L’objectif de ce travail est d’améliorer la compréhension des phénomènes de Corrosion Sous Contrainte (CSC) susceptibles d’être rencontrés sur les fils d’armures des conduites flexibles, faits d’aciers ferrito-perlitiques. Dans l’annulaire des conduites flexibles, l’environnement chimique des aciers est constitué d’une « eau de mer » confinée et saturée en CO2. Celui-ci favorise la formation d’une couche protectrice de sidérite qui semble avoir un effet déterminant sur la vitesse de corrosion de l’acier. Les conditions de service entrainant des fluctuations de l’environnement ou des contraintes appliquées s’ajoutant à des contraintes résiduelles peuvent provoquer la rupture des conditions d’équilibre entre l’acier et son environnement protecteur, et amorcer ainsi la CSC.Les paramètres microstructuraux et mécaniques qui gouvernent l’amorçage et la propagation de fissures par CSC dans les aciers ferrito-perlitiques dans un milieu confiné simulé sont identifiés au moyen d’essais de traction lente menés sous différents potentiels électrochimiques sur des éprouvettes lisses et micro-entaillées. La phase d’amorçage met en jeu des effets de synergie entre la localisation de la plasticité et la dissolution de l’acier. Cependant, des effets de l’hydrogène doivent être pris en compte dans la propagation des fissures. L’hydrogène, au travers d’interactions hydrogène/plasticité, entraine l’avancée des fissures. Il a été également démontré que l’emploi de microstructures particulières peut favoriser ou retarder les effets de l’hydrogène sans pour autant affecter la limite d’élasticité de la même manière.

In confined solutions containing dissolved CO2, ferrito-pearlitic steels can suffer Stress Corrosion Cracking (SCC). We could find such situations in the annulus of flexible pipes. In these conditions, a protective corrosion product, the siderite FeCO3, is formed on the steel surface decreasing the corrosion rate. In service, environment fluctuation (such as pH, potential…) and/or an addition of applied stress can disturb the balance between the steel and this protective film, causing the fracture of the latter and leading to SCC.The objective is to understand the mechanism of SCC in such environments and to identify the parameters controlling the initiation and the propagation of cracks. Slow strain rate tensile tests in confined solution are carried out on smooth and notched specimens to study crack initiation and propagation. Crack initiation is controlled by synergistic effects between localized plasticity and the dissolution processes. However, hydrogen effects must be considered to explain crack propagation. Through hydrogen/plasticity interactions, hydrogen ingress leads to crack propagation. It is also demonstrated that the design and use of specific microstructures may promote or delay hydrogen effects, without affecting the yield strength in the same manner. Finally, the influence of a torsional pre-strain on the susceptibility to Environmentally-Assisted Cracking of a cold-worked ferrito-pearlitic steel is studied.

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.

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.

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.

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…

Cette étude est dédiée à l’optimisation de capteurs chimiques de gaz de type résistifs à base de dioxyde d’étain (SnO2) pour l’application en ligne d’échappement automobile. Les capteurs sont élaborés par la technique de sérigraphie qui permet la production en masse de capteurs robustes sur substrat alumine. En vue de l’application automobile visée, les capteurs ont été optimisés par l’ajout d’une couche protectrice poreuse déposée sur l’élément sensible de SnO2. Le comportement de ces capteurs a été étudié en fonction de différents paramètres, comme la température et la vitesse des gaz, représentatifs de conditions d’échappement automobile. De plus, une modélisation « simple » de la réponse électrique des capteurs en fonction de la concentration d’un ou plusieurs gaz polluants cibles a été proposée.

This study is dedicated to the optimization of chemical gas sensors based on resistive type tin dioxide (SnO2) for automotive exhaust application. The sensors were produced by screen-printing technique which allows mass production of robust sensors on alumina substrate. In regards of the automotive application, the sensors were optimized by adding a porous protective layer deposited on the sensing element SnO2. The behaviour of this type of gas sensors was studied depending on gas parameters such as gas temperature and velocity, representative of real operation conditions. In addition, a “simple” modelisation of the electrical response of sensors depending on the concentration of one or more gaseous targets is proposed.

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…

Les agrégats multi-échelles (sulfure de zinc: ZnS, ...) ont des propriétés physiques et physicochimiques présentant un grand intérêt industriel (industrie pharmaceutique, matériau, environnement...). L'objectif général de cette thèse est de caractériser ces agrégats multi-échelles par une méthode optique d'une part, et par une étude géométrique d'autre part. Le but est de trouver des relations simples entre propriétés optiques et géométriques. Les résultats présentés sont valables pour tout matériau à haut indice de réfraction.Ce travail comporte une première étape de modélisation en étudiant tout d'abord des modèles simples d'agrégats multi-échelles (agencement ordonné de particules élémentaires sphériques). Différents agrégats sont alors géométriquement modélisés suivant des paramètres de construction prédéfinis (volume global des agrégats, rayon des particules primaires...). Une analyse préliminaire optique puis une analyse géométrique sont alors effectuées afin de déterminer les paramètres respectifs à étudier: la section efficace moyenne de diffusion (...), calculée au moyen d'une extension de la théorie de Mie (GMM pour Generalized Multiparticle Mie) d'Y-L Xu, et des caractéristiques géométriques spécifiques (volume de matière, compacité...).Une seconde étape consiste à étudier les variations de la valeur de ... en fonction de celles des paramètres géométriques des agrégats. Des relations caractérisant ces variations sont établies. Enfin, une expression approchées pour la valeur de ... est recherchée sous la forme d'une loi de puissance, reposant sur des méthodes optiques approchées existantes et sur la sélection de caractéristiques géométriques pertinentes. Le modèle mis en place est robuste et présente un compromis entre précision et complexité. Le travail réalisé ouvre diverses perspectives comme la confrontation du modèle mathématique théorique obtenu, avec l'expérience.

Multiscale aggregates (zinc sulfide: ZnS, ...) havephysical and physicochemical properties of great industrial interest (e.g. pharmaceutical industriy, material, environment). The overall objective of this thesis is to characterize these multiscale aggregates by an optical method on the one hand, and a geometric study of the other. The goal is to find simple relations between optical and geometrical properties. The results presented are valid for any material with high refractive index.The first step of this work is to build in a simple way the multiscale aggregate (like ordered arrangement of spherical elementary particles). Different aggregates are then geometrically modeled thanks to predefined design parameters (e.g. particles radius, aggregates overall volume). A preleminary analysis of optical and geometrical analysis is then performed to determine the relevant parameters: the average scattering cross section (...), calculed using a generalization of the Mie theory (GMM for Generalized Multiparticle Mie) developped by Y.L. Xu, and specific geometric values features. An analysis of the behavior of the optical parameter and the…

La substitution ionique apparait comme une des possibilités pour moduler la bioactivité de l’hydroxyapatite (HA), matériau couramment employé comme substitut osseux. L’incorporation simultanée d’ions carbonates et silicates dans la structure apatitique pourrait permettre de coupler les propriétés de résorption et de dissolution des apatites carbonatées avec le rôle métabolique important du silicium dans le tissu conjonctif.Des poudres d'hydroxyapatites phosphocalciques substituées en carbonates et en silicates de formule Ca10 x+y(PO4)6-x-y(CO3)x(SiO4)y(OH)2-x+y (avec 0 ≤ y ≤ x ≤ 2 et x+y ≤ 2, C Si HA), ont été synthétisées par précipitation en milieu aqueux. L’originalité de cette synthèse réside essentiellement dans l’emploi de réactifs parfaitement solubles et miscibles dans l’eau. L’incorporation des carbonates et des silicates en substitution des phosphates a lieu dès la précipitation. Les poudres obtenues sont monophasiques, cristallines et de structure apatitique.Les caractérisations physico-chimiques des poudres ont mis en évidence l’existence d’interactions entre les carbonates (A et B) et les silicates au sein de la maille apatitique. La décarbonatation des sites B, synonyme de décomposition de la phase C-Si-HA, a pu être décalée à de plus hautes températures avec l’emploi du CO2 comme atmosphère de calcination. Le frittage de céramiques denses et monophasiques en C Si HA destinée à une première évaluation biologique a donc été possible. La culture in vitro de cellules souches mésenchymateuses C3H10T1/2 à la surface de céramiques de composition C0,8 Si0,4 HA a mis en évidence leur biocompatibilité et des propriétés ostéoconductives équivalentes à celles de l’HA.

Ionic substitution appears as one possibility to modulate the bioactivity of hydroxyapatite (HA), which is a material commonly used as bone substitute due to its chemical and crystallographic similarities with bone mineral part. The simultaneous incorporation of silicates and carbonate ions in the apatite structure could allow coupling the resorption and dissolution properties of carbonate apatite with the important metabolic role of silicon in the connective tissue.Co-substituted hydroxyapatite powders, of assumed composition Ca10 x+y(PO4)6-x-y(CO3)x(SiO4)y(OH)2-x+y (with 0 ≤ y ≤ x ≤ 2 et x+y ≤ 2, C Si HA), with controlled amount of carbonate (x) and silicate groups (y), were synthesized by means of a wet precipitation method. The innovative character of this synthesis process lies in the use of completely soluble and miscible reagents in water. According to this method, silicates and carbonates substitution for phosphate ions into the apatitic structure occurs from precipitation. The powders obtained are monophasic, crystalline and apatitic.The physicochemical characterizations of powders revealed the existence of interactions between carbonates (A and B) and silicates within the apatitic structure. C Si HA phase decomposes when B-type carbonate are released from the structure. The use of CO2 throughout the heat treatment allows to shift the B…

Depuis plusieurs années, des agents exogènes environnementaux appelés perturbateurs endocriniens (PE), sont soupçonnés d’interférer avec les fonctions essentielles de reproduction et de développement chez de nombreux organismes vivants. Pour la protection de l’Environnement et de l’Homme, la Directive Cadre sur l’Eau établit des normes de qualité environnementale (NQE) et limite la concentration de trente-trois substances et de huit autres polluants dans les eaux de surface. En revanche, elle ne prend pas encore en compte l’effet de ces substances prioritaires sur les écosystèmes et les humains notamment la perturbation endocrinienne. De plus les spécificités des perturbateurs endocriniens (courbe dose réponse, effets de mélanges etc..) rendent le processus d'identification de ces molécules complexe. Cette thèse est axée sur l’étude d’un des effets hormonaux, les plus couramment rencontrés, la perturbation estrogénique en utilisant comme outils de diagnostic le yeast estrogen screen (YES). Cette étude porte plus particulièrement sur le nord de la Tunisie où l’impact de certains PE sur le développement de poissons Aphanius fasciatus a été mis en évidence. Certains xénoestrogènes comme le cadmium et les HAP, produits générés par l’industrie locale, sont en partie mis en cause dans les malformations observées. En parallèle, certains xénoestrogènes (parabènes notamment) sont retrouvés dans les eaux de stations d’épuration. D’autres produits chimiques comme les colorants textiles et alimentaires ont également des activités endocriniennes. Dans le cadre de la surveillance de la qualité des eaux, il est nécessaire de développer des tests rapides de détection de ces perturbateurs venant complémenter les analyses chimiques. Certaines substances actives sur le système endocrinien étant peu immunogènes, l’axe de recherche développé, dans ce cadre de cette thèse, porte sur un peptide affine pour détecter une myoestrogène, l’ochratoxine A.

For several years, environmental exogenous agents called endocrine disruptors (ED) , are thought to interfere with reproduction and development fonctions in many organisms . For the Protection of the Environment and human health, the Water Framework Directive establishes environmental quality standards (EQS) and limits the ranges of thirty-three substances and eight other pollutants in surface waters. Nevertheless, it does not yet take into account the effect of these priority substances on ecosystems and humans including endocrine disruption. More than endocrine disruptors specificity (dose response curve , mixtures effect etc. .. ) make the identification process more complex. This thesis focuses on the study of hormonal effects, the most commonly encountered, estrogen disruption using the yeast estrogen screen (YES) as diagnostic tool. This study focuses particularly on the north of Tunisia, where the impact of ED on development of Aphanius fasciatus . Some xenoestrogens such as cadmium and PAH products generated by local industry are partly implicated on observed skeletal deformities. In…

La sensibilité à l’hydrogène d’un acier de type S690QL a été étudiée par une approche locale de la rupture. Des essais de fatigue ont été réalisés à l’air et en milieu salin sous protection cathodique sur des éprouvettes micro-entaillées. La fissure a été contrôlée en cours d’essai par une méthode de suivi électrique. La réponse mécanique du matériau en avant de l’entaille a été simulée par calculs par éléments finis.Les mécanismes de fatigue ont été étudiés par une méthode permettant d’isoler une contrainte interne et deux composantes de la contrainte effective, activée et non-activée thermiquement. L’effet de l’hydrogène sur ces contraintes a également été étudié.Pour comprendre le phénomène de piégeage de l’hydrogène dans la microstructure de cet acier, des tests de perméation électrochimique et de désorption thermique ont été réalisés. Les paramètres expérimentaux ainsi déterminés sont utilisés dans un modèle phénoménologique de la diffusion. Il a été développé pour simuler la répartition locale de l’hydrogène sur des géométries complexes.Les résultats montrent une forte dépendance de l’amorçage de la fissure avec l’accumulation de déformation plastique. Pour les essais de fatigue réalisés sur les éprouvettes entaillées, il ressort que le piégeage dans le champ élastique des dislocations est le phénomène prépondérant dans le mécanisme de fragilisation. Dans le cas d’éprouvettes lisses sollicitées en fatigue oligocyclique, le piégeage dans les murs de cellules de dislocations est majoritaire et l’amorçage de la fissure est certainement localisé sur ces défauts. L’hydrogène affecte également les deux composantes, thermique et athermique, de la contrainte effective.

The sensitivity to hydrogen embrittlement of S690QL steels is studied by local approach to fracture. Fatigue tests in air and in saline solution under cathodic protection are performed on micro-notched specimens. Crack is monitored by direct current potential drop method. The mechanical response of the material at the notch-tip is simulated by finite elements calculations.Fatigue mechanisms are investigated by a decomposition method of the flow stress to extract internal stress and the thermal and athermal components of the effective stress. Hydrogen effects on these stresses are also studied.Hydrogen trapping in the microstructure is investigated using electrochemical permeation tests and thermal desorption spectrometry. A phenomenological model is developed thanks to experimental results. This model is able to simulate the local hydrogen concentration in samples with complex geometry.Our results show that crack initiation is highly dependent on the plastic strain accumulation. For fatigue tests on micro-notched specimens, hydrogen trapping in dislocations elastic field is the predominant phenomena in the embrittlement mechanism. For smooth specimens under low cycle fatigue testing, hydrogen trapping in dislocations cells walls is significant and crack initiation is probably localized in this microstructural defect. Both components of the effective…

La dispersion atmosphérique de substances dangereuses est un évènement susceptible d’entrainer de graves conséquences. Sa modélisation est primordiale pour anticiper des situations accidentelles. L’objectif de ce travail fut de développer un modèle opérationnel, à la fois rapide et précis, prenant en compte la dispersion en champ proche sur un site industriel. L’approche développée s’appuie sur des modèles issus de l’intelligence artificielle : les réseaux de neurones et les automates cellulaires. L’utilisation des réseaux de neurones requiert l’apprentissage d’une base de données de dispersion : des simulations CFD k-ϵ dans ce travail. Différents paramètres sont évalués lors de l’apprentissage : échantillonnage et architecture du réseau. Trois méthodologies sont développées :La première méthode permet d’estimer la dispersion continue en champ libre, par réseaux de neurones seuls.La deuxième méthode utilise le réseau de neurones en tant que règle de transition de l’automate cellulaire pour le suivi de l’évolution d’une bouffée en champ libre.La troisième méthode sépare la problématique : le calcul de l’écoulement est effectué par les réseaux de neurones alors que le calcul de la dispersion est réalisé par la résolution de l’équation d’advection diffusion pour le suivi de l’évolution d’un nuage autour d’un obstacle cylindrique. La simulation de cas tests non-appris avec des simulations CFD permet de valider les méthodes développées. Les temps de calcul mis en œuvre pour réaliser la dispersion sont en accord avec la cinétique d’une situation de crise. L’application à des données réelles doit être développée dans la perspective de rendre les modèles opérationnels.

Atmospheric dispersion of hazardous materials is an event that could lead to serious consequences. Atmospheric dispersion is studied in particular in this work. Modeling of atmospheric dispersion is an important tool to anticipate industrial accidents. The objective of this work was to develop a model that is both fast and accurate, considering the dispersion in the near field on an industrial site. The approach developed is based on models from artificial intelligence: neural networks and cellular automata. Using neural networks requires training a database typical of the phenomenon, CFD k-ϵ simulations in this work. Training the neural network is carried out by identifying the important parameters: database sampling and network architecture. Three methodologies are developed:The first method estimates the continuous dispersion in free field by neural networks.The second method uses the neural network as a transition rule of the cellular automaton to estimate puff evolution in the free field.The third method divides the problem: the flow calculation is performed by the neural network and the calculation of the dispersion is realized by solving the advection diffusion equation to estimate the evolution of a cloud around a cylindrical obstacle. For the three methods, assessment of the generalization capabilities of the neural network has been validated on a…

Actuellement, la Loire, voit sa géodynamique de plus en plus détériorée. Le déficit du transport solide provoque un enfoncement du lit mineur sur plusieurs secteurs du bassin Amont. Ceci a pour conséquence une déstabilisation progressive des ouvrages (digues, ponts) et l'érosion ou le colmatage des berges ainsi qu'une baisse du niveau piézométrique des nappes alluviales. Le traitement de ces problèmes passe par une meilleure connaissance des processus d'érosion et d'incision fluviale, le premier laissant place au second une fois que la couche « alluviale » a été totalement emportée, laissant apparaître un affleurement rocheux dans le lit du cours d'eau. Ce phénomène complexe est actuellement constaté en divers endroits de la Loire, dans la plaine du Forez. Nous proposons trois approches pour l'analyser.La première approche est fondée sur la modélisation numérique utilisant les équations de Barré-Saint-Venant, pour l'écoulement, couplées aux équations d'Exner et de Meyer-Peter Müller pour le transport solide. Ce modèle monodimensionnel permet d'obtenir la côte du fond du lit de la rivière et le flux solide au droit de chaque point de calcul.La seconde approche, mécaniste, consiste à déterminer de façon semi-empirique le taux d'incision du substratum marneux à partir de deux variables majeures: la puissance hydraulique totale et le coefficient d'abrasion en un point donné. La puissance hydraulique est calculée à l'aide d'un modèle hydraulique tandis que le nombre d'abrasion est une propriété mécanique de la marne qui est déterminée à partir d'essais en laboratoire. La troisième approche relève de la géochimie. Elle consiste à déterminer les provenances des matériaux contribuant à la recharge latérale des sédiments, à partir de leurs signatures géochimiques. Ceci a fait l'objet d'analyses en laboratoire sur des échantillons prélevés sur l'ensemble du linéaire entre Grangent et Balbigny. Les résultats obtenus montrent que ces approches indépendantes sont complémentaires et permettent une description à la fois qualitative et quantitative de l'enfoncement du lit de la Loire dans le secteur d'étude.

Currently, the Loire river, sees its geodynamic increasingly deteriorated. The deficit of sediment transport causes erosion of the bed on several areas of the basin. This results in a gradual destabilization of structures (dams, bridges), erosion or clogging of banks or a decline in piezometric level alluvial.Treating these problems requires a better understanding of the processes of erosion and river incision, the second succeeding the first, once the alluvial material of the bottom was completely removed, revealing a bed outcrop.This complex phenomenon is currently found in various parts of the Loire river, in the plain of Forez.We propose three approaches for this analysis.The first approach is based on numerical modeling using the equations of Barre-de-Saint-Venant, for flow, coupled with the equations of Exner and Meyer-Peter Müller for sediment transport. This monodimensional model allows the simulation of riverbed…

Dans le circuit de la greffe de cornée, l'endothélium de chaque greffon est observé en microscopie optique conventionnelle afin de vérifier que sa densité cellulaire est suffisante pour maintenir une bonne transparence après l'opération. Les greffons étant conservés dans un milieu spécifique, ils sont imprégnés de liquide et présentent donc des plis qui perturbent l'observation et le comptage des cellules. Ce problème pratique est à l'origine d’une étude théorique sur les concepts de profondeur de champ étendue et de shape-from-focus. A partir d'une séquence d'images acquise par sectionnement optique, les informations les plus nettes permettent d'une part d'accéder à la topographie de la surface observée et d'autre part de restaurer l'image de sa texture. Une reconstruction surfacique 3-D est alors obtenue en projetant la texture sur la topographie. Cette thèse considère essentiellement l’étape fondamentale de mesure de netteté du processus de reconstruction. Des nouvelles mesures génériques offrant une haute sensibilité à la netteté sont introduites. De par une stratégie 3-D originale au travers de la séquence d'images, une autre mesure très robuste au bruit est proposée. Toutes ces mesures sont testées sur des données simulées puis diverses acquisitions réelles en microscopie optique conventionnelle et comparées aux méthodes de la littérature. Par ailleurs, la mesure 3-D améliore nettement les reconstructions d'endothéliums cornéens à partir de leurs acquisitions particulièrement perturbées (inversions de contraste). Un processus itératif complet de reconstruction 3-D d’endothéliums cornéens est finalement décrit, aboutissant à des résultats solides et exploitables.

In the cornea transplant process, each graft endothelium is observed by conventional optical microscopy to check that its cell density is sufficient to maintain a proper transparency after the transplantation. The grafts are stored in a specific preservation medium, they are thus impregnated with fluid and therefore exhibit folds which make cell observation and counting difficult. This practical issue led to the following theoretical study about the so-called concepts: extended-depth-of-field and shape-from-focus. Throughout a sequence of images acquired by optical sectioning, the in-focus information allows on the one hand to recover the topography of the observed surface and on the other hand to restore the image of its texture. A 3-D reconstruction is then obtained by mapping the texture onto the topography. This thesis basically considers the fundamental step of the reconstruction process that is the focus measurement. New generic focus measurements exhibiting high sharpness sensitivity are introduced. Another one offering high noise robustness is proposed, due to an original 3-D strategy through the image sequence, unlike traditional methods that operate in 2-D. All of them are tested on simulated data and various real acquisitions, and compared to the state-of-the-art methods. Furthermore, the aforementioned 3-D focus measurement clearly…

La circulation des flux de matières et d’énergie reflète aussi bien le fonctionnement de la biosphère que celui des sociétés humaines. L’écologie industrielle, dans son approche territoriale, interpelle ces interactions socioécologiques au sein d’un espace géographique et participe ainsi à la définition et à la structuration de l’espace en territoire. Par une approche expérimentale déclinée sur les espaces portuaires, nous cherchons à rendre manifeste, pour la valider et mieux l’appréhender, cette dynamique de configuration du territoire en écologie industrielle. Le territoire constitue une matrice complexe, composée de représentations et de pratiques, manifestées dans le discours des acteurs. A partir de l’étude de 21 cas portuaires d’écologie industrielle à l’échelle internationale, 9 modèles territoriaux ont été proposés pour l’observer et la décrypter. Déclinés dans l’espace portuaire de Marseille-Fos, ces modèles permettent la production et l’interprétation des discours des acteurs de la démarche d’écologie industrielle en vue d’identifier les modalités de construction territoriale à l’œuvre et de construire une configuration du territoire à l’interface des représentations et pratiques des acteurs. Cette expérimentation met en évidence un phénomène d’imbrication territoriale de l’écologie industrielle et la participation de celle-ci à une dynamique territorialité-territorialisation structurante de la construction territoriale. Elle propose ainsi une définition socioécologique du territoire, distinguant des biotopes et des niches occupés par des acteurs, dont les interactions appellent à un renouvellement de la gouvernance portuaire de l’écologie industrielle.

The circulation of material and energy flows reflects the functioning of both biosphere and human societies. Industrial ecology, in its territorial approach, questions these socioecological interactions within a geographical area. It contributes to the definition and structuration of land into territory. Through an experimental approach led upon port areas, the aim is to reveal this dynamic of territorial configuration in industrial ecology. Territory constitutes a complex matrix of representations and practices, uncovered in actors’ speeches. From the analysis of 21 industrial ecology port case studies at an international scale, 9 territorial patterns are defined in order to observe and interprete this dynamic. Implemented in Marseille-Fos port area, these patterns allow the production and the interpretation of actors’ speeches in order to identify the territorial construction modes and to build a common territorial configuration, at the interface of actors’ representations and practices. This experimentation highlights a territorial embeddedness phenomenon for industrial ecology. It reveales industrial ecology’s contribution to a “territoriality-territorialisation” dynamic, leading to territorial configuration. It thus proposes a socioecological definition of territory, identifying biotopes and niches occupied by different actors. The overlapping of…

Le développement à grande échelle des projets de véhicules électriques à pile àcombustible nécessite le déploiement d’infrastructures de transport et de stockaged’Hydrogène gazeux. La conception de ces structures et la sélection des matériaux nécessitede s’affranchir des risques liés à la fragilisation par l’Hydrogène des alliages métalliques. Cephénomène est bien décrit depuis plusieurs décennies, mais les mécanismes élémentaires àl’origine de ce mode d’endommagement restent controversés, notamment par manque demodèles quantitatifs. Plus précisément, le rôle de la déformation (micro-)plastique en pointede défaut sur le piégeage et l’endommagement par l’hydrogène, s’il est bien démontréexpérimentalement dans de nombreux systèmes, reste mal pris en compte dans les modèlesmicro-mécaniques. Le centre SMS de l’ENSM.SE a proposé des approches originales demodélisation des interactions hydrogène – dislocations, qui ont pu être validéesexpérimentalement dans des matériaux modèles de structure cubique à faces centrées. Cette thèsese propose d’appliquer une démarche semblable dans des alliages de structure cubiquecentrée. On mettra en oeuvre des essais de déformation sur des matériaux modèles pré-chargésen hydrogène, des modèles semi-analytiques et des observations des structures de déformationen microscopie électronique à transmission.

The development of electrical vehicles powered by hydrogen fuel cells requires the large scaledeployment of hydrogen storage and transport infrastructures. This in turn requires theassessment of the sensitivity of structural materials to hydrogen embrittlement phenomena.These damage modes, while being well described experimentally for since several decades,are still highly debated when it comes to elementary physical processes, mainly because of thelack of quantitative models for these elementary processes. More precisely, the role of the(micro-)plasticity developing at the tip of structural defects, while being well establishedexperimentally, is still poorly accounted for in the available micro-mechanical models. TheScience of Materials and Structures division of ENSM.SE already proposed originalmodelling approaches for hydrogen – dislocation interactions, that have been experimentallyvalidated in face-centred cubic materials. This project aims at applying the same type ofapproach to body-centred cubic metals. This will be achieved by means ofdeformation tests on hydrogen-charged model body centred cubic alloys, investigations of thedislocation microstructures by transmission electron microscopy and the development ofsemi-analytical models of hydrogen-dislocation interactions.

L’épidémiologie des anévrismes de l’aorte est un problème de santé publique majeur dans les pays industrialisés. Cette pathologie peut engendrer la mort du patient en cas de rupture de l’anévrisme. Actuellement les critères d’intervention chirurgicale sont basés sur la morphologie de l’anévrisme et il existe des difficultés à évaluer correctement le risque de rupture pour chaque patient. L’objectif de cette thèse était de développer une méthode d’identification des propriétés mécaniques de la paroi artérielle de manière personnalisée permettant d’affiner les critères d’intervention chirurgicale. Des essais de gonflement utilisant des mesures de champs et le développement d’une méthodologie d’analyse ont permis de quantifier la distribution des contraintes des anévrismes de manière expérimentale et de mettre en évidence l’apparition des affaiblissements ponctuels dans la paroi afin de prédire la localisation de la rupture de l’anévrisme. Ensuite, une méthode d’identification de propriétés mécaniques a été mise en place pour mettre en évidence l’hétérogénéité du tissu artériel et pour localiser les endroits à l’origine de la rupture du tissu. L’identification des lois de comportement à partir de données expérimentales issues de patients permettra d’améliorer les modèles numériques artériels utilisées aujourd’hui. De plus, la méthodologie créée pour l’analyse de la rupture d’anévrismes pendant cette thèse ouvre la porte à une étape qui vise à développer la caractérisation mécanique in-vivo par l’utilisation de l’imagerie médicale. L’objectif final sera d’évaluer le risque de rupture de l’anévrisme de chaque patient de manière non-invasive.

Epidemiology of aortic aneurysms is a major public health issue that affects a significant proportion of the population in industrialized countries and can cause the death of the patient in case of rupture of the aneurysm.Currently the only criteria for surgery are based on the morphology of the aneurysm, and there are problems to accurately assess the risk of rupture for each patient.The aim of this thesis was to develop a method to identify the mechanical properties of the arterial wall in a personalized way to refine the criteria for surgery.Inflation tests, full-field measurements and a methodology developed were used in order to quantify experimentally the stress distribution of aneurysms. It was possible to highlight the appearance of localized weakening in the wall which will let us predict the location of the rupture on the aneurysm. Then a method was developed to identify the mechanical properties of the aortic tissue. It was possible to highlight the heterogeneity of arterial tissue and locate the places where the rupture of the tissue may occur.The identification of the aneurysm’s mechanical properties from experimental data will improved arterial numerical models used today. In addition, the methodology developed for the analysis of the rupture of aneurysms during this thesis opens the door to a step that aims to develop the in vivo mechanical characterization by the…

Les communautés virtuelles sont des systèmes sociotechniques dans lesquels des entités (humaines et/ou artificielles) répartis à travers le monde se réunissent autour d’intérêts et/ou d’objectifs communs. Afin de réaliser ces objectifs, les membres de la communauté doivent collaborer en partageant leurs ressources et/ou connaissances. Or, toute collaboration comporte une part de risque dans la mesure où les membres peuvent se comporter de manière non coopérative ou malveillante. Dans de tels contextes, où les mécanismes de sécurité standard ne suffissent plus, la confiance est rapidement devenue un facteur déterminant lors de la prise de décision. Le travail présenté dans cette thèse s’attaque à la problématique de la gestion de la confiance dans les communautés virtuelles ouvertes et décentralisées. Pour cela, nous avons proposé une infrastructure de gestion de la confiance adaptative et conforme socialement (ASC-TMS). L’aspect novateur de ce système réside dans sa faculté à exhiber des propriétés sociales et adaptatives. L’aspect social du ASC-TMS fait référence à la capacité de notre système à prendre des décisions qui soient sûres non seulement pour l’individu mais également et surtout pour les autres membres de la communauté. Par ailleurs, l’aspect adaptatif du système fait référence à la capacité du système à prendre des décisions qui soient en parfaite adéquation avec l’environnement dans lequel ces décisions sont prises. Ainsi, cette thèse constitue une nouvelle étape vers l’automatisation de l’évaluation de la confiance en assistant les membres des communautés virtuelles ouvertes et décentralisées dans leur prise de décision. Le système a été implémenté et déployé en utilisant la plateforme de développement multi-agent JaCaMo. Nous avons également illustré l’applicabilité de notre approche sur un scénario réel de communauté virtuelle d’innovation ouverte. Enfin, nous avons évalué notre système expérimentalement en utilisant la plateforme de simulation multi-agent Repast. Les résultats obtenus montrent que l’utilisation de notre système avait un impact positif sur la dynamique des communautés dans lesquels il est a été utilisé.

Virtual communities (VCs) are socio-technical systems wherein distributed individuals (human and/or artificial) are grouped together around common objectives and goals. In such systems, participants are massively collaborating with each other’s by sharing their private resources and knowledge. A collaboration always bears the risk that one partner exhibits uncooperative or malicious behaviour. Thus, trust is a critical issue for the success of such systems. The work presented in this dissertation addresses the problem of trust management in open and decentralised virtual communities (VCs). To address this problem, we proposed an Adaptive and Socially-Compliant Trust Management System (ASC-TMS). The novelty of ASC-TMS lies in its ability to exhibit social-awareness and context-awareness features. Social-awareness refers to the ability of the trust management system (TMS) to handle…

Dans le cadre de la simulation du procédé de consolidation de pièces céramiques ou composites CerMet par frittage, cette thèse se propose de modéliser et de simuler deux aspects particuliers du frittage. Le premier consiste à prendre en compte l'effet d'éléments dopants sur l'évolution microstructurale d'un élément volumique représentatif d'un compact de poudre. Pour cela les chemins de diffusion tels que la diffusion volumique et de surface sont pris en compte. Le second aspect est en relation avec l'élaboration de matériaux composites à dispersoïdes et l'étude de l'évolution de leur microstructure par simulation numérique selon les caractéristiques des inclusions ne participant pas au processus de frittage. Ces simulations reposent sur le développement de la méthode Level-Set qui permet de suivre tous les changements de topologie qui interviennent au cours du frittage à l'échelle des grains.Des résultats concluants ont été obtenus à partir de la simulation de l'effet du dopage, dans le cas particulier de l'alumine dopée magnésie, puis généralisés au cas du codopage. Pour les multimatériaux, la première étape de la modélisation a consisté à considérer des inclusions ayant le même type de loi de comportement que la matrice céramique, à savoir élastique, linéaire et isotrope. Cependant, les propriétés des matériaux seront différentes. Du point de vue numérique, la complexité du problème a consisté à bien gérer les deux phases solides, et en particulier leur interface commune en vue de la résolution de l'équilibre mécanique par éléments finis, en utilisant plusieurs fonctions Level-Set.

In the framework of the numerical modelling of ceramic powder consolidation or CerMet composites by sintering, this work aims to model and to simulate two aspects of sintering. The first it is to study the doping effect on microstructural evolution of a powder compact, taking into account the main diffusion routes as volume and surface diffusion. The second aspect aims to simulate the evolution of a continue ceramic matrix phase containing a dispersoïde of inclusions that are inert to the diffusion phenomena. Interesting results are obtained in the simulation of the doping effect, and are generalized to the codoping case thanks to the Level-Set method adoped. It is important to recall that the Level-Set method is able to handle topological changes occuring during the simulation. Concerning the multimaterials, a first approach considers that both inclusions and the ceramic matrix have the same constituve elastic, linear and isotropic law but with different materials properties. Numerically, the complexity appears when managing the solid phases (matrix and inclusions), particulary their interface when the momentum conservation problem is solved by finite elements. The diffusion problem is then solved like in the case of the doping effect simulations. Numerical simulations of granular compacts are held to evaluate the dopant and the inclusions effect.

L’articulation du genou est sujette à de nombreuses pathologies pouvant entraîner des instabilités. Les démarches thérapeutiques incluent communément le port d’orthèses, dans le but de stabiliser ou limiter les mouvements articulaires. Malgré une forte prescription, l’évaluation de ces dispositifs manque encore de standardisation.En lien avec des médecins et des industriels, différents outils ont été développés pour évaluer leur efficacité biomécanique. Un modèle éléments finis d’un membre inférieur appareillé a notamment permis d’étudier l’effet de divers paramètres de conception d’une genouillère sur les pressions exercées et sur sa capacité à limiter un mouvement pathologique. Ce modèle a servi à valider un banc de test pouvant contribuer à l’innovation et la certification. Afin d’appréhender les problèmes de confort, le glissement des orthèses sur la peau a été caractérisé par des mesures de champ. Enfin, leurs actions in vivo ont été mesurées à l’aide d’un arthromètre sur des patients présentant une laxité.Les résultats mettent en évidence l’importance des caractéristiques techniques des orthèses et la spécificité du patient sur leurs niveaux d’action. Ainsi, il est possible de cibler des pathologies en jouant sur certains facteurs. Cependant, comparé aux structures de stabilisation passive (ligaments), le rôle des orthèses s’avère limité aux conditions de faibles sollicitations mécaniques. Néanmoins, leurs effets actifs et proprioceptifs (contrôle neuro-musculaire) seraient également à considérer.Ces outils s’avèrent complémentaires ; ils ouvrent la voie à des démarches d’évaluation standardisées et pourront également aider au développement de nouveaux produits.

The knee joint is vulnerable to various injuries and degenerative conditions, potentially leading to instabilities. Usual treatments involve orthoses, which are medical devices aimed at supporting, aligning or immobilizing the joint. However, the evaluation of these devices lacks standardisation despite high prescription and demand.In relation with clinicians and manufacturers, different tools were developed to assess their biomechanical efficiency. Firstly, a finite element analysis (FEA) of a braced lower limb was used to investigate the effects of brace design on its ability to prevent a pathological motion and understand the force transfer mechanisms. This model provided a basis to validate an experimental surrogate limb with the aim of providing an innovation and certification tool for manufacturers. In an attempt to apprehend comfort issues, full-field measurements of brace migration and FEA of contact pressures were performed. Finally, their in vivo actions were measured on ACL-deficient patients using a laxity testing device.Results highlight the importance of brace technical characteristics and patient-specificity on characterized levels of action and comfort. Furthermore, some key design factors allowed to target devices to particular pathologies. However, when compared to in vivo passive stabilizing structures (ligaments), the efficiency…