par planification integree de ces ressources critiques. dans cette optique, les travaux de these ont porte sur l'etude de faisabilite, le prototypage et la validation d'une demarche de planification integree des ressources permettant d'ameliorer l'efficacite globale du plan de transport, d'accroitre la competitivite de la sncf et d'ameliorer la qualite de ses services. nous avons propose une formalisation du probleme de planification integree engins/adc et des algorithmes performants qui s'appuient sur une approche par relaxation lagrangienne pour resoudre de maniere efficace la problematique etudiee. cette approche repose sur l'exploitation de deux briques logicielles developpees a la sncf pour resoudre chacun des sous-problemes de planification des engins et des adc. les algorithmes ont ete testes experimentalement avec des donnees reelles de la region ter bretagne. differentes evolutions des modeles et des algorithmes ont ete etudiees pour rendre ces derniers plus efficaces. les tests de validation sur des jeux de donnees reelles a une echelle industrielle sont encourageants et montrent des gains potentiels allant jusqu'a 4% des adc exploites par rapport a une approche traditionnelle (sequentielle).

The planning of railway production at the french national railways (sncf) is currently based on a mainly sequential process in which the design of railway timetabling widely conditioning design planning of railway equipment (rolling stock), then one of the train drivers (driver rosters). this strategy of sequential planning of railway resources massively adopted for practical and scientific reasons (expertise, complexity of the railway system, etc.). however, this strategy generates solutions which can be more expensive and less robust to uncertainties, because decisions taken at any given stage can significantly reduce the overall feasible solutions of the following…

Au cours des dernières années, l’essor spectaculaire des microsystèmes (ou MEMS), qui touche tous les domaines industriels, est à l’origine de nombreux et nouveaux progrès technologiques. Néanmoins, dans ce contexte prometteur de large envergure, la fiabilité des MEMS s’avère être la problématique à améliorer pour franchir la phase d’industrialisation à grande échelle. C’est dans le cadre de cette thématique de fiabilité des microsystèmes, que s’inscrit ce travail.La température étant un paramètre majeur entrant dans de nombreux mécanismes d’endommagement des MEMS, notre étude présente la conception et la réalisation d’un banc de thermographie infrarouge de haute résolution (2 µm), associé à la mise en œuvre d’une méthodologie d’analyse et de traitement des mesures infrarouges.Ce dispositif innovant permet un diagnostic in-situ, sans contact et rapide des défaillances des MEMS par mesures locales et quantitatives des pertes thermiques associées. Cet outil constitue une avancée importante pour détecter, mesurer et comprendre les mécanismes d’endommagement des MEMS. Il nous permet de reconstituer des images thermiques de tout type de microsystème en cours de fonctionnement ou soumis à des tests de vieillissement accéléré, et ceci afin de réaliser une analyse fine et rapide de leur fiabilité.Ce travail apporte de nouveaux résultats en ce qui concerne la détection des mécanismes de défaillance de différents types de MEMS-RF et tout particulièrement des MEMS-RF avec contact électrique.

Over the last few years, considerable effort has gone into the study of the failure mechanisms and reliability of MicroElectroMechanical Systems (MEMS). MEMS performance and reliability are affected by many parameters, such as the complex physical interactions between thermo-mechanical deformation, current flow, high power actuation and contact heating. In particular, temperature is a key issue for the design of a low loss and reliable MEMS. In order to improve device reliability it is essential to understand the thermal behaviours of RF-MEMS under standard or harsh current conditions. In this work, we present a new approach to investigate the failure mechanism of MEMS. An original set-up has been developed to localise and measure the heat loss of MEMS during actuation. Thermal characterization has been performed using infrared thermography to investigate the thermal sensitivity of MEMS. A brand new infrared bench was developed for temperature distribution measurement. An infrared camera, operating in the 1,5 - 5 µm bandwidth, was coupled to a new specific optic to reach an enhanced spatial resolution better than 2 µm/pixel. This work presents several results obtained on different advanced RF-MEMS including RF-MEMS switches where failure mechanism had been diagnosed.

La pollution des sols par l’Arsenic (As) est une préoccupation environnementale grandissante dans plusieurs pays du monde : États-Unis, Canada, Mexique, Chine, Vietnam et France. L’émergence des techniques écologiques dites « phytoremédiation » constitue à l’heure actuelle une des solutions aux problématiques de décontamination des sols pollués par l’As. Aussi, elle permet de rallier le respect de l’état écologique des sites d’une part et le coût financier de traitement d’autre part. Pour cela, l’appréhension des interactions entre le végétal et l’As à l’interface racine-sol est nécessaire afin d’accélerer la mise en place de la phytoremédiation et de tester son efficacité. D’où l’objectif général de ce travail est d’étudier l’effet de quatres espèces végétales Holcus lanatus, Dittrichia viscosa, Lotus corniculatus et Plantago lanceolata sur la mobilité de l’As dans un sol à contamination géochimique en As (2000 mg kg-1). Notre étude a permis au départ de comparer et de caractériser la tolérance et la capacité accumulatrice des espèces séléctionnées à l’égard de l’As en milieu de culture et en sol contaminé chimiquement par l’As. Ensuite, l’étude de la mobilisation de l’As dans la rhizosphère a été réalisée par deux approches d’étude complémentaires : l’approche « rhizopot-rhizons » et l’approche « tapis racinaire ». L’approche « rhizopot-rhizons » nous a permis d’identifier d’intéressantes corrélations entre l’As et les paramètres suivis (NO3-, SO42- , Ca, Mg, P, pH, COD) tout au long de la période de croissance. Nous avons identifié et caractérisé plusieurs processus ifluençant la mobilisation de l’As dans la rhizosphère (alcalinisation/acidification, compétition anionique…). L’avantage de l’approche « rhizopot-rhizons » réside dans le fait que les plantes se sont développées sans prétraitement du substrat de croissance (contamination artificielle, ajout de solutions nutritives…). Par ailleurs, l’approche « tapis racinaire » a permis d’identifier quelques anions organiques dans les racines de P. lanceolata et de mettre en évidence le rôle du Phosphore dans la mobilisation de l’As dans la rhizosphère. Elle permet d’amplifier l’effet du système racinaire sur la mobilité de l’As dans le sol d’une part, et de récupérer entièrement le système racinaire tout en limitant les artefacts liés à la contamination des racines par le sol d’autre part.

The pollution of soils with Arsenic (As) is an increasing environmental concerns in several countries in the world: USA, Canada, Mexico, China, Vietnam and France. Recently, the emergence of green technologies sush as “phytoremediation” is considered an attractive soil remediation strategy due to its low cost and soil preservation. For this reason, the understanding of interactions between plants and As at the soil-root interface is necessary in order to accelerate phytoremediation implementation and to test its effectiveness. Hence the aim of this work was to study the effect of four plant species Holcus lanatus, Dittrichia viscosa, Plantago lanceolata and Lotus corniculatus on…