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The replacement of missing teeth by implant techniques is now well documented and a lot of clinical studies have been conducted to improve safety, predictability and comfort for the patient. Implants with a moderately rough surface (TiUnite, for example) were therefore introduced, with greatly improved stability, which opened the door to very interesting therapeutics for the clinician and the patient. One example is the immediate loading of total dentures on 4 implants according to the All On Four concept. However, this type of implant had a major disadvantage when exposed, the roughness increasing bacterial concentration, these were very difficult to clean. Mixed surface implants were then born with the idea of keeping the advantages of both systems while being improved by a new surface state. Prophylactic maneuvers are greatly improved by the smooth surface of the neck which allows, if exposure occurs, to perform therapy without the need for implantoplasty and retains the characteristics of the TiUnite anodized surface which is very well documented for its success rate, primary stability and use in immediate loading and extraction/immediate implantation therapeutics.; Le remplacement des dents absentes par des techniques implantaires est maintenant très bien documenté et des études cliniques de grande ampleur ont été menées pour améliorer la sécurité, la prédictibilité et le confort pour le patient. Les implants à surface modérément rugueuse (TiUnite par exemple) ont donc fait leur apparition, ils présentaient une stabilité grandement améliorée ce qui a ouvert la porte à des thérapeutiques très intéressantes pour le clinicien et le patient. Nous pouvons par exemple citer la mise en charge immédiate de prothèses totales sur 4 implants selon le concept du All On Four. Cependant ce type d’implant présentait un désavantage majeur lors d’une exposition, les rugosités étant des niches bactériennes, celles-ci étaient très difficiles à nettoyer. Les implants à état de surfaces mixtes sont alors nés dans l’idée de garder les avantages des deux systèmes qui le composent tout en étant amélioré par un état de surface nouveau. Les manœuvres prophylactiques sont grandement améliorées par la surface lisse du col qui permet, si une exposition a lieu, de pouvoir effectuer une thérapeutique sans passer par l’implantoplastie et conserve les caractéristiques de la surface anodisée TiUnite qui est très bien documentée pour son taux de succès, sa stabilité primaire et sa mise en œuvre dans des thérapeutiques de mise en charge immédiate ainsi que d’extraction / implantation immédiate.

Over the past 20 years, natural gas production has increased by more than 70% worldwide. This means that accurate metering is required at all stages of transportation. The broadening of the operating pressure range up to 70 bar leads to a consideration of Reynolds (Re) numbers above 107, exceeding the thresholds defined by the ISO9300 standard. The operations require measurement uncertainties of less than 0.1%, which, in the absence of a reference for high Re numbers, is almost impossible to ensure with current knowledge. The method for the calibration of flow meters consists of using nozzles in the critical flow regime (CFVN). This is the main activity of the Cesame-Exadebit laboratory (LNE-LADG), which holds the national flow primary standard. One of its objectives is the constant improvement of the uncertainty of gas flow measurement. The present work aims to increase understanding of the flow behavior of such nozzles in order to extend their possible use to higher ranges of Re.First, an overview is given of current knowledge relating to flow measurement and evaluation of discharge coefficients (Cd) in cylindrical nozzles for operating regimes encountered in practice. The low Re regimes are already well-studied and the majority of the studies show comparable results, from which semi-empirical curves for the evolution of the Cd have been established. For high Re regimes, the dependence on surface states has no empirical laws. Ten cylindrical nozzles were machined with different diameters, and different roughness levels (Ra), which were characterized by accurate surface roughness measurements. Each nozzle was calibrated using Cesame-Exadebit facilities with the primary method (pVT,t), giving access to a wide range of Re with uncertainties of 0.1%.All the experimental results obtained were compared with the laboratory's database and with measurements in the scientific literature. For Re>106, the Cd reaches a plateau level which depends on the roughness. This trend was confirmed by comparative measurements carried out in the PTB's high-pressure facilities. An empirical model is proposed to describe the asymptotic value of the Cd. This model uses a coefficient similar to the relative roughness, which is well known in the studies of the flow in pipes (Colebrook), and is strongly correlated with the experimental value of the parameter Ra/d, measured in the cylindrical part.The second part of this work is dedicated to the definition and implementation of a numerical strategy which allows the characterization of the evolution of the flow structure and identification of the main physical phenomena possibly involved in the non-monotonic evolution of the Cd as a function of Re. OpenFoam was chosen to perform numerical simulations. A numerical strategy adapted to nozzles with cylindrical geometry is then proposed.The numerical results show the evolution of the Cd in a cylindrical nozzle, which was compared under different initial conditions over the whole range of Re. This evolution is analysed with respect to the evolution of the flow structure at the nozzle throat as a function of the upstream conditions.; Au cours des 20 dernières années, la production de gaz naturel a augmenté de plus de 70 % dans le monde. Cela implique qu’à toutes les étapes du transport, des comptages précis soient opérés. L’élargissement du domaine des pressions, pouvant atteindre 70 bar, conduit à des nombres de Reynolds (Re) supérieur à 107, dépassant ainsi les seuils définis par la norme ISO9300. Les opérations nécessitent des incertitudes de mesures inférieures à 0,1 % ce qui, en l’absence de référence pour les Re élevés, est quasiment impossible à tenir dans l’état des connaissances actuelles. La méthode pour l'étalonnage des débitmètres consiste à utiliser des tuyères en régime d'écoulement critique (CFVN). Leur utilisation est le cœur d’activité du laboratoire de Cesame-Exadébit (LNE-LADG) qui est détenteur de l'étalon de débit national. L’un de ces objectifs est l’amélioration constante de l’incertitude de mesure du débit de gaz. Ce travail de thèse vise à contribuer à la compréhension du comportement des écoulements au sein de telles tuyères afin de pouvoir étendre leur utilisation à des gammes plus élevées de Re.Dans un premier temps, l’étude bibliographique a permis d’établir un état complet des connaissances des écoulements dans les tuyères à géométrie cylindrique et des coefficients de décharge (Cd) associés pour les régimes d’utilisation rencontrés en pratique. Pour les régimes à bas Re, déjà bien étudiés, la majorité des études convergent, ce qui a permis d’établir des courbes semi-empiriques d’évolution du Cd. Pour les haut-Re, aucune loi empirique ne permet de décrire la dépendance aux états de surface Dix tuyères cylindriques ont été usinées avec pour chaque diamètre, des niveaux de rugosité (Ra) différents qui ont été caractérisés par des mesures d'état de surface. Chaque pièce a été étalonnée à l'aide des installations de Cesame-Exadébit au moyen de la méthode primaire (pVT,t) donnant l'accès à une large gamme de Re avec des incertitudes de 0,1 %.L'ensemble des résultats expérimentaux obtenus a été comparé à la base de données du laboratoire ainsi qu'aux mesures de la littérature scientifique. Pour Re>106, le Cd atteint une valeur plateau dont la valeur dépend de la rugosité. Cette tendance a été confirmée par des mesures comparatives réalisées dans les installations à haute pression de la PTB. Le modèle empirique élaboré permet de décrire la valeur asymptotique du Cd avec un coefficient Cd, similaire à la rugosité relative bien connue pour les études en guide (Colebrook), et fortement corrélé à la valeur expérimentale du paramètre Ra/d, mesuré dans la partie cylindrique.La seconde partie du travail de thèse est dédiée à la définition et la mise en œuvre d’une stratégie numérique, pouvant permettre de caractériser l’évolution de la structure de l’écoulement et d’identifier les phénomènes physiques, pouvant piloter l’évolution non-monotone du Cd en fonction du Re. Le choix se porte sur OpenFoam pour réaliser des simulations numériques. L'outil est éprouvé dans un premier temps par une confrontation à des cas de référence. Une stratégie numérique adaptée au cas des tuyères en géométrie cylindrique est ensuite proposée.Les résultats numériques montrent l'évolution du Cd dans une tuyère cylindrique qui est comparée, sous différentes conditions initiales, aux mesures expérimentales dans l’ensemble de la gamme des Re. Cette évolution est analysée au regard de la variation de la structure de l’écoulement au col en fonction des conditions amont.

With the evolution of their composition and properties, composite resins have become the materials of choice for dental surgeons for direct restoration. The protocol for their implementation has been the subject of numerous studies, resulting in a standard sequence, making it possible to optimize the durability and properties of these resins. Following this, shaping, called finishing, and polishing of the restoration will be essential. But, unlike placement, the protocols for these two steps vary depending on the practices of the practitioner and the instruments at his disposal, and few studies have actually produced a typical sequence, resulting in optimal polishing. This while insufficient polishing will lead to a rough surface condition, leading to many negative consequences for the patient. The objective of this thesis will thus be to compare the effect on the composites of various instruments, and to come up with a standard sequence allowing to obtain the smoothest possible surface finish, and therefore to optimize the integration of restoration in the oral environment.; Avec l’évolution de leur composition et de leurs propriétés, les résines composites sont devenues les matériaux de choix pour les chirurgiens-dentistes dans le cadre de restauration directe. Le protocole pour leur mise en place a été l’objet de nombreuses études, aboutissant à une séquence type, permettant d’optimiser la pérennité et les propriétés de ces résines. À la suite de cela, une mise en forme, appelée finition, et un polissage de la restauration seront indispensables. Mais, à l’inverse de la mise en place, les protocoles de ces deux étapes varient selon les habitudes du praticien et des instruments à sa disposition, et peu d’études ont réellement sorti une séquence type, aboutissant à un polissage optimal. Cela alors qu’un polissage insuffisant amènera à un état de surface rugueux, entrainant de nombreuses conséquences néfastes pour le patient. L’objectif de cette thèse sera ainsi de comparer l’effet sur les composites de divers instruments, et d’en sortir une séquence type permettant d’obtenir un état de surface le plus lisse possible, et donc d’optimiser l’intégration de la restauration dans l’environnement buccal.

National audience; La majorité des industries du bois s'impose une sur-qualité pour améliorer la qualité de surface avant l'application d'une finition. Les recherches scientifiques antérieures n'ont fait que comparer la performance de différents procédés d'usinage, mais aucune n'a permis de comprendre les caractéristiques de surface et les conditions de coupe permettant d'obtenir une finition à la fois performante et durable. Cette étude a pour objectifs : d'identifier des paramètres quantitatifs permettant de caractériser l'état de surface du bois poncé en vue d'évaluer sa performance à la finition; de déterminer les conditions de coupe permettant d'obtenir une performance optimale. Plusieurs planches de hêtre des Pyrénées ont été poncées suivant différentes conditions de coupe, dans les conditions industrielles, afin d'obtenir toutes les gammes d'états de surface et de performances. Des paramètres topographiques et physico-chimiques ont été mesurés sur les surfaces poncées. Deux couches de vernis aqueux ont été ensuite appliquées sur les surfaces. Une moitié des surfaces vernies a été vieillie dans une enceinte QUV munie de 8 lampes UVA-351 pour une utilisation en intérieure. L'adhésion de la finition avant et après vieillissement a été évaluée par un test d'adhérence par arrachement à l'aide d'un Posi-test AT-A de Defelsko. Une étude de corrélation entre les paramètres d'état de surface et les critères de performance a été effectuée. Des conditions de ponçage ont été proposées pour optimiser l'usinage et la finition du bois en industrie.

Passive sampling has been developed to obtain, at lower cost, more representative evaluations of the average concentrations of contaminants in aquatic environments. An innovative silicone-based passive sampler (named PACSiR, for Polar Apolar Composite Silicone Rubber) was designed to address sampling, detection and quantification of a wide range of organic contaminants (native or metabolites) present at ultratrace levels in waters. The PACSiR passive samplers, of small size (2 cm length), were applied in different aquatic media (surface or underground waters), typically for periods of 1 week, to evaluate the contamination by a wide range of pesticides and metabolites. They were also tested for their capacity to monitor several hormones and pharmaceuticals. The nature and mass of contaminants sorbed on the passive samplers exposed in situ were used as qualitative or comparative measures, to highlight the presence of compounds or to easily assess trends and gradients of contamination in aquatic environments. For quantitative purposes, the estimation of the average concentration of contaminants in water required the prior determination of kinetic parameters (sampling rate, equilibration time) through laboratory experiments. We demonstrated that this reactive, single-use and low cost passive sampler can be used for multiple research or operational purposes, thanks to the different levels of data acquisition, from qualitative to quantitative approach.

Introduction: The purpose is to determine if the effect of preventive treatment on titanium surfaces by diode laser has an impact on the decrease of the adhesion capacity of bacterial biofilms. Materials and Methods: Titanium discs with different surface conditions are treated with a laser diode 810nm at 1 and 3 watts dry or in presence of hydrogen peroxide and will be used for the development of a multi-species biofilm developed in the Odontology UFR’S bacteriology labotory. A statistical analysis of our results(the Student's test) was carried out. Results: The study demonstrated a variable efficacy of diode laser treatment on the reduction of the ability of bacteria composing our biofilm to adhere on titanium surfaces. Discussion: An essay on more observations would be helpful. Conclusion: Studies should be carried out to test the diode laser on other types of implant surfaces and on a larger scale., Introduction : Le but est de déterminer si l’effet du traitement préventif de surfaces en titane au laser diode a un impact sur la diminution de la capacité d’adhésion des biofilms bactériens. Matériels et Méthodes : Des disques en titane ayant des états de surface différents sont traités au laser diode 810nm à 1 et 3 watts à sec ou en présence d’eau oxygénée et serviront pour le développement d’un biofilm pluri-espèces développé au sein du laboratoire de bactériologie de l’UFR d’odontologie. Une analyse statistique de nos résultats (le test de Student) a été réalisée. Résultats : L’étude a démontré une efficacité variable du traitement par laser diode sur la diminution de la capacité des bactéries composant notre biofilm à adhérer sur les surfaces en titane. Discussion : Un essai portant sur plus d’observations serait utile. Conclusion : Il faudrait réaliser des études testant le laser diode sur d’autres types de surfaces implantaires et à plus grande échelle.

When a metal is immersed in an electrolyte, a charge distribution is created at the interface and a potential is set up across the two phases. The separation between charges give rise to what are known as electric double layers (EDL). Compared to the usual solid/liquid interfaces investigated in the literature, this study is dedicated to the EDL at the stainless steel 304L / passive film / NaCl (0.01M) interface by combining electrochemical, electrical and physical methods. First, a methodology has been set up to characterise the EDL by the electrochemical methods: Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). Both the effective capacity and the surface charge density were evaluated. Then, several parameters were investigated such as the electrolyte concentration, the applied potential and the influence on the EDL of the surface preparation. The results showed that the double layer capacitance depends mainly on the concentration of the electrolyte and on the applied potential. The roughness seems to have a poor influence on the measured capacitance. Various physico-chemical analysis were performed in order to characterise the passive films formed at the surface: no significant difference could have been evidence between the surfaces before and after immersion. Finally, the volume charge density was also determined by the liquid flow electrification measurement. Whatever the characterization techniques used (EIS, CV or flow electrification), the same trend was observed with regard to the influence of the concentration on the characteristics of the EDL.; Lorsqu'un solide est en contact avec un liquide, des phénomènes physico-chimiques conduisent à polariser l'interface. Deux zones de charge, de signe opposé, apparaissent à cette interface, une dans le solide et l'autre dans le liquide, formant ainsi la double couche électrique (DCE). Par rapport à la littérature existante, l’originalité de ce travail est de s’intéresser à la DCE à l’interface acier inoxydable 304L /film passif d’oxyde/ solution de NaCl (0.01M) en couplant des caractérisations électrochimiques, électriques et physiques. Une méthodologie de caractérisation par voie électrochimique en utilisant les méthodes de spectroscopie d’impédance (SIE) et de voltammétrie cyclique (CV) a été mise au point pour accéder à deux paramètres: la capacité effective et la densité surfacique de charge. Des modifications de la concentration de l'électrolyte, du potentiel appliqué et de l'état de surface ont ensuite été réalisées : la capacité effective de la DCE dépend principalement de la concentration et du potentiel et la densité surfacique de charge croît avec la concentration. Dans la gamme étudiée, la rugosité a une faible influence sur la capacité effective mesurée. Des analyses physico-chimiques de la surface ont permis de caractériser les films passifs formés sur l'acier, sans révéler de différences significatives entre les surfaces avant et après immersion. Un autre paramètre caractéristique de la DCE, la densité volumique de charge à la paroi, a été aussi déterminé par la méthode d'électrisation par écoulement du liquide. Les 3 méthodes de caractérisation (SIE, CV et électrisation) confirment l'influence de la concentration sur les caractéristiques de la DCE.

When a metal is immersed in an electrolyte, a charge distribution is created at the interface and a potential is set up across the two phases. The separation between charges give rise to what are known as electric double layers (EDL). Compared to the usual solid/liquid interfaces investigated in the literature, this study is dedicated to the EDL at the stainless steel 304L / passive film / NaCl (0.01M) interface by combining electrochemical, electrical and physical methods. First, a methodology has been set up to characterise the EDL by the electrochemical methods: Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). Both the effective capacity and the surface charge density were evaluated. Then, several parameters were investigated such as the electrolyte concentration, the applied potential and the influence on the EDL of the surface preparation. The results showed that the double layer capacitance depends mainly on the concentration of the electrolyte and on the applied potential. The roughness seems to have a poor influence on the measured capacitance. Various physico-chemical analysis were performed in order to characterise the passive films formed at the surface: no significant difference could have been evidence between the surfaces before and after immersion. Finally, the volume charge density was also determined by the liquid flow electrification measurement. Whatever the characterization techniques used (EIS, CV or flow electrification), the same trend was observed with regard to the influence of the concentration on the characteristics of the EDL.; Lorsqu'un solide est en contact avec un liquide, des phénomènes physico-chimiques conduisent à polariser l'interface. Deux zones de charge, de signe opposé, apparaissent à cette interface, une dans le solide et l'autre dans le liquide, formant ainsi la double couche électrique (DCE). Par rapport à la littérature existante, l’originalité de ce travail est de s’intéresser à la DCE à l’interface acier inoxydable 304L /film passif d’oxyde/ solution de NaCl (0.01M) en couplant des caractérisations électrochimiques, électriques et physiques. Une méthodologie de caractérisation par voie électrochimique en utilisant les méthodes de spectroscopie d’impédance (SIE) et de voltammétrie cyclique (CV) a été mise au point pour accéder à deux paramètres: la capacité effective et la densité surfacique de charge. Des modifications de la concentration de l'électrolyte, du potentiel appliqué et de l'état de surface ont ensuite été réalisées : la capacité effective de la DCE dépend principalement de la concentration et du potentiel et la densité surfacique de charge croît avec la concentration. Dans la gamme étudiée, la rugosité a une faible influence sur la capacité effective mesurée. Des analyses physico-chimiques de la surface ont permis de caractériser les films passifs formés sur l'acier, sans révéler de différences significatives entre les surfaces avant et après immersion. Un autre paramètre caractéristique de la DCE, la densité volumique de charge à la paroi, a été aussi déterminé par la méthode d'électrisation par écoulement du liquide. Les 3 méthodes de caractérisation (SIE, CV et électrisation) confirment l'influence de la concentration sur les caractéristiques de la DCE.

This study focuses on the performance of 2.5D Carbon/Carbon composite materials for low energy aeronautical braking. During aircraft life, the surface condition of the brake discs evolves and the braking performances change. The experimental studies and the modelizations carried out aim in controlling and predicting the evolution of surface properties, both in terms of the tribological conditions but also of the distance in two study environments: dry and lubricated. For this purpose, a characterization of the mechanical behavior in compression of the 2.5D Carbon/Carbon composite is performed in order to understand the repercussions of friction underlayer. The elastic characteristics of the material and the elasto-damaging behavior in compression are identified. These characteristics are used in a 1D simulation, that allows reproducing the cyclic compression test curves with increasing stress. At the same time, a study of the tribological behavior of the dry 2.5D C/C composite via short tests made it possible to know the friction coefficient of different surface conditions. The average friction coefficients are related to the roughness. The long-range tribological tests used have modified the topographic and morphological surface conditions of the samples. Cracks appear at the underlayer, as a result of the tribological efforts. These observations led to the determination of a mechanism for the evolution of surface condition of discs in a dry environment. Finally, two types of lubricated environment tests have been proposed in order to separate the instantaneous behavior of a surface state from the tribological behavior with the distance. First, a short tribological test procedure is set up and is displayed as a means of in-situ surface condition characterization in its own right, with characteristics of the Stribeck curves directly related to the morphological and topographical states. Next, an experimental plan combines long tests to modify the surface condition of test pieces for several sets of tribological parameters. The Stribeck curves of these new surface states are analyzed. Experimental surface conditions are compared with those of industrial brake disks.; Cette étude s'intéresse aux performances des matériaux composites Carbone/Carbone 2,5D lors d'un freinage aéronautique de basse énergie. Durant la vie avion, l'état de surface des disques de frein évolue et les performances de freinage s'en trouvent modifiées. Les études expérimentales et les modélisations réalisées ont pour buts la maîtrise et la prédiction de l'évolution des propriétés de la surface, cela en fonction à la fois des conditions tribologiques mais également de la distance dans deux environnements d'étude: à sec et lubrifié. Un premier volet de ce travail consiste à caractériser finement le comportement mécanique en compression du composite Carbone/Carbone 2,5D, afin de comprendre les répercussions du frottement en sous-couche. Après la détermination des caractéristiques élastiques du matériau, le comportement élasto-endommageable en compression est relevé. Ces caractéristiques sont implémentées dans une simulation 1D et permettent de reproduire les courbes d'essais de compression cyclique à contrainte croissante. Parallèlement, une étude du comportement tribologique du C/C 2,5D à sec via des essais courts a permis de connaître les caractéristiques des coefficients de frottement de différents états de surface. Les coefficients de frottement moyens sont mis en relation avec le paramètre de rugosité Sk. Les essais tribologiques longue distance mis en oeuvre ont modifié l'état de surface des échantillons tant sur le plan topographique que sur le plan morphologique. Des fissures en sous-couche apparaissent, conséquence des efforts tribologiques subis. Ces observations ont menés à la détermination d'un mécanisme d'évolution d'état de surface des disques en environnement sec. Enfin, deux types d'essais en environnement lubrifié ont été proposés, afin de séparer le comportement ponctuel d'un état de surface du comportement tribologique avec la distance. Premièrement, une procédure d'essais tribologiques courts a été mise en place et s'affiche comme un moyen de caractérisation d'état de surface in-situ à part entière, avec des caractéristiques des courbes de Stribeck directement liées aux états morphologiques et topographiques. Ensuite, un plan d'expérience réunit les essais longs destinés à modifier l'état de surface d'éprouvettes pour plusieurs jeux de paramètres tribologiques. Les courbes de Stribeck de ces nouveaux états de surface sont analysées. Ainsi, les états de surface expérimentaux sont comparés à ceux des disques de frein industriels.

This study focuses on the performance of 2.5D Carbon/Carbon composite materials for low energy aeronautical braking. During aircraft life, the surface condition of the brake discs evolves and the braking performances change. The experimental studies and the modelizations carried out aim in controlling and predicting the evolution of surface properties, both in terms of the tribological conditions but also of the distance in two study environments: dry and lubricated. For this purpose, a characterization of the mechanical behavior in compression of the 2.5D Carbon/Carbon composite is performed in order to understand the repercussions of friction underlayer. The elastic characteristics of the material and the elasto-damaging behavior in compression are identified. These characteristics are used in a 1D simulation, that allows reproducing the cyclic compression test curves with increasing stress. At the same time, a study of the tribological behavior of the dry 2.5D C/C composite via short tests made it possible to know the friction coefficient of different surface conditions. The average friction coefficients are related to the roughness. The long-range tribological tests used have modified the topographic and morphological surface conditions of the samples. Cracks appear at the underlayer, as a result of the tribological efforts. These observations led to the determination of a mechanism for the evolution of surface condition of discs in a dry environment. Finally, two types of lubricated environment tests have been proposed in order to separate the instantaneous behavior of a surface state from the tribological behavior with the distance. First, a short tribological test procedure is set up and is displayed as a means of in-situ surface condition characterization in its own right, with characteristics of the Stribeck curves directly related to the morphological and topographical states. Next, an experimental plan combines long tests to modify the surface condition of test pieces for several sets of tribological parameters. The Stribeck curves of these new surface states are analyzed. Experimental surface conditions are compared with those of industrial brake disks.; Cette étude s'intéresse aux performances des matériaux composites Carbone/Carbone 2,5D lors d'un freinage aéronautique de basse énergie. Durant la vie avion, l'état de surface des disques de frein évolue et les performances de freinage s'en trouvent modifiées. Les études expérimentales et les modélisations réalisées ont pour buts la maîtrise et la prédiction de l'évolution des propriétés de la surface, cela en fonction à la fois des conditions tribologiques mais également de la distance dans deux environnements d'étude: à sec et lubrifié. Un premier volet de ce travail consiste à caractériser finement le comportement mécanique en compression du composite Carbone/Carbone 2,5D, afin de comprendre les répercussions du frottement en sous-couche. Après la détermination des caractéristiques élastiques du matériau, le comportement élasto-endommageable en compression est relevé. Ces caractéristiques sont implémentées dans une simulation 1D et permettent de reproduire les courbes d'essais de compression cyclique à contrainte croissante. Parallèlement, une étude du comportement tribologique du C/C 2,5D à sec via des essais courts a permis de connaître les caractéristiques des coefficients de frottement de différents états de surface. Les coefficients de frottement moyens sont mis en relation avec le paramètre de rugosité Sk. Les essais tribologiques longue distance mis en oeuvre ont modifié l'état de surface des échantillons tant sur le plan topographique que sur le plan morphologique. Des fissures en sous-couche apparaissent, conséquence des efforts tribologiques subis. Ces observations ont menés à la détermination d'un mécanisme d'évolution d'état de surface des disques en environnement sec. Enfin, deux types d'essais en environnement lubrifié ont été proposés, afin de séparer le comportement ponctuel d'un état de surface du comportement tribologique avec la distance. Premièrement, une procédure d'essais tribologiques courts a été mise en place et s'affiche comme un moyen de caractérisation d'état de surface in-situ à part entière, avec des caractéristiques des courbes de Stribeck directement liées aux états morphologiques et topographiques. Ensuite, un plan d'expérience réunit les essais longs destinés à modifier l'état de surface d'éprouvettes pour plusieurs jeux de paramètres tribologiques. Les courbes de Stribeck de ces nouveaux états de surface sont analysées. Ainsi, les états de surface expérimentaux sont comparés à ceux des disques de frein industriels.

Cette communication s’intéresse à la problématique du détourage des composites à renfort en fibres de verre (GFRP). Après avoir montré en quoi cette problématique est d’actualité, les objectifs du travail sont présentés. Puis les conditions expérimentales retenues (éprouvettes, machine, outils et stratégie d’usinage) sont décrites. Ensuite, différentes expérimentations sont détaillées. Les premiers essais, dits « de base », permettent de tester les conditions de coupe initialement préconisées pour différents outils et de comparer ceux-ci. Ils permettent aussi de comparer l’incidence de la direction d’usinage par rapport à l’orientation des fibres. Dans les essais suivants, l’incidence de l’évolution de deux paramètres de coupe autour de leurs valeurs de base (la vitesse de coupe Vc et l’avance par dent fz) sur la qualité de la surface détourée est étudiée.

Since the mid-twentieth century, the Sahel is characterized by a significant rainfall deficit marked by severe droughts in 1972-73 and 1983-84 that have significantly impacted ecosystems, resources and local population. The responses induced by this deficit result in opposite effects according to geographical area. If, in the Sudano-Guinean zone, a reduced surface runoff was observed, the Sahel experienced a paradoxical increase of surface runoff during the same period.Most of the studies aiming at understanding this paradoxical situation have been performed in crop-dominated areas, where the runoff increase has been attributed to land use change following population growth. However, the same phenomenon is also observed in pastoral areas where land use change cannot explain the observed hydrological changes.The objective of this thesis is to study the different processes governing Sahelian hydrology and prioritize their impact on the surface runoff evolution in pastoral areas by means of hydrological modeling. To do this, the KINEROS2 runoff model was applied to the Agoufou watershed. This endorheic watershed is located in the Gourma region, in Mali. It is instrumented by the AMMA-CATCH observatory, which provides most of the necessary data for forcing and evaluating the model.The first part of this work was dedicated to the quantification of the changes occurred over the last 50 years on the Agoufou watershed and its outlet, the Agoufou lake. Land cover maps derived from satellite images and aerial photographs for 1956 and 2011 allowed estimating the changes in surface characteristics. Erosion of shallow soil and degradation of the tiger bush vegetation in favor of the bare soil extension (35 km² between 1956 and 2011) as well as increases in drainage density (× 1.5) and in lake area (534 m² in 1956 to 2 x 106 m² in 2011) were the main changes observed. The discharge evolution over time was quantified from changes in lake's volume, computed via a relationship between the lake’s surface estimated by remote sensing and in-situ water height data. This relationship was coupled to a water balance equation, taking into account precipitation, water evaporation and lake’s bottom infiltration to quantify the water inflow to the lake. The runoff coefficient of the watershed was shown to increase from 0 % in the 1970s to 5.5% in the 2000s.The second part of this thesis was dedicated to hydrological modeling in order to rank the impact of the surface changes highlighted above on runoff. Series of reference and attribution simulations were performed. The increase in bare soil surfaces associated with a decrease in vegetation largely explains the hydrological changes of the watershed since the 1960s. The development of the drainage network and the crusting of sandy dunes play a less important role on this evolution, while the evolution of daily precipitation reduces runoff over time by more than 34%, which contradicts the observed trend.The mechanisms identified in the Agoufou watershed highlight the pivotal role of the dynamics of the coupled vegetation/erosion/drainage network system and their role in other Sahelian regions, where increased runoff was also observed.; La région sahélienne est caractérisée, depuis la moitié du XXème siècle, par un déficit pluviométrique important marqué par de fortes sécheresses en 1972-73 et en 1983-84 qui ont eu des effets considérables sur l’écosystème, les ressources et la population locale. Les réponses hydrologiques induites par ce déficit se traduisent par des effets contrastés suivant la zone géographique considérée. Si dans la zone soudano-guinéenne, une baisse des écoulements de surface a été observée, la zone sahélienne, paradoxalement, a connu une augmentation de ces écoulements durant la même période.La plupart des études visant à mieux comprendre cette évolution paradoxale ont été effectuées en milieu sahélien cultivé, où l’augmentation du ruissellement a souvent été attribuée au changement d’usage des sols suite aux besoins de la population croissante. Toutefois, ce même phénomène est aussi observable dans les zones majoritairement pastorales où les modifications d’usage des sols ne suffisent pas à expliquer les modifications hydrologiques observées.Les objectifs de cette thèse consistent à étudier, au travers de la modélisation hydrologique, l’évolution conjointe des différents processus régissant l’hydrologie sahélienne et de hiérarchiser leurs impacts sur l’évolution du ruissellement de surface sur les 50 dernières années en milieu pastoral. Pour ce faire, le modèle de ruissellement KINEROS2, a été appliqué au bassin versant d’Agoufou. Ce bassin de type endoréique est situé dans la région du Gourma, au Mali et est instrumenté par le service d’observation AMMA-CATCH qui fournit une partie des données nécessaires au forçage et à l’évaluation du modèle.La première partie de ces travaux a été dédiée à la quantification des changements survenus au cours des 50 dernières années sur ce bassin ainsi qu’au niveau de son exutoire, le lac d’Agoufou. Une cartographie des unités paysagères identifiées à partir d’images satellite et de photographies aérienne, a été réalisée pour les années 1956 et 2011. Cette cartographie a mis en évidence l’évolution des états de surface, marquée par l’érosion des sols peu profonds et la dégradation de la végétation de type brousse tigrée en faveur de l’extension des surfaces de sols nus (+35 km² entre 1956 et 2011) ainsi que par l'augmentation de la densité du réseau de drainage (×1.5) et par celle de la superficie du lac (534 m² en 1956 pour 2×106 m² en 2011). L’évolution du débit au cours du temps a été quantifiée à partir des variations de volume du lac établies via une relation entre les surfaces estimées par télédétection et les hauteurs d’eau mesurées in-situ. Cette relation a été couplée à une équation de bilan d’eau, prenant en compte les précipitations, l’évaporation et l’infiltration sur le lac pour quantifier les apports d’eau à l’exutoire. Nous avons ainsi mis en évidence l’évolution nette du coefficient de ruissellement du bassin qui est passé de 0% dans les années 1970 à 5.5 % dans les années 2000.La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à la modélisation hydrologique et à la réalisation de simulations de références et d’attribution des changements observés à différents facteurs. L’augmentation des surfaces de sols nus associée à une diminution de la végétation explique largement l’évolution de l’hydrologie de surface du bassin depuis les années 1960. Le développement du réseau de drainage et l’encroûtement des dunes jouent des rôles secondaires dans cette évolution. En revanche, la variation du régime des pluies, tend à diminuer le ruissellement au cours du temps de plus de 34%. Les mécanismes identifiés sur le bassin d’Agoufou montrent l'importance de la dynamique du système couplé végétation/érosion/réseau hydrique et de leurs rôles sur d’autres bassins Sahéliens où l’augmentation du ruissellement a été également mise en évidence.

Since the mid-twentieth century, the Sahel is characterized by a significant rainfall deficit marked by severe droughts in 1972-73 and 1983-84 that have significantly impacted ecosystems, resources and local population. The responses induced by this deficit result in opposite effects according to geographical area. If, in the Sudano-Guinean zone, a reduced surface runoff was observed, the Sahel experienced a paradoxical increase of surface runoff during the same period. Most of the studies aiming at understanding this paradoxical situation have been performed in crop-dominated areas, where the runoff increase has been attributed to land use change following population growth. However, the same phenomenon is also observed in pastoral areas where land use change cannot explain the observed hydrological changes. The objective of this thesis is to study the different processes governing Sahelian hydrology and prioritize their impact on the surface runoff evolution in pastoral areas by means of hydrological modeling. To do this, the KINEROS2 runoff model was applied to the Agoufou watershed. This endorheic watershed is located in the Gourma region, in Mali. It is instrumented by the AMMA-CATCH observatory, which provides most of the necessary data for forcing and evaluating the model. The first part of this work was dedicated to the quantification of the changes occurred over the last 50 years on the Agoufou watershed and its outlet, the Agoufou lake. Land cover maps derived from satellite images and aerial photographs for 1956 and 2011 allowed estimating the changes in surface characteristics. Erosion of shallow soil and degradation of the tiger bush vegetation in favor of the bare soil extension (35 km² between 1956 and 2011) as well as increases in drainage density (× 1.5) and in lake area (534 m² in 1956 to 2 x 106 m² in 2011) were the main changes observed. The discharge evolution over time was quantified from changes in lake's volume, computed via a relationship between the lake's surface estimated by remote sensing and in-situ water height data. This relationship was coupled to a water balance equation, taking into account precipitation, water evaporation and lake's bottom infiltration to quantify the water inflow to the lake. The runoff coefficient of the watershed was shown to increase from 0 % in the 1970s to 5.5% in the 2000s. The second part of this thesis was dedicated to hydrological modeling in order to rank the impact of the surface changes highlighted above on runoff. Series of reference and attribution simulations were performed. The increase in bare soil surfaces associated with a decrease in vegetation largely explains the hydrological changes of the watershed since the 1960s. The development of the drainage network and the crusting of sandy dunes play a less important role on this evolution, while the evolution of daily precipitation reduces runoff over time by more than 34%, which contradicts the observed trend. The mechanisms identified in the Agoufou watershed highlight the pivotal role of the dynamics of the coupled vegetation/erosion/drainage network system and their role in other Sahelian regions, where increased runoff was also observed.; La région sahélienne est caractérisée, depuis la moitié du XXème siècle, par un déficit pluviométrique important marqué par de fortes sécheresses en 1972-73 et en 1983-84 qui ont eu des effets considérables sur l'écosystème, les ressources et la population locale. Les réponses hydrologiques induites par ce déficit se traduisent par des effets contrastés suivant la zone géographique considérée. Si dans la zone soudano-guinéenne, une baisse des écoulements de surface a été observée, la zone sahélienne, paradoxalement, a connu une augmentation de ces écoulements durant la même période. La plupart des études visant à mieux comprendre cette évolution paradoxale ont été effectuées en milieu sahélien cultivé, où l'augmentation du ruissellement a souvent été attribuée au changement d'usage des sols suite aux besoins de la population croissante. Toutefois, ce même phénomène est aussi observable dans les zones majoritairement pastorales où les modifications d'usage des sols ne suffisent pas à expliquer les modifications hydrologiques observées. Les objectifs de cette thèse consistent à étudier, au travers de la modélisation hydrologique, l'évolution conjointe des différents processus régissant l'hydrologie sahélienne et de hiérarchiser leurs impacts sur l'évolution du ruissellement de surface sur les 50 dernières années en milieu pastoral. Pour ce faire, le modèle de ruissellement KINEROS2, a été appliqué au bassin versant d'Agoufou. Ce bassin de type endoréique est situé dans la région du Gourma, au Mali et est instrumenté par le service d'observation AMMA-CATCH qui fournit une partie des données nécessaires au forçage et à l'évaluation du modèle. La première partie de ces travaux a été dédiée à la quantification des changements survenus au cours des 50 dernières années sur ce bassin ainsi qu'au niveau de son exutoire, le lac d'Agoufou. Une cartographie des unités paysagères identifiées à partir d'images satellite et de photographies aérienne, a été réalisée pour les années 1956 et 2011. Cette cartographie a mis en évidence l'évolution des états de surface, marquée par l'érosion des sols peu profonds et la dégradation de la végétation de type brousse tigrée en faveur de l'extension des surfaces de sols nus (+35 km² entre 1956 et 2011) ainsi que par l'augmentation de la densité du réseau de drainage (×1.5) et par celle de la superficie du lac (534 m² en 1956 pour 2×106 m² en 2011). L'évolution du débit au cours du temps a été quantifiée à partir des variations de volume du lac établies via une relation entre les surfaces estimées par télédétection et les hauteurs d'eau mesurées in-situ. Cette relation a été couplée à une équation de bilan d'eau, prenant en compte les précipitations, l'évaporation et l'infiltration sur le lac pour quantifier les apports d'eau à l'exutoire. Nous avons ainsi mis en évidence l'évolution nette du coefficient de ruissellement du bassin qui est passé de 0% dans les années 1970 à 5.5 % dans les années 2000. La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à la modélisation hydrologique et à la réalisation de simulations de références et d'attribution des changements observés à différents facteurs. L'augmentation des surfaces de sols nus associée à une diminution de la végétation explique largement l'évolution de l'hydrologie de surface du bassin depuis les années 1960. Le développement du réseau de drainage et l'encroûtement des dunes jouent des rôles secondaires dans cette évolution. En revanche, la variation du régime des pluies, tend à diminuer le ruissellement au cours du temps de plus de 34%. Les mécanismes identifiés sur le bassin d'Agoufou montrent l'importance de la dynamique du système couplé végétation/érosion/réseau hydrique et de leurs rôles sur d'autres bassins Sahéliens où l'augmentation du ruissellement a été également mise en évidence.

Since the mid-twentieth century, the Sahel is characterized by a significant rainfall deficit marked by severe droughts in 1972-73 and 1983-84 that have significantly impacted ecosystems, resources and local population. The responses induced by this deficit result in opposite effects according to geographical area. If, in the Sudano-Guinean zone, a reduced surface runoff was observed, the Sahel experienced a paradoxical increase of surface runoff during the same period. Most of the studies aiming at understanding this paradoxical situation have been performed in crop-dominated areas, where the runoff increase has been attributed to land use change following population growth. However, the same phenomenon is also observed in pastoral areas where land use change cannot explain the observed hydrological changes. The objective of this thesis is to study the different processes governing Sahelian hydrology and prioritize their impact on the surface runoff evolution in pastoral areas by means of hydrological modeling. To do this, the KINEROS2 runoff model was applied to the Agoufou watershed. This endorheic watershed is located in the Gourma region, in Mali. It is instrumented by the AMMA-CATCH observatory, which provides most of the necessary data for forcing and evaluating the model. The first part of this work was dedicated to the quantification of the changes occurred over the last 50 years on the Agoufou watershed and its outlet, the Agoufou lake. Land cover maps derived from satellite images and aerial photographs for 1956 and 2011 allowed estimating the changes in surface characteristics. Erosion of shallow soil and degradation of the tiger bush vegetation in favor of the bare soil extension (35 km² between 1956 and 2011) as well as increases in drainage density (× 1.5) and in lake area (534 m² in 1956 to 2 x 106 m² in 2011) were the main changes observed. The discharge evolution over time was quantified from changes in lake's volume, computed via a relationship between the lake's surface estimated by remote sensing and in-situ water height data. This relationship was coupled to a water balance equation, taking into account precipitation, water evaporation and lake's bottom infiltration to quantify the water inflow to the lake. The runoff coefficient of the watershed was shown to increase from 0 % in the 1970s to 5.5% in the 2000s. The second part of this thesis was dedicated to hydrological modeling in order to rank the impact of the surface changes highlighted above on runoff. Series of reference and attribution simulations were performed. The increase in bare soil surfaces associated with a decrease in vegetation largely explains the hydrological changes of the watershed since the 1960s. The development of the drainage network and the crusting of sandy dunes play a less important role on this evolution, while the evolution of daily precipitation reduces runoff over time by more than 34%, which contradicts the observed trend. The mechanisms identified in the Agoufou watershed highlight the pivotal role of the dynamics of the coupled vegetation/erosion/drainage network system and their role in other Sahelian regions, where increased runoff was also observed.; La région sahélienne est caractérisée, depuis la moitié du XXème siècle, par un déficit pluviométrique important marqué par de fortes sécheresses en 1972-73 et en 1983-84 qui ont eu des effets considérables sur l'écosystème, les ressources et la population locale. Les réponses hydrologiques induites par ce déficit se traduisent par des effets contrastés suivant la zone géographique considérée. Si dans la zone soudano-guinéenne, une baisse des écoulements de surface a été observée, la zone sahélienne, paradoxalement, a connu une augmentation de ces écoulements durant la même période. La plupart des études visant à mieux comprendre cette évolution paradoxale ont été effectuées en milieu sahélien cultivé, où l'augmentation du ruissellement a souvent été attribuée au changement d'usage des sols suite aux besoins de la population croissante. Toutefois, ce même phénomène est aussi observable dans les zones majoritairement pastorales où les modifications d'usage des sols ne suffisent pas à expliquer les modifications hydrologiques observées. Les objectifs de cette thèse consistent à étudier, au travers de la modélisation hydrologique, l'évolution conjointe des différents processus régissant l'hydrologie sahélienne et de hiérarchiser leurs impacts sur l'évolution du ruissellement de surface sur les 50 dernières années en milieu pastoral. Pour ce faire, le modèle de ruissellement KINEROS2, a été appliqué au bassin versant d'Agoufou. Ce bassin de type endoréique est situé dans la région du Gourma, au Mali et est instrumenté par le service d'observation AMMA-CATCH qui fournit une partie des données nécessaires au forçage et à l'évaluation du modèle. La première partie de ces travaux a été dédiée à la quantification des changements survenus au cours des 50 dernières années sur ce bassin ainsi qu'au niveau de son exutoire, le lac d'Agoufou. Une cartographie des unités paysagères identifiées à partir d'images satellite et de photographies aérienne, a été réalisée pour les années 1956 et 2011. Cette cartographie a mis en évidence l'évolution des états de surface, marquée par l'érosion des sols peu profonds et la dégradation de la végétation de type brousse tigrée en faveur de l'extension des surfaces de sols nus (+35 km² entre 1956 et 2011) ainsi que par l'augmentation de la densité du réseau de drainage (×1.5) et par celle de la superficie du lac (534 m² en 1956 pour 2×106 m² en 2011). L'évolution du débit au cours du temps a été quantifiée à partir des variations de volume du lac établies via une relation entre les surfaces estimées par télédétection et les hauteurs d'eau mesurées in-situ. Cette relation a été couplée à une équation de bilan d'eau, prenant en compte les précipitations, l'évaporation et l'infiltration sur le lac pour quantifier les apports d'eau à l'exutoire. Nous avons ainsi mis en évidence l'évolution nette du coefficient de ruissellement du bassin qui est passé de 0% dans les années 1970 à 5.5 % dans les années 2000. La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à la modélisation hydrologique et à la réalisation de simulations de références et d'attribution des changements observés à différents facteurs. L'augmentation des surfaces de sols nus associée à une diminution de la végétation explique largement l'évolution de l'hydrologie de surface du bassin depuis les années 1960. Le développement du réseau de drainage et l'encroûtement des dunes jouent des rôles secondaires dans cette évolution. En revanche, la variation du régime des pluies, tend à diminuer le ruissellement au cours du temps de plus de 34%. Les mécanismes identifiés sur le bassin d'Agoufou montrent l'importance de la dynamique du système couplé végétation/érosion/réseau hydrique et de leurs rôles sur d'autres bassins Sahéliens où l'augmentation du ruissellement a été également mise en évidence.

In winter maintenance, forecasting the infrastructure surface status is mandatory, to allow anticipation, better coordination and efficiency of services. The majority of countries have forecast models of the infrastructure surface temperature and especially roads one (RST). The complexity of these decision tools is growing, to best serve the users and managers. The urban microclimate influences the surface energy balance according to various processes: radiative, aerodynamic and hydrologic. However, other anthropogenic physical processes influence this RST, such as traffic. Studies have been carried out in the past about the traffic heat input in the town heat balance. These were conducted on the summer periods and associated urban heat islands. However, in case of traffic in adverse winter conditions, these energy contributions were marginally integrated into the modeling of the road surface parameters. The absence of this traffic's contribution in the surface energy balance modeling explains, to a given limit, the imperfect forecasting of road surface status. The literature identifies several studies conducted to identify and to quantify these effects of traffic. They have insufficiently or not treated the loss or gain on energy caused by circulating vehicles on the surface energy balance, or on modeling the RST. In this study, two approaches have been proposed to parameterize the traffic in the Town Energy Balance (TEB) numerical model, this first one being overall and the second one detailed. Their comparative analysis indicates that the second significantly improved the results of the RST modeling. The traffic heat inputs increased RST by 2 to 4°C, results being then closer to experimental measurements (average difference of 0.5 to 1°C). It is the result of the cumulative effect of the various traffic physical processes, and varies according to its parameters (density, vehicle velocity, fluidity, etc.). A sensitivity analysis was conducted to assess the physical processes responsible for the improvement of the RST. The results indicate that the turbulent effect, the radiative heat flux and flux density due to tires friction represent the greatest contribution to RST increase. Nevertheless the energy contribution of each of these processes depends both traffic parameters and weather conditions. This study also presented a preliminary analysis of the influence of a water layer over the surface on the RST. The latter decreases as a function of the thickness of the water layer. Anthropogenic factors such as traffic and the addition of de-icing products into the water layer present on the surface are described and discussed, and a parameterization proposed as a perspective.; En viabilité hivernale, la prévision de l'état de surface des infrastructures s'avère indispensable, et permet une anticipation, une meilleure coordination et une efficacité d'intervention des services d'exploitation. La majorité des pays dispose de modèles de prévision de la température de surface d'infrastructures et des routes en particulier (TSR). La complexité de ces outils d'aide à la décision est croissante, pour servir au mieux les usagers et l'exploitant. Le microclimat urbain influence le bilan énergétique de surface selon différents processus : radiatifs, aérodynamiques et hydrologiques. Néanmoins, d'autres processus physiques anthropiques influencent cette TSR, tel que le trafic. Des travaux ont été menés par le passé concernant l'apport énergétique du trafic dans le bilan thermique de la ville. Celui-ci a fait l'objet d'études sur les périodes estivales et les îlots de chaleur urbains associés. Cependant, dans les cas de dégradations des conditions hivernales de circulation, ces apports énergétiques ont été intégrés de façon marginale dans la modélisation des paramètres de surface de la route. L'absence de cette contribution du trafic dans la modélisation du bilan énergétique de surface explique, dans une certaine limite, la prévision imparfaite de l'état de surface de la route. La bibliographie recense plusieurs études conduites afin d'identifier et de quantifier ces effets du trafic. Elles n'ont pas ou peu traité la perte ou le gain d'énergie causé par le passage des véhicules sur le bilan énergétique de surface, ou sur la modélisation de la TSR. Dans la présente étude, deux approches ont été proposées pour paramétrer le trafic dans le modèle numérique Town Energy Balance (TEB), l'une globale et la seconde détaillée. Leur analyse comparée indique que la seconde a significativement amélioré les résultats de la modélisation de la TSR. Les apports thermiques du trafic ont augmenté la TSR de 2 à 4°C pour la rapprocher des mesures expérimentales (écart de 0.5 à 1°C en moyenne). Elle est le résultat de l'effet cumulatif des différents processus physiques associés au trafic, et varie en fonction des ses paramètres (densité, vitesse de circulation, fluidité, etc.). Une étude de sensibilité a été menée afin d'apprécier les processus physiques responsables de l'amélioration de la TSR. Les résultats indiquent que l'effet turbulent, la densité de flux radiatif ainsi que la densité de flux due aux frottements des pneumatiques contribuent le plus à l'augmentation la TSR. Néanmoins la contribution énergétique de chacun de ces processus dépend à la fois des paramètres du trafic et des conditions météorologiques. Cette étude a présenté également une analyse préliminaire de l'influence de la lame d'eau présente en surface sur la TSR. Cette dernière décroit en fonction de l'épaisseur de la lame d'eau. Les facteurs anthropiques tels que le trafic et l'adjonction de fondants routiers sur la lame d'eau présente en surface sont décrits et discutés, et une paramétrisation proposée en perspectives.

In winter maintenance, forecasting the infrastructure surface status is mandatory, to allow anticipation, better coordination and efficiency of services. The majority of countries have forecast models of the infrastructure surface temperature and especially roads one (RST). The complexity of these decision tools is growing, to best serve the users and managers. The urban microclimate influences the surface energy balance according to various processes: radiative, aerodynamic and hydrologic. However, other anthropogenic physical processes influence this RST, such as traffic. Studies have been carried out in the past about the traffic heat input in the town heat balance. These were conducted on the summer periods and associated urban heat islands. However, in case of traffic in adverse winter conditions, these energy contributions were marginally integrated into the modeling of the road surface parameters. The absence of this traffic's contribution in the surface energy balance modeling explains, to a given limit, the imperfect forecasting of road surface status. The literature identifies several studies conducted to identify and to quantify these effects of traffic. They have insufficiently or not treated the loss or gain on energy caused by circulating vehicles on the surface energy balance, or on modeling the RST. In this study, two approaches have been proposed to parameterize the traffic in the Town Energy Balance (TEB) numerical model, this first one being overall and the second one detailed. Their comparative analysis indicates that the second significantly improved the results of the RST modeling. The traffic heat inputs increased RST by 2 to 4°C, results being then closer to experimental measurements (average difference of 0.5 to 1°C). It is the result of the cumulative effect of the various traffic physical processes, and varies according to its parameters (density, vehicle velocity, fluidity, etc.). A sensitivity analysis was conducted to assess the physical processes responsible for the improvement of the RST. The results indicate that the turbulent effect, the radiative heat flux and flux density due to tires friction represent the greatest contribution to RST increase. Nevertheless the energy contribution of each of these processes depends both traffic parameters and weather conditions. This study also presented a preliminary analysis of the influence of a water layer over the surface on the RST. The latter decreases as a function of the thickness of the water layer. Anthropogenic factors such as traffic and the addition of de-icing products into the water layer present on the surface are described and discussed, and a parameterization proposed as a perspective.; En viabilité hivernale, la prévision de l'état de surface des infrastructures s'avère indispensable, et permet une anticipation, une meilleure coordination et une efficacité d'intervention des services d'exploitation. La majorité des pays dispose de modèles de prévision de la température de surface d'infrastructures et des routes en particulier (TSR). La complexité de ces outils d'aide à la décision est croissante, pour servir au mieux les usagers et l'exploitant. Le microclimat urbain influence le bilan énergétique de surface selon différents processus : radiatifs, aérodynamiques et hydrologiques. Néanmoins, d'autres processus physiques anthropiques influencent cette TSR, tel que le trafic. Des travaux ont été menés par le passé concernant l'apport énergétique du trafic dans le bilan thermique de la ville. Celui-ci a fait l'objet d'études sur les périodes estivales et les îlots de chaleur urbains associés. Cependant, dans les cas de dégradations des conditions hivernales de circulation, ces apports énergétiques ont été intégrés de façon marginale dans la modélisation des paramètres de surface de la route. L'absence de cette contribution du trafic dans la modélisation du bilan énergétique de surface explique, dans une certaine limite, la prévision imparfaite de l'état de surface de la route. La bibliographie recense plusieurs études conduites afin d'identifier et de quantifier ces effets du trafic. Elles n'ont pas ou peu traité la perte ou le gain d'énergie causé par le passage des véhicules sur le bilan énergétique de surface, ou sur la modélisation de la TSR. Dans la présente étude, deux approches ont été proposées pour paramétrer le trafic dans le modèle numérique Town Energy Balance (TEB), l'une globale et la seconde détaillée. Leur analyse comparée indique que la seconde a significativement amélioré les résultats de la modélisation de la TSR. Les apports thermiques du trafic ont augmenté la TSR de 2 à 4°C pour la rapprocher des mesures expérimentales (écart de 0.5 à 1°C en moyenne). Elle est le résultat de l'effet cumulatif des différents processus physiques associés au trafic, et varie en fonction des ses paramètres (densité, vitesse de circulation, fluidité, etc.). Une étude de sensibilité a été menée afin d'apprécier les processus physiques responsables de l'amélioration de la TSR. Les résultats indiquent que l'effet turbulent, la densité de flux radiatif ainsi que la densité de flux due aux frottements des pneumatiques contribuent le plus à l'augmentation la TSR. Néanmoins la contribution énergétique de chacun de ces processus dépend à la fois des paramètres du trafic et des conditions météorologiques. Cette étude a présenté également une analyse préliminaire de l'influence de la lame d'eau présente en surface sur la TSR. Cette dernière décroit en fonction de l'épaisseur de la lame d'eau. Les facteurs anthropiques tels que le trafic et l'adjonction de fondants routiers sur la lame d'eau présente en surface sont décrits et discutés, et une paramétrisation proposée en perspectives.

International audience; Dans les registres bas et medium, la jouabilité des instruments à vent dépend des caractéristiques des résonances de la colonne d'air. Dans le cas des instruments en bois, ces caractéristiques sont liées à l'état de surface de la perce sur lequel le facteur et le musicien peuvent agir par le choix de l'essence, de la direction du fil de coupe et le huilage. Nous mesurons les impédances d'entrée de tuyaux en érable avec différents états de surface. L'application d'un bain d'huile accroît significativement les facteurs de qualité et amplitudes des douze premières résonances acoustiques de la perce. Lorsque le fil de coupe est de biais relativement à la direction du tronc, la porosité du tuyau est supérieure et l'effet d'un second bain d'huile sur ces caractéristiques est plus important. Les tuyaux dont le fil de coupe est droit et ayant subi deux bains d'huile ont une impédance d'entrée proche de celle d'un modèle de tuyau rigide. Abstract : In the low and medium range, the playability of woodwind instruments depends on the resonance characteristics of the air column. These characteristics are related to the surface condition of the bore. They are determined by the wood species and the direction of the cutting line, and are modified by several immersions in oil during and after the making process. The input impedances of pipes made of maple with different surface conditions are measured. One immersion in oil significantly increases the quality factors and the amplitudes of the first twelve bore resonances. When the wood fiber is not parallel to the trunk direction, the porosity of the pipe is higher, and a second immersion in oil increases these characteristics to a bigger extent. For the pipes with a fiber parallel to the trunk and immersed twice in oil, the input impedance is similar to that of a model of rigid pipe. 22 ème Congrès Français de Mécanique Lyon, 24 au 28 Août 2015

This work deals with an experimental study about the aerodynamic behaviour of real cable sheaths. It focuses on the impact of surface irregularity of smooth and rough sheaths on critical flow. The first step consists of macroscopic and microscopic surface characterization of cable sheaths before proceeding to full scale wind tunnel testing. The results show strong spatial correlation of the circularity defect, unlike the roughness which is not correlated. The tools developed and used in this work (proper orthogonal decomposition, bifurcation diagram) demonstrate the impact of the circularity defect on the bistable phenomenon which is associated to dry galloping of stay cables. This influence is characterized by the enhancement of temporal and spatial correlation of the bi-stability along the cables. By using the same tools, the energy of eigen modes with respect to bi-stability was evaluated on inclined and noninclined cable configuration. Additionally, these experiments show some similarities between the aerodynamic behaviour of rough and smooth sheaths.; Ce travail a pour objet l'étude expérimentale du comportement aérodynamique de gaines réelles de haubans de ponts. L'étude s'est focalisée sur l'impact des défauts de surface sur le régime d'écoulement critique autour de gaines lisses et autour d'une gaine avec listel. La première étape a consisté à caractériser l'état de surface macroscopique et microscopique de ces gaines avant de procéder à une étude en soufflerie à échelle réelle. Les résultats démontrent une forte corrélation spatiale du défaut de circularité à la différence de la rugosité qui n'est pas corrélée. Les outils mis en place au cours de cette thèse (décomposition orthogonale aux valeurs propres, diagramme de bifurcation) ont mis en évidence l'influence de ce défaut de circularité sur le phénomène bistable associé au galop sec des câbles inclinés. Cette influence est caractérisée par une augmentation de la corrélation temporelle et spatiale du phénomène bistable le long du câble. Ces mêmes outils ont permis d'évaluer les énergies des modes propres relatifs à la bi-stabilité dans le cas des câbles inclinés et non-inclinés. En outre, ces essais ont mis en évidence des similitudes entre le comportement aérodynamique de gaines lisses et avec listel.

This work aims at characterizing and comparing the hydrodynamical functioning at several spatial scales within the granitic-basement and sedimentary zones of Western Niger. Then, a simple hydrological model that could be suitable for use at larger scales is proposed and tested.Qualitatively, the two geological domains have common and specific surface features.The experimental work carried out onto common surface features (biological crust, BIOL; erosion crust, ERO; fallow structural surface, ST and cultivated, C) shows that, at the point scale, ERO has the same hydraulic conductivity K value in both contexts. On the other hand, surfaces features C and especially ST have lower K values in granitic context.Monitoring of the ST and C sites along the rainy season proved the stationarity of the ST conductivity value. On the contrary, K varies widely with the amount of rain received from an initial value of 170 mm/h after weeding down to 20 mm/h (i.e. the ST measured value) after 70 mm of rain and even 10 mm/h after 180 mm of rain. This variation shows the short-term benefit of weeding onto infiltration but a degradation of the soil surface on the long term.At the plot scale (10 m2), runoff measurements are consistent with point measurements. ERO has the same runoff coefficient (Kr) in granitic and sedimentary zones while ST and C surfaces have a higher Kr in granitic context.Runoff monitoring of the granitic site cultivated plots showed that from a total of 63 rain events between 2011 and 2013, 22 had a Kr value higher than the average value (0.25) from which 2/3 are observed after the surface had received more than 70 mm rain after weeding.Results obtained at the two scales (point and 10-m2 plot) are thus consistent and show that the cultivated surface gets crusted and may produce runoff more than fallow ST sites and as much as ERO features.At the basin scale (5 ha), Kr values are higher in the granitic site, not only because of the higher Kr value for a given surface feature but also because of the specific low-infiltrating surfaces which are granite outcrops and gravel crusts (Kr = 0.58).At the three previous scales (point, plot and small basin), runoff volume was found independent of soil initial moisture.Using the previous point-scale results in a Green-Ampt infiltration model led to calibrate the wetting front pressure head for each surface feature and to satisfactorily describe runoff volumes obtained at the plot scale.By estimating runoff with the Green-Ampt infiltration model at any given point, basin-scale hydrograms were obtained by adding the contribution of all elementary surfaces. Assuming no re-infiltration of runoff water within the basins, a simple transfer function was chosen accounting for the distance of each surface to the hydrological network, a constant water velocity of 0.05 m.s-1 and a volume of 3-4 mm of water necessary to fill the kori sand cover, which is much less than that in the sedimentary context. Finally, simulated hydrograms reproduce nicely the measured ones, which offers the perspective of applying some principles of the model to larger basins., Ce travail vise à caractériser et comparer les fonctionnements hydrodynamiques à plusieurs échelles spatiales en zones cristalline et sédimentaire de l’Ouest nigérien et par suite à proposer un modèle simple de fonctionnement hydrodynamique des bassins expérimentaux cristallins qui soit potentiellement transposable aux échelles supérieures.L’analyse qualitative du paysage montre que ces deux domaines ont des états de surface communs et spécifiques.L’étude expérimentale effectuée sur les états de surface communs (surface biologique, BIOL, d’érosion, ERO, structurale, ST-jac, et cultivée, C) montre, à l’échelle ponctuelle, que la surface ERO a la même valeur de conductivité hydraulique K dans les deux contextes. En revanche, les surfaces C et surtout ST ont des conductivités plus faibles en zone cristalline. Le suivi temporel effectué sur ces deux états de surface en zone cristalline a mis en évidence la stationnarité de la conductivité sur ST (jachère de 5 ans) durant la saison des pluies tandis qu'elle varie fortement sur la surface cultivée en fonction du calendrier cultural et du cumul de pluie. K décroit d’une valeur initiale de 170 mm/h après le sarclage à 20 mm/h (soit la conductivité mesurée sur ST) lorsque la surface sarclée reçoit un cumul de pluie de l’ordre de 70 mm. La conductivité atteint même la valeur de 10 mm/h après un cumul de pluie de 180 mm. Cette variation de la conductivité montre l’avantage à court terme du sarclage qui améliore l’infiltration mais qui à long terme tend à dégrader la surface.Les résultats obtenus à l’échelle de la surface élémentaire (10 m²) valident bien les mesures ponctuelles. La surface ERO a le même coefficient du ruissellement (Kr) en zones cristalline et sédimentaire tandis que les surfaces ST et cultivée ont un Kr plus élevé en zone cristalline. L’analyse de l’évolution temporelle du Kr de la surface cultivée du socle a montré que sur 63 événements pluvieux observés entre 2011 et 2013, 22 ont un Kr supérieur à la moyenne (qui est de 0.25) dont près de 2/3 sont observés après plus de 70 mm de pluie qui suivent le sarclage. Les résultats obtenus à ces deux échelles (ponctuelle et surface élémentaire) sont donc cohérents et montrent que la surface cultivée s’encroûte et peut ruisseler plus que la surface ST et autant que la surface ERO. A l’échelle du bassin versant (5 ha), les Kr sont plus élevés sur les bassins cristallins à cause de ces fortes valeurs de Kr des surfaces élémentaires mais aussi parce qu’ils sont composés d’autres surfaces à forte capacité ruisselante que sont la surface d’affleurement du socle altéré et la surface gravillonnaire ayant un Kr de 0.58. A ces trois échelles (ponctuelle, élémentaire, petit bassin), on note la non-dépendance du fonctionnement hydrodynamique à l'état hydrique initial.L’exploitation des résultats ponctuels obtenus sur le site cristallin (conductivité moyenne de BIOL, ERO, et ST et conductivité variable sur la surface cultivée) dans le modèle de Green et Ampt a permis de caler le potentiel de front par état de surface et décrire de manière très satisfaisante les ruissellements mesurés sur les surfaces élémentaires. Sur la base des ruissellements ainsi calculés, nous avons simulé les hydrogrammes à l’exutoire des bassins expérimentaux en assimilant le fonctionnement de ces derniers à celui des surfaces élémentaires en spatialisant leur infiltrabilité. En faisant l’hypothèse d’une ré-infiltration nulle sur les versants, nous avons appliqué une fonction de transfert simple prenant en compte la distance de chaque surface élémentaire par rapport au réseau hydrographique, une vitesse d'écoulement constante et une pluie imbibante de 3 à 4 mm devant saturer la couverture sableuse de ravine, ce qui est beaucoup moins qu'en zone sédimentaire. Finalement, les hydrogrammes simulés reproduisent assez bien les caractéristiques des hydrogrammes mesurés, ce qui offre une perspective d’application de certains principes du modèle sur de plus grands bassins.

Currently, the artworks restoration, including broken statues, are based on proven but empirical techniques. Damaged statues often have broken parts. Restoration mainly consists in joining these parts. Thus appears the necessity of taking into account the interfaces mechanical properties between the different broken parts, reducing thereby the extent of repairs and thus better maintain the integrity of the work. Beside this, digital 3D acquisition techniques become more and more popular among the cultural heritage community. This thesis proposes a methodology able to use 3D acquisition datas to simulate the restoration operations and their effects on the structure. The restoration strategy can thus be tested and optimized. A laser scanner is used to acquire the statue geometry, allowing to reconstruct a 3D model for numerical simulation. Computations are carried out within the framework of deformable continuum mechanics using the FLAC3D software. In order to check all the key points ensuring mechanical stability, the behavior of reinforcing elements and those of the interfaces between blocks were considered. From the results of the present studies, a critical analysis of implemented or possible restoration strategy is proposed. In addition, several characterization methods to find the material origin and/or estimate the mechanical properties of the work are proposed : physico-chemical and mineralogical characterizations, non-destructive and destructive tests. An experimental campaign to characterize the behavior of fractures in contact with surface acquisition was performed. An analysis of correlations between mechanical and morphological interfaces properties is then developed. Finally, we propose a predictive modelling based on multiple linear and multivariate regressions. This study allow the simulation of fractured artworks behaviour.; Actuellement, la restauration des oeuvres d’art, notamment des statues fracturées, repose sur des techniqueséprouvées, mais empiriques. Les statues endommagées comportent souvent des parties brisées. Leur restaurationconsiste la plupart du temps à les rassembler. Ainsi apparait la nécessité de prendre en compte lespropriétés mécaniques des interfaces entre les différentes parties brisées, ce qui permet de limiter l’ampleur desréparations et ainsi, de mieux conserver l’intégrité de l’oeuvre. Par ailleurs, les techniques numériques d’acquisition3D font leur entrée au service de la conservation du patrimoine. Cette thèse propose une méthodologiecapable d’utiliser des données issues d’une acquisition 3D pour simuler les opérations de restauration et leurseffets sur la structure de l’oeuvre. Les processus de restauration peuvent ainsi être testés et optimisés.Un scanner laser est utilisé pour l’acquisition de la géométrie des oeuvres, ce qui nous permet de reconstruireun modèle 3D pour la simulation numérique. Les calculs sont menés dans le cadre de la mécanique des milieuxcontinus déformables avec FLAC3D. Pour vérifier tous les points clés garantissant la stabilité mécanique, lecomportement des éléments de renforts et celui des interfaces entre les blocs ont été considérés. À partirdes résultats de ces études, une critique des stratégies de restauration mises en oeuvre ou envisageables estproposée.De plus, plusieurs méthodes de caractérisation visant à retrouver la provenance du matériau et/ou estimerles propriétés mécaniques de l’oeuvre sont proposées : caractérisations physico-chimiques et minéralogiques,essais non destructifs et destructifs. Une campagne expérimentale visant à caractériser le comportement desfractures en contact frottant avec acquisition de l’état de surface a été réalisée. Une analyse des corrélationsentre les propriétés mécaniques et morphologique des interfaces est ensuite élaborée. Enfin nous proposonsdes modèles prédictifs construits par régressions linéaires multiples et multivariées. Cette étude permet desimuler le comportement d’une oeuvre fracturée.

The granular dynamics leading to the avalanche is of interest in understanding the destabilization conducting to one. Its study implies a good train of throught in the understanding of more complex mechanisms such as geophysical disasters (earthquakes, landslides, rockslides). Thus, when a three-dimensional granular medium under gravity is quasi-statically tilted, precursors are observed from the tilt of ten degrees before the avalanche. These precursors correspond to collective rearrangements of grains observed on the free surface which appear pseudo-periodically with the angle of inclination. In order to understand this phenomenon, the thesis presents an experimental characterisation of the precursors detected on the surface by optical method and in the bulk by acoustic methods (linear and nonlinear). Firstly, good correlations were found between the surface and bulk rearrangements which led to extending the study with a non-exhaustive list of parameters affecting the precursors properties. The surface features of the grains have appeared to be particularly crucial in the precursors dynamics. Finally, an attempt at a description of the destabilization is approached with the measurement of the variation of the elastic parameters revealing that precursors of avalanches correspond to successive loss of rigidity of the system, followed by hardening of the latter.; La dynamique granulaire amenant à l'état critique présente un intérêt dans la compréhension de la déstabilisation menant à l'avalanche. Son étude permet d'avoir des pistes de compréhension sur des mécanismes plus complexes telles les catastrophes géophysiques (séismes, glissements de terrain, éboulements). Ainsi, lorsqu'un milieu granulaire tridimensionnel sous gravité est quasi-statiquement incliné, des précurseurs sont observés à partir d'une dizaine de degrés avant l'avalanche. Ces précurseurs correspondent à des réarrangements collectifs de grains observés à la surface qui apparaissent pseudo-périodiquement avec l'angle d'inclinaison. Cette thèse fournit une caractérisation expérimentale des précurseurs détectés à la surface par méthode optique et dans le volume par méthodes acoustiques (linéaire et non linéaire). Tout d'abord, de bonnes corrélations sont trouvées entre les réarrangements à la surface et dans le volume. Dans un second temps, l'étude est poursuivie avec une liste non exhaustive de paramètres influant sur les propriétés des précurseurs. L'état de surface des grains est crucial pour la dynamique des précurseurs. Puis, une tentative de description de la déstabilisation est réalisée avec notamment la mesure de la variation des paramètres élastiques. Les précurseurs d'avalanches correspondent à des pertes successives de rigidité du système, suivies du renforcement de ce dernier.

The modification of phase diagrams under pressure into nanosized materials in comparison with bulk ones is usually attributed to surface energy. The goal of this work has consisted into studying the influence of interface energy, which includes both the surface state (crystalline defects and surface chemistry) and surface energy, on the high-pressure behavior of several nanomaterials for which size effects has been reported. The control and characterization of the surface state for Y2O3 nanoparticles has enabled us to show that the pressure induced amorphization reported into literature is not only linked to size reduction but require an initial density of defects A strong size dependence of ZnO transition pressure is claimed into literature. The high-pressure study of different ZnO nanometric samples (obtained through several ways of synthesis) has been performed by Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The crystalline quality of our samples has been investigated by photoluminescence, XPS, Raman and IR. Whereas samples exhibiting a high density of defects lead to an increase of pressure transition, the behaviour of “defect free” nanoparticles is rather equivalent to bulk one. Several approaches and extensions of thermodynamic models are submitted: model of Gibbs, Landau and Ginzburg-Landau. Those models open the way to the definition of an experimental protocol which allow to obtain reliable data in order to study phase transitions of nanomaterials under pressure, La modification des diagrammes de phase sous pression dans les nanomatériaux en comparaison de matériaux massifs est généralement reliée de façon univoque à l'énergie de surface. L'objectif de ce travail a consisté à étudier l'influence de l'énergie d'interface, définie par l'état de surface (défauts cristallins et chimie de surface) et l'énergie de surface, sur le comportement à haute pression de différents nanomatériaux pour lesquels un effet de taille est fréquemment rapporté. Le contrôle et la caractérisation de l'état de surface de nanoparticules d'Y2O3 nous ont permis de montrer que l'amorphisation sous pression rapportée dans la littérature n'est pas uniquement due à la réduction de la taille de grain mais nécessite une densité de défauts initiale, généralement non contrôlée. Une forte dépendance en taille de la pression de transition dans ZnO est avancée dans la littérature. L'étude sous pression de différents échantillons nanométriques de ZnO (issus de diverses voies de synthèse) a été effectuée par spectroscopie Raman et diffraction de rayons X. La qualité cristalline de ces derniers a été estimée par Photoluminescence, XPS, Raman et IR. Tandis que les échantillons présentant une forte densité de défauts conduisent à une augmentation de la pression de transition, le comportement d'un échantillon "sans défauts" ne diffère que peu de celui de ZnO massif. Différentes approches et extensions de modèles thermodynamiques sont proposées: modèles de Gibbs, Landau et Ginzburg-Landau. Ces derniers ouvrent la voie à la définition d'un protocole expérimental permettant d'obtenir des données fiables pour étudier les transitions de phase de nanomatériaux sous pression

The development of spintronics has stimulated the study of ferromagnetic thin films, used for magnetic data recording and reading. Although the GMR effect has been demonstrated in Fe/Cr superlattices, antiferromagnetic thin films only play an auxiliary role for these devices. Recent theoretic studies however proposed they could play a more active role, replacing ferromagnetic thin films, with competitive and distinct properties. Contrary to ferromagnetic layers, antiferromagnetic thin films have been much less experimentally examined because specific techniques (like neutron diffraction) are needed to that purpose, beyond usual characterization means. During this thesis work, we examined a model system for spintronics consisting in a thin film of chromium (001), an archetypal itinerant antiferromagnet, and a (001) magnesium oxide layer, widely used as a crystalline tunnel barrier in spintronic devices. We have demonstrated the possibility to control the magnetic anisotropy and the magnetic order of the antiferromagnet by mastering the growth conditions, and by doping Cr with Fe. Thanks to a detailed photoemission study, we have extended proofs of the interplay between magnetism and electronic structure in Cr, and in particular, we have evidenced surface and interface polarized states. By completing these results with neutron reflectivity experiments, we determined the magnitude of the ferromagnetic moments at the Cr/MgO(001) interface. Finally, by exploiting this gathered amount of knowledge, we succeeded in understanding and interpreting the characteristic magnetism observed in Cr/MgO heterostructures with thin tunnel barriers as the sign of a tunnel interlayer coupling., L'essor du domaine de l'électronique de spin a stimulé l'étude des propriétés de films minces ferromagnétiques utilisés pour la rétention et la lecture de l'information magnétique. Les films minces antiferromagnétiques, bien que mis en exergue par la démonstration de l'effet GMR dans des super-réseaux Fe/Cr, n'ont qu'un rôle auxiliaire dans ces dispositifs. Des études théoriques récentes proposent néanmoins de leur conférer un rôle actif avec des propriétés distinctes et compétitives, en remplacement des films ferromagnétiques. Contrairement aux couches ferromagnétiques, les films antiferromagnétiques ont été l'objet de beaucoup moins de travaux expérimentaux : l'ordre antiferromagnétique ne peut être étudié que par quelques techniques spécifiques, telles que la diffraction de neutrons. Au cours de cette thèse, nous avons examiné un système modèle pour l'électronique de spin, constitué d'une couche mince de chrome (001), archétype de matériau antiferromagnétique itinérant, et d'une couche d'oxyde de magnésium (001), barrière cristalline la plus largement utilisée. Nous avons montré qu'il était possible de contrôler l'anisotropie magnétique et l'ordre magnétique de l'antiferromagnétique grâce à une maîtrise fine des conditions de croissance et grâce au dopage par le Fe. Une étude détaillée par photoémission a permis d'approfondir les preuves du couplage du magnétisme et de la structure électronique du Cr, et en particulier de mettre en évidence des états de surface et d'interface polarisés. Ces résultats ont été complétés par la détermination du moment ferromagnétique d'interface du Cr/MgO (001) par réflectivité de neutrons. Enfin, en tirant parti de ce socle de connaissance, nous avons pu comprendre et interpréter le magnétisme caractéristique d'hétérostructures de Cr comportant une barrière cristalline fine de MgO, comme la signature d'un couplage tunnel intercouches.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'état de surface des composants mécaniques varie en fonction des sollicitations appliquées. Le procédé de fabrication peut engendrer à la surface de ces pièces, entre autres, un pré-écrouissage, un relief de surface, un état de contraintes résiduelles et la recristallisation partielle de la microstructure. Il s'avère que sous chargement de fatigue, tous ces paramètres influent de différentes manières sur la durée de vie. Mieux appréhender dans un premier temps les effets séparés de chacun, puis les effets combinés apporterait des éléments supplémentaires pour mieux prédire, voire prolonger la durée de vie de ces pièces. Cette étude se focalise sur le rôle de la rugosité de surface, i.e. l'aspect géométrique de l'état de surface uniquement. Pour cela, les résultats de calculs d'agrégats polycristallins en 3D avec plasticité cristalline sur des maillages comportant différents niveaux de rugosité sont comparés. Deux types d'états de surface sont pris en compte, brut et brossé. Des surfaces rugueuses à rugosité contrôlée sont générées à partir des profils de rugosité 1D, puis appliquées sur un maillage de polycristal. L'analyse des résultats se fait aussi bien en surface que dans le volume. Elle met en évidence une compétition entre la cristallographie et la rugosité pour imposer les schémas de localisation de la déformation. Lorsque la rugosité devient plus forte, on passe des bandes traditionnelles que génère la cristallographie à des champs de déformation pilotés par les singularités géométriques de la surface, comme les vallées du profil de rugosité. Cette transition va s'établir différemment suivant le rayon de courbure des stries du relief de surface, selon une règle dont on établit la forme paramétrique. On remarque également que cet effet se dissipe peu à peu sous la surface, jusqu'à devenir totalement négligeable après avoir franchi la première couche de grains. Cette étude donne une image renouvelée des champs locaux en surface, et devrait influencer le développement de modèles d'endommagement à base physique.

International audience; Présentation concernant la modélisation des phénomènes dynamiques en usinage. Cette modélisation a pour particularité de permettre la prédiction de la géométrie des surfaces usinées (défauts de forme, d'ondulation) que la pièce soit considérée comme rigide ou flexible.

Les aciers inoxydables martensitiques sont utilisés dans l'industrie aéronautique où de hautes propriétés mécaniques sont requises. Cependant, dû à leur faible teneur en chrome, ils sont relativement sensibles à la corrosion localisée et particulièrement à la corrosion caverneuse qui se développe en milieu confiné. Tout d'abord, le comportement électrochimique de l'acier inoxydable martensitique X12CrNiMoV12-3 a été étudié dans une solution neutre et chlorurée (NaCl 0,1 M + Na2SO4 0,04 M) en plein bain. Des mesures électrochimiques (courbes de polarisation et mesures d'impédance) couplées à des analyses de surface par XPS ont permis de caractériser les films passifs formés pour différentes conditions. Les résultats obtenus ont permis de montrer le rôle important joué par l'oxygène dissous sur la formation et/ou la modification du film passif pendant l'immersion dans l'électrolyte. Les diagrammes d'impédance obtenus au potentiel de corrosion et en milieu aéré sont caractérisés par deux constantes de temps qui ont été attribuées au film passif (hautes fréquences) et au transfert de charges (basses fréquences). L'analyse de la partie hautes fréquences des diagrammes d'impédance électrochimique à l'aide du modèle en loi de puissance a permis de montrer de faibles variations de l'épaisseur des films pendant l'immersion. Des mesures électrochimiques ont ensuite été réalisées à l'aide du montage de la cellule à couche mince qui permet de travailler avec des épaisseurs d'électrolyte rigoureusement contrôlées. Les essais réalisés ont montré l'aptitude à la repassivation de l'acier inoxydable martensitique dès qu'il est en contact avec l'oxygène dissous en particulier pour des faibles épaisseurs d'électrolyte (inférieur à 100 µm). Lorsque le milieu est confiné entre deux parois en acier afin de reproduire une situation de corrosion caverneuse, il a été montré la corrosion est fortement accélérée lorsque l'épaisseur d'électrolyte est faible (inférieur à 500 µm).

In the context of sustainable development, soil and water resources management is a key issue from not only the environmental point of view, but also from a socioeconomic perspective. Soil moisture, roughness, composition, and slaking crusts are some key variables used to understand and model natural hazards, such as erosion, drought and floods. For agricultural bare soils (most subject to runoff), numerous studies have already shown the potential of C-band RADAR data for the mapping of soil moisture and roughness. However, the application of these methods in operational settings remained limited. In this context, , the first objective of this thesis was to analyse the sensitivity of X-band TerraSAR-X sensors to soil surface characteristics (SSC) at high spatial and temporal resolutions. Different TerraSAR-X configurations were evaluated and results were used to define the optimal instrumental configuration for the characterization of each SSC parameter. The comparison of TerraSAR-X sensor sensitivity with equivalent levels recorded with the C-band sensor showed that the TerraSAR-X sensor is undoubtedly the most suitable of the two when estimating and mapping soil moisture at a fine scale (50 m²). The second objective of this work was to develop a method to estimate and map soil moisture levels of agricultural bare soil. To achieve this goal, methods that are commonly used to retrieve soil moisture from C-band, have been tested on X-band data. The accuracy of soil moisture estimations using an empirical algorithm was determined, and validated successfully over numerous study sites. A mapping process based uniquely on TerraSAR-X data, both for bare soil detection and for the estimation of soil moisture content, was developed. This innovative chain of " automatic and autonomous" mapping processing steps should enable the utilization of TerraSAR-X data for the mapping of soil moisture levels in operational conditions.; Dans un contexte de développement durable, la gestion des sols et des ressources en eau est un enjeu primordial non seulement d'un point de vue environnemental mais aussi socio-économique. L'humidité, la rugosité, la composition et la structure du sol sont des variables clés pour la compréhension et la modélisation des catastrophes naturelles telles que l'érosion, la sécheresse ou les inondations. Pour des sols nus agricoles (très propices au ruissellement), de nombreuses études ont déjà montré le potentiel des données RADAR acquises en bande C pour la cartographie de l'humidité et la rugosité du sol. Cependant l'application de ces méthodes dans un cadre opérationnel était limitée. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse présentent un premier volet sur l'analyse de la sensibilité aux états de surface (EDS) du sol du signal en bande X du capteur TerraSAR-X à très haute résolution spatiale et temporelle. Différentes configurations TerraSAR-X ont été analysées et les résultats ont permis de définir les configurations instrumentales optimales pour caractériser chaque paramètre d'EDS du sol. La comparaison de la sensibilité du capteur TerraSAR-X à celle des capteurs en bande C montre que le capteur TerraSAR-X est sans conteste le plus adapté pour estimer et cartographier l'humidité du sol à des échelles fines (50 m²). Le second volet était de développer une méthode permettant d'estimer et de cartographier l'humidité des sols nus agricoles. Dans ce but, les méthodes d'inversion généralement utilisées en bande C ont été testées sur les données en bande X. La précision sur les estimations d'humidité issues de l'algorithme d'inversion du signal TerraSAR-X a été déterminée et l'applicabilité de la méthode sur de nombreux sites d'étude a été testée avec succès. Une chaine de traitements cartographiques allant de la détection des sols nus à l'estimation de l'humidité et ne nécessitant qu'une seule image TerraSAR-X a été développée. Cette chaine innovante de traitements cartographiques " automatique et autonome " devrait permettre d'utiliser les données TerraSAR-X pour cartographier l'humidité du sol en mode opérationnel.

This work deals with the modeling and simulation of contact between piston rings and liner of an engine. In the engine, the piston-rings are in relative motion with respect to the liner. This mechanism is lubricated and the purpose of this piston-ring system is to control sealing between combustion chamber and lower part of engine, keeping under control lubricant quantity on the surfaces. We modeled this phenomenon using the Elrod-Adams models (P-θ), which are conservative parabolic-hyperbolic models, taking into account the cavitation phenomenon (the presence of gas bubbles in fluid, so that it can be understood a multiphased flow) coupled with the Greendwood-Tripp model, which models the elastic contact by a statistical approach. When we focus on the modeling of the oil flow and asperity contacts, we neglect many physical phenomena like scuffing and thermal effects. In the first part, we focus on the kinematics of the engine, from the design to the different models to describe a lubricated contact. We explain all the simplifications in the engine body and the boundary conditions we use in the cavitation model to solve it as a free boundary problem, in particular for the choice of the flow rate to simulate a ``normal functioning''. In the second part, we describe the algorithm implementation and the required modifications when using real surface topography. We compare several surfaces and study the influence of simulation parameters, then we compare the result with experimental data obtained by Renault company. In the third part, we modify the (P-θ) model, to have the same flow rate in the cavitation zone as in the Navier-Stokes model. It can be studied in 2-dimensions, however we only explain the mathematical study in 1D. We study this model as a dynamical system for which the unknown variables are the free boundaries. The uniqueness is imposed by the addition of an adjustable parameter. The local and global behavior in time are determined by geometrical parameters and boundary conditions. In the last part, we compare the new cavitation model with the P-θ model., Cette thèse est consacrée è la modélisation et a la simulation de l’ensemble PISTON /SEGMENT/ CHEMISE, d’un moteur thermique. Dans un moteur, le piston muni de segments est en mouvement relatif dans la chemise. Ce système est lubrifié par projection d’huile, les segments et la surface de la chemise “contrôlent” la quantité de lubrifiant restant sur la paroi. Pour modéliser ce phénomène, le modèle conservatif parabolique-hyperbolique d’Elrod-Adams (P − θ), prenant en compte la cavitation (présence de gaz dans le fluide, aspect multiphasique de l’écoulement), est couplé a un modèle de contact, celui de Greenwood-Tripp (basé sur une approche statistique de la surface). En se restreignant a l’écoulement et au contact, nous négligeons beaucoup de phénomènes physiques pouvant intervenir comme le grippage ou les effets thermiques. Dans une première partie, les phénomènes mécaniques sont étudiés, de la réalisation de la surface des chemises è la modélisation de la physique de la lubrification du contact segment/chemise. Cette étude expose les simplifications effectuées et le choix des conditions aux limites pour la prise en compte de la cavitation en tant que problème a frontière libre, notamment au niveau du débit d’entrée pour simuler un fonctionnement “normal”. Dans une deuxième partie, la mise en oeuvre et la modification de l’algorithme “classique” pour des surfaces mesurées sont décrites en détail. Nous présentons les performances simulées de différentes surfaces, et nous les comparons è des essais effectués par Renault. Dans une troisième partie, des modifications sont introduites au modèle (P − θ) utilisé précédemment afin de rendre l’écoulement cohérent avec le modèle de Navier-Stokes. Bien que ce nouveau problème puisse être posé en dimension 2, l’étude mathématique ne concerne que la dimension 1. On se ramène a un système dynamique dont les inconnues sont les frontières libres. L’unicité de la solution impose l’introduction d’un paramètre artificiel. Le comportement local et/ou global en temps est déterminé par les paramètres géométriques et les conditions aux limites. L’introduction de deux paramètres supplémentaires permet de démontrer l’existence et l’unicité de la solution. Dans une dernière partie, nous comparons le modèle de cavitation proposé avec le modèle P − θ.

This PhD study is based on the design and use of an experimental set-up dedicated to the study of a cavitating flow in a micro-channel in conditions close to Diesel injection. The experimental set-up has been designed so that different parameters may vary, in particular channel wall roughness. Several optical systems (backlit imaging, Schlieren imaging and interferometry) have been developed in order to visualize the flow and get quantitative data.Backlit images make it possible to visualize vapor formation in the channel. They are sensitive to density gradients and therefore show shear layers, turbulent structures as well as pressure waves. Since they are rich in information, it is tricky to interpret them and the use of other optical methods is required.This study shows that cavitation appears in the shear layer due to the combined effect of the depression induced by flow detachment at the channel inlet and vortexes caused by instabilities in the shear layer. The comparison of the results obtained from the different optical systems - in particular the pressure fields rebuilt from interferograms - indicates that cavitation does not appear where flow pressure is the lowest in average.It is noticed that some vapor bubbles have a life expectancy much higher than predicted by bubble dynamics models. It is thought that pressure variations of about 20 bar, associated to turbulence, may play a role in this phenomenon.A PIV algorithm applied to couples of backlit images shows that velocity fluctuations largely increase at the channel outlet when vapor cavities develop. The increase gets more significant when cavities are 60 % the channel length.The cavitating flow is mainly dependent on the cavitation number K. The conditions of cavitation inception and development have been quantified in different channels, and geometrical parameters, upstream pressure or temperature have varied. The influence of channel height and radius inlet on cavitation is in line with the literature. At cavitation inception, it is shown that the critical cavitation number Kcrit is dependent on Reynolds number Re. Finally, the influence of wall roughness has been the subject of a specific study. Although it would need to be further investigated, roughness seems to have an influence on cavitation. The samples used during this PhD work suggest that roughness or patterns sufficiently spaced out may delay cavitation inception, and limited roughness (up to Ra = 0.7 μm here) may enhance vapor cavity development., Ce travail de thèse repose sur l'élaboration et l'exploitation d'un banc expérimental dédié à l'étude d'un écoulement cavitant dans un micro-canal, pour des conditions proches de celles de l'injection diesel. Ce banc a été développé dans le but de faire varier différents paramètres, notamment l'état de surface des parois du canal. Plusieurs méthodes optiques (imagerie en transmission, strioscopie et interférométrie) ont été mises en place afin de visualiser l'écoulementet d'en extraire des informations quantitatives. Les images en transmission permettent de visualiser la formation de vapeur dans le canal. Elles sont sensibles au gradient de masse volumique et font ainsi apparaître des couches de cisaillement, des structures turbulentes et des ondes de pression. Leur interprétation est rendue délicate par cette richesse en information et nécessite de recourir aux autres techniques optiques. Il ressort de ce travail que la cavitation se forme dans la couche de cisaillement, sous l'effet combiné de la dépression engendrée par le décollement à l'entrée du canal et de tourbillons générés par des instabilités dans la couche de cisaillement. La confrontation des résultats obtenus à l'aide des différentes techniques optiques, notamment les champs de pression reconstruits à partir des interférogrammes, montre que la zone de formation de la cavitation ne correspond pas à la zone de minimum de pression moyenne de l'écoulement. Il apparaît aussi que certaines bulles de vapeur ont une durée de vie bien supérieure à ce que prévoient les modèles de dynamique de bulles. On suspecte que des fluctuations de pression de l'ordre de 20 bar, associées à la turbulence, contribuent à la prolongation de ces temps de vie. Un algorithme de PIV, appliqué à des couples d'images en transmission, permet de montrer une augmentation importante des fluctuations de vitesse en sortie de canal lorsque les poches de vapeur se développent. Cette augmentation devient plus significative quand les poches atteignent60% de la longueur du canal. L'écoulement cavitant est essentiellement piloté par le nombre de cavitation K. Les conditions d'apparition et de développement de la cavitation ont été quantifiées dans différents canaux, en faisant varier des paramètres géométriques, la pression amont ou la température. L'influence de la hauteur du canal et du rayon de courbure à l'entrée de l'orifice est conforme aux données de la littérature. Une dépendance du nombre de cavitation critique Kcrit à l'apparition de la cavitation au nombre de Reynolds Re est montrée. Enfin, l'influence de l'état de surface des parois a fait l'objet d'une étude spécifique. Cette partie du travail demande probablement à être complétée mais l'état de surface semble avoir une influence sur la cavitation. D'après les cas étudiés au cours de cette thèse, une surface rugueuse ou texturée avec des motifs suffisamment espacés peut retarder l'apparition de la cavitation et une rugosité limitée (jusqu'à Ra = 0,7 μmici) peut favoriser le développement des poches de vapeur.

Les concepts et données essentielles pour choisir et adapter les bons procédés d'usinage.

Le problème d’érosion hydrique est mondial, l’Algérie est touchée par ce phénomène qui reste dangereux car il accélère la dégradation du sol soumis à l’énergie cumulée des gouttes de pluies. On a choisis les sols rouges des monts de Tlemcen a raison qu’ils sont les plus abondant dans cette région. Notre travail est basé sur l'analyse des résultats d'expérimentations réalisées tant en laboratoire que sur le terrain pour essayer d’étudier le comportement hydrodynamique du sol envers le ruissellement et l’érosion sous différents états de surface naturelles. L’aboutissement aux différents résultats par l’application de la technique de simulation de pluie qui tente de répondre à cet objectif nous a mené à déduire les conclusions suivantes : La pluie d’imbibition varie selon l’état de surface et de couverture du sol, l’état du sol, la pente du terrain et l’intensité de la pluie : elle augmente pour les sols secs et elle chute pour les sols humides, plus le sol est couvert plus la pluie d’imbibition est importante, la pluie d’imbibition augmente lorsque l’intensité diminue et inversement. La pluie d’imbibition augmente en diminuant la pente du terrain. Le risque du ruissellement est bien remarqué pour les sols humides où la durée de la phase d’imbibition est courte, par contre pour les sols secs, ce risque est bien retardé. L’infiltration est maximale dans les sols secs et diminue progressivement pour les sols humides, une fois le sol est sec il commence à se saturer d’eau au niveau des horizons superficiels. Le transport solide est important pour les sols secs et commence à diminuer au fur et à mesure que le sol devient de plus en plus humide. Les charges en solides augmentent aussi en augmentant l’intensité de pluie et la pente du terrain. Par la suite on a cité les modes d'action et les limites de conservation du sol et la présentation de la méthode utilisée pour l’étude du ruissellement et le transport en solide. Enfin la réflexion sur la conservation des sols et les méthodes de lutte contre ce phénomène.

En Algérie, environ 6 millions d’hectares sont exposés à une érosion active. L’érosion spécifique varie entre 2000 et 4000t/km²/an. Vu les enjeux prioritaires,il s’est manifesté un besoin de recherche de quantification des processus et de l’impact des facteurs conditionnels et en particulier des systèmes de gestion. Ce travail rentre dans ce cadre et a permis de contribuer à l’étude des facteurs conditionnels de l’érosion en nappe sous pluies naturelles et artificielles. L’érosion en nappe sur les diverses situations est de 2,5 à 9 t/ha/an sur sols nus, de 0,06 à 2,7 sur sols cultivés et de 0,06 à 2,7 sur sols en jachère. Les grandes exportations sont liées aux ruissellements exceptionnels (30 à 60 %). Les indicateurs pertinents du ruissellement et de l’érosion, sont liés au sol, aux états de surface du sol, à la couverture du sol et aux événements pluvieux. Nous avons constaté qu’une variation d’un de ces facteurs entraîne une variation du déclenchement du ruissellement et de l’érosion. Le ruissellement peut apparaître pour des valeurs seuils très faibles (2 à 10 mm de pluie) sur les situations dégradées et sur sols nus battus par les pluies.

National audience; Dans cette étude, un matériau sandwich issu d'un empilement de plaque composite carbone/époxy et plaque en alliage aluminium a été percé à sec. L'influence des paramètres de coupe (vitesse d'avance et vitesse de rotation) sur la qualité d'usinage et sur la formation du copeau a été analysée. Les outils utilisés sont en carbure de tungstène, avec et sans revêtement. Le revêtement est de type nanocristallin référencé nc-CrAlN/a-Si3N4. Les résultats expérimentaux montrent que la forme et la taille des copeaux sont fortement influencées par le choix de la vitesse d'avance. Les efforts de poussée générés lors du perçage du composite sont de 10 % à 15 % plus faibles avec un outil revêtu que ceux obtenus avec un outil non revêtu. Cependant les efforts de poussée dans l'aluminium sont 50 % plus faibles avec des outils revêtus comparés aux efforts générés par des outils non revêtus. Les outils revêtus permettent de réaliser des trous dans les plaques composites et aluminium avec des rugosités de 50 % meilleures à celles obtenues avec des outils non revêtus.

La fatigue des matériaux et des structures est un phénomène dans lequel la surface joue un rôle important; notamment, l’état de surface représente l’un des principaux facteurs d’influence sur l’amorçage des microfissures. Par ailleurs, ces éléments de structure sont soumis à des agressions environnementales, et il convient de les protéger, en particulier contre la corrosion. Pour les éléments de structure aéronautiques en alliage d’aluminium, on a recours le plus souvent à un traitement d’oxydation anodique. Mais parallèlement, la tenue en fatigue de ces structures ainsi protégées s’en trouve diminuée. L’une des raisons à cela est liée à la dégradation de l’état de surface lors de l’anodisation. Dans ce travail, nous avons étudié l’influence de la rugosité et de traitement d’anodisation sur la tenue en fatigue pour des alliages d’aluminium 2214 et 7050. Nous mettons en évidence la nocivité de la phase d’anodisation-colmatage dans le cas du 2214 et la phase de décapage dans le cas du 7050. Pour prédire la durée de vie des pièces en alliage d’aluminium 7050 anodisés, nous avons développé un modèle analytique simple basé sur l’effet de concentration de contrainte au droit des cavités. Il utilise les mesures topographiques des surfaces. Ce modèle intègre des lois de propagation en régime de fissures courtes et longues, la prise en compte de la présence de multiples sites d’amorçage, les phénomènes de coalescence entre fissures voisines et la présence de la couche d’oxyde. The fatigue of materials and structures is a phenomenon in which surface condition plays an important role; specially in initiating the microcracks. Moreover, the structural components are also subjected to aggressive environments and hence are susceptible to corrosion phenomenon. Therefore, it is necessary to protect them against the corrosion phenomenon. For aluminium alloys used in aeronautical applications, anodization is widely used surface treatment to increase the corrosion resistance. Despite the benefits obtained in terms of enhanced corrosion resistance, the anodizing process has a damaging effect on the fatigue performance of the base material. One of the reasons for this decrease in fatiguelife is associated to the degradation of surface condition during the anodizing process. In this work, we have studied the influence of surface roughness and anodization on fatigue behaviour of aluminium alloys 2214 and 7050. We showed experimentally that for 2214 alloy the process of anodization-sealing reduced the fatigue life considerably while for 7050 alloy the process of pickling is the major cause in decreasing the fatigue life. We have also developed life prediction model for anodized alloys. The model is based on determination of concentration of stress ‘Kt’ generated by the surface condition. The developed model integrates the aspects of multi-site initiation, coalescence and regime of short crackpropagation.

The scope of activities of the three laboratories, IRCCyN, IRENav, IFMA, where this study was carried out, are linked with both manufacturing and hydrodynamics. The work of the Allocation couplée thesis therefore aims at enhancing the production process for marine propellers. Some of the geometrical specifications initially stated during the design phase definitely lose their functional character when they are translated into parameters linked to the machine-tool during the definition of the manufacturing strategy. This work proposes an alternative to polishing by reinforcing the functional links between the propeller properties and the geometrical parameters linked to milling operations. The first part is dedicated to the study of both the design and the manufacturing phases as well as the ageing cycle of marine propellers. Machining trajectories are commonly obtained thanks to a post-processing of the numerical model. By converting the tool trajectories directly from the hydrodynamic laws the functional particularities of the propeller can be answered. Multi-physical criteria are thus considered for the roughness specifications, for the support of the trajectories and for the choice of all the contributors of a generic machining process. In a second part, a new structure for the different activities is proposed. The new relations between the functional, the digital and the physical domains take into account the functional constraints and lead to a new concept of milling path-planning. Streak lines, considered as the hydrodynamic signature of the propeller, are suggested as a support for the tool trajectories. The hydrodynamic data complexity on the one hand and the propeller geometry on the other hand require the development of a new strategy for machining path planning. Based on the Bézier formalism, the interpolation algorithms thus lead to continuous trajectories at leading edge which is an indispensable functional constraint. Furthermore, these trajectories are exploitable in the machining process. Leading edge crossing requires careful attention because of the cavitation risk that can propagate to the whole blade. In this particular zone, the functional data are not sufficient and thanks to the multi-skills approach, they are compensated by both geometrical and kinematic constraints linked with the propeller and the milling centre. The trajectory having been determined, an analysis of its hydrodynamic pertinence is performed. A division of different zones on the blade is defined where the application of the method can be considered as relevant. The propeller of the French Navy Patrouilleur P400 has been kept as the case studied. An experimental study is carried out to analyse the effects of oriented milling grooves on the flow behaviour at the close vicinity of the blade. A blade that is milled thanks to the proposed strategy is compared to a mirror polished one that is considered as the standard one. A different fluid and a rapid camera are used to complete the mission and to observe the modifications of the behaviour due to the oriented roughness. The results, based on image processing, are detailed and analysed to conclude on the benefits of the method in terms of cost and machining time.; Ce travail, réalisé dans le cadre d'une thèse Allocation Couplée et un contexte inter-laboratoires fort : IRCCyN – IRENav – IFMA offrant de multiples ressources en productique et en hydrodynamique, vise à améliorer le processus de réalisation des hélices marines. Certaines des spécifications géométriques établies durant la conception perdent définitivement, lors de l'étape de définition de la stratégie de fabrication en finition, leur caractère fonctionnel au travers de leur traduction en paramètres liés à la machine d'usinage. Cette étude vise à proposer une alternative au polissage en renforçant les liens fonctionnels entre les propriétés de l'hélice et les paramètres géométriques des opérations de fraisage. La première partie du travail est consacrée à l'étude du processus de conception et de réalisation ainsi qu'au cycle de vieillissement des hélices marines. Les trajectoires d'usinage sont généralement obtenues par post-traitement du modèle numérique créé en C.A.O. ; passer directement des lois hydrodynamiques au trajet outil permet de mieux répondre aux exigences fonctionnelles des propulseurs marins. Ainsi des critères multiphysiques doivent être à la source de la spécification de l'état de surface, du format d'interpolation support des trajectoires et, dans le cadre d'une approche générique du processus d'usinage, du choix de l'ensemble des intervenants du processus de réalisation des hélices. Dans un second temps les relations entre les différentes activités du processus de fabrication des hélices sont restructurées et de nouvelles liaisons sont proposées entre les domaines dits « fonctionnel », « virtuel » et « physique » pour prendre en compte des contraintes fonctionnelles et ainsi aboutir à la mise en place d'un nouveau concept de génération de trajectoires d'usinage. Les lignes de frottements, signature hydrodynamique de l'hélice, sont suggérées pour supporter les trajectoires d'usinage. La complexité de ces données d'une part et celle de la géométrie hélice d'autre part nécessitent le développement d'une nouvelle stratégie de génération de trajectoires d'usinage. Ainsi, basés sur le formalisme de Bézier, des algorithmes d'interpolation sont proposés pour aboutir à des trajectoires continues au bord d'attaque, contrainte fonctionnelle incontournable et, chose essentielle, exploitables en usinage. Le passage par le bord d'attaque, lieu où la cavitation ne doit pas apparaître sous peine de se propager à l'ensemble de la pale, est l'objet de toutes les attentions. Les contraintes fonctionnelles insuffisantes en cet endroit sont, dans le cadre d'une approche multimétier, suppléées par des contraintes géométriques et des contraintes liées à la cinématique du centre d'usinage. Le trajet outil étant déterminé, une analyse de sa pertinence hydrodynamique est menée ; un découpage de la pale en zones d'application pertinente de la méthode est défini. Suite à cela, un modèle d'hélice de patrouilleur P400 de la Marine nationale est retenu comme cas d'étude. A partir de celui-ci, une étude expérimentale en bassin est mise en place en vue d'analyser, par comparaison avec une pale d'hélice étalon polie miroir, les effets de stries d'usinage orientées sur le comportement du fluide au voisinage d'une pale usinée selon la stratégie développée. Un fluide différent de celui d'évolution et une caméra rapide sont utilisés pour observer les modifications de comportement du fluide dues à l'état de surface dirigé. Les résultats de la campagne d'essais, qui reposent sur les techniques de traitement d'images, sont détaillés et analysés pour conclure sur les apports de la méthode en terme de coût et de temps de fabrication.

[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]SYNERGIE [TR2_IRSTEA]ARCEAU; International audience; Cette recherche a pour objectif de mettre en évidence la contribution des capteurs haute résolution pour une meilleure caractérisation de la surface du sol et pour analyser les effets de la polarisation et de l'angle d'incidence radar. L'objectif de cet article est d'analyser la sensibilité des données haute résolution Terrassar-X sur des sols sans couverture végétale et d'étudier la variabilité spatiale. Les relations entre le coefficient de rétrodiffusion et les paramètres du sol seront étudiés grâce aux images (TerraSAR, Ikonos, SPOT) ainsi que grâce aux mesures de terrain recueillies pendant plusieurs campagnes de terrain en hiver et printemps 2008-2009. Ce travail a été mené sur le bassin de l'Orgeval (France). / Our research aims to show the contribution of high resolution spatial sensors for a better characterization of soil surface, and to analyze polarization effects and radar incidence angle. The objective of this paper is to analyze the sensitivity of very high resolution TerraSAR-X radar data taken over bare soils, and to study the spatial variability. The relationship between backscattering coefficient and soil's parameters (moisture, surface roughness, and texture) will be examined by means of satellite images (TerraSAR, Ikonos, SPOT), as well as ground truth measurements, recorded during several field campaigns in the winter and spring of 2008 and 2009. This study is carried out on Orgeval catchment (France).

Some cases of cracking of 304L austenitic stainless steel components due to thermal fatigue were encountered in particular on the Residual Heat Removal Circuits (RHR) of the Pressurized Water Reactor (PWR). EDF has initiated a R&D program to understand assess the risks of damage on nuclear plant mixing zones. The INTHERPOL test developed at EDF is designed in order to perform pure thermal fatigue test on tubular specimen under monofrequential thermal load. These tests are carried out under various loadings, surface finish qualities and welding in order to give an account of these parameters on crack initiation. The main topic of this study is the research of a fatigue criterion using a micro:macro modelling approach. The first part of work deals with material characterization (stainless steel 304L) emphasing the specificities of the surface roughness link with a strong hardening gradient. The first results of the characterization on the surface show a strong work-hardening gradient on a 250 microns layer. This gradient does not evolved after thermal cycling. Micro hardness measurements and TEM observations were intensively used to characterize this gradient. The second part is the macroscopic modelling of INTHERPOL tests in order to determine the components of the stress and strain tensors due to thermal cycling. The third part of work is thus to evaluate the effect of surface roughness and hardening gradient using a calculation on a finer scale. This simulation is based on the variation of dislocation density. A goal for the future is the detemination of the fatigu criterion mainly based on polycrystalline modelling. Stocked energy or critical plane being available that allows making a sound choice for the criteria.; Quelques cas de fissurations de composants en acier inoxydable austénitique 304L dus à un phénomène de fatigue thermique ont été recensés, en particulier sur les circuits de Refroidissement du Réacteur à l'Arrêt (RRA) des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). EDF a lancé un programme de R&D afin de comprendre et d'évaluer les risques de dommages dans ces circuits. Le test développé à EDF, INTHERPOL, est un essai de fatigue thermique de type structure sur maquette tubulaire et soumis à un chargement périodique. Ces essais sont réalisés sous différents niveaux de chargement, états de surface et soudures afin de rendre compte de ces paramètres sur l'amorçage des fissures. L'objectif de cette étude est de définir une méthodologie permettant la justification d'un critère de fatigue tenant compte de l'influence de l'état de surface, à l'aide d'une approche multi-échelle. La première partie du travail consiste à caractériser le matériau (304L) et particulièrement sa surface. Les premiers résultats de la caractérisation de la surface montrent un fort gradient d'écrouissage initial du matériau sur 250 microns en profondeur. Ce gradient n'évolue pas avec le cyclage thermique. Pour cette caractérisation, des mesures de microduretéet des observations de la microstructure (MET) ont été réalisées. La deuxième partie est la modélisation macroscopique des essais INTHERPOL permettant de déterminer les champs de contrainte et déformation issus des cycles thermiques. La troisième partie du travail consiste ensuite à évaluer l'effet de la rugosité de surface et du gradient d'écrouissage à échelle plus fine à l'aide d'une modélisation à l'échelle du polycristal, basée sur la variation des densités de dislocations. Un objectif pour l'avenir est d'aider, par ces modélisations polycristallines, au choix de critères de fatigue prenant en compte l'influence de l'état de surface (critères énergétiques ou de types plan critique par exemple).

One of the new investigations from orbit that can be addressed with the multi-angular HRSC/ Mars-Express dataset generated with the nadir-looking, stereo and photometric channels, is to derive the surface photometric characteristics for mapping the variation of the soil/bedrock physical properties of Mars, and to relate them to the spectroscopic and thermal observations produced by OMEGA, TES and THEMIS instruments. Minnaert and two-term phase function Hapke models concur to demonstrate that HRSC multi-angular observations acquired over Gusev crater and Apollinaris southern flank along the ongoing Mars-Express mission can be, under some limitations, pieced together to derive integrated phase functions over a wide range of phase angles (5-95°) at moderate spatial resolution on the order of 400 m-1.6 km.In combination with the surface roughness variation, the opposition effect appears to play a significant role suggesting that the surface state optical properties across Gusev are strongly influenced by the porosity and packing characteristics of the upper layer of the Martian regolith. The mapping aspect of the present photometric investigation is quite useful to get a better sense of the meaning of the observed variations. Given the overall patterns derived from this analysis, it is quite likely that the observed photometric variation at least for the western and central part of Gusev crater is partly driven by the prevailing wind regimes considered to be oriented north-northwest / south-southeast and disturbing the very upper surface layer. The present photometric results agree with independent investigations based on orbital thermal inertia and reflectance spectroscopy, and on in situ photometric and microscopic imaging data returned by Spirit instruments. It supports the idea of a thin layer of fine-grained dust being stripped off in the low albedo units to reveal a dark basaltic substrate comprising coarse-grained materials. These results open new possibilities for documenting planetary surface processes.; Parmi les études novatrices que l'on peut aborder depuis l'orbite martienne en utilisant les données multiangulaires de l'instrument HRSC (canaux nadir, stéréographique et photométrique) de Mars Express, figure la détermination des caractéristiques physiques de la surface, pour cartographier les variations des propriétés physiques des sols et des roches de Mars et les relier aux observations spectroscopiques et thermiques réalisées par les instruments OMEGA, TES et THEMIS. Les modèles de Minnaert et de fonction de phase à deux termes de Hapke s'accordent pour démontrer que les observations multiangulaires de HRSC acquises au cours de la mission sur le cratère Gusev et le flanc sud de Apollinaris peuvent, sous certaines limites, être assemblées pour produire une fonction de phase couvrant un grand intervalle d'angles de phase (5-95°) avec une résolution spatiale de l'ordre de 400 mètres à 1.6 kilomètres.Combiné à la rugosité de surface, l'effet d'opposition joue un rôle significatif, suggérant que les propriétés optiques de l'état de surface au niveau de Gusev sont fortement influencées par la porosité, l'état de compaction et l'organisation de la couche superficielle du régolite. L'aspect cartographique de la présente étude photométrique est utile pour donner une meilleure signification aux variations observées. Selon les tendances générales de cette analyse, il est très probable que la variation photométrique observée, au moins pour les régions centre et Ouest du cratère Gusev, soit partiellement due aux régimes des vents dominants, ces derniers ayant une orientation Nord - Nord Ouest / Sud - Sud Est et induisant une perturbation de la couche supérieure de la surface. Les résultats de cette étude photométrique sont en accord avec des études indépendantes basées sur les données orbitales d'inertie thermique et de spectroscopie de réflectance, et également des données photométriques et d'imagerie microscopique réalisées in situ par les instrument du rover Spirit. Cela conforte l'idée de l'existence en surface d'une couche composée de poussière à grains fins qui aurait été enlevée au niveau des unités de faible albédo révélant ainsi un substrat basaltique sombre formé de matériaux à grains plus grossiers. Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour documenter les processus de surface sur les planètes.

One of the new investigations from orbit that can be addressed with the multi-angular HRSC/ Mars-Express dataset generated with the nadir-looking, stereo and photometric channels, is to derive the surface photometric characteristics for mapping the variation of the soil/bedrock physical properties of Mars, and to relate them to the spectroscopic and thermal observations produced by OMEGA, TES and THEMIS instruments. Minnaert and two-term phase function Hapke models concur to demonstrate that HRSC multi-angular observations acquired over Gusev crater and Apollinaris southern flank along the ongoing Mars-Express mission can be, under some limitations, pieced together to derive integrated phase functions over a wide range of phase angles (5-95°) at moderate spatial resolution on the order of 400 m-1.6 km.In combination with the surface roughness variation, the opposition effect appears to play a significant role suggesting that the surface state optical properties across Gusev are strongly influenced by the porosity and packing characteristics of the upper layer of the Martian regolith. The mapping aspect of the present photometric investigation is quite useful to get a better sense of the meaning of the observed variations. Given the overall patterns derived from this analysis, it is quite likely that the observed photometric variation at least for the western and central part of Gusev crater is partly driven by the prevailing wind regimes considered to be oriented north-northwest / south-southeast and disturbing the very upper surface layer. The present photometric results agree with independent investigations based on orbital thermal inertia and reflectance spectroscopy, and on in situ photometric and microscopic imaging data returned by Spirit instruments. It supports the idea of a thin layer of fine-grained dust being stripped off in the low albedo units to reveal a dark basaltic substrate comprising coarse-grained materials. These results open new possibilities for documenting planetary surface processes.; Parmi les études novatrices que l'on peut aborder depuis l'orbite martienne en utilisant les données multiangulaires de l'instrument HRSC (canaux nadir, stéréographique et photométrique) de Mars Express, figure la détermination des caractéristiques physiques de la surface, pour cartographier les variations des propriétés physiques des sols et des roches de Mars et les relier aux observations spectroscopiques et thermiques réalisées par les instruments OMEGA, TES et THEMIS. Les modèles de Minnaert et de fonction de phase à deux termes de Hapke s'accordent pour démontrer que les observations multiangulaires de HRSC acquises au cours de la mission sur le cratère Gusev et le flanc sud de Apollinaris peuvent, sous certaines limites, être assemblées pour produire une fonction de phase couvrant un grand intervalle d'angles de phase (5-95°) avec une résolution spatiale de l'ordre de 400 mètres à 1.6 kilomètres.Combiné à la rugosité de surface, l'effet d'opposition joue un rôle significatif, suggérant que les propriétés optiques de l'état de surface au niveau de Gusev sont fortement influencées par la porosité, l'état de compaction et l'organisation de la couche superficielle du régolite. L'aspect cartographique de la présente étude photométrique est utile pour donner une meilleure signification aux variations observées. Selon les tendances générales de cette analyse, il est très probable que la variation photométrique observée, au moins pour les régions centre et Ouest du cratère Gusev, soit partiellement due aux régimes des vents dominants, ces derniers ayant une orientation Nord - Nord Ouest / Sud - Sud Est et induisant une perturbation de la couche supérieure de la surface. Les résultats de cette étude photométrique sont en accord avec des études indépendantes basées sur les données orbitales d'inertie thermique et de spectroscopie de réflectance, et également des données photométriques et d'imagerie microscopique réalisées in situ par les instrument du rover Spirit. Cela conforte l'idée de l'existence en surface d'une couche composée de poussière à grains fins qui aurait été enlevée au niveau des unités de faible albédo révélant ainsi un substrat basaltique sombre formé de matériaux à grains plus grossiers. Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour documenter les processus de surface sur les planètes.

International audience; Les opérations de fraisage à grande vitesse sont couramment limitées par les vibrations régénératives. Dans cet article, nous allons étudier une solution de réduction du phénomène de broutement, basée sur la variation de la vitesse de rotation de l’outil. Afin de quantifier les gains de productivité, deux modélisations différentes du fraisage dynamique ont été adaptées et confrontées : la simulation temporelle et la semi-discrétisation. La comparaison de ces deux méthodes a montré une bonne cohérence des résultats aussi bien à vitesse constante qu’à vitesse variable. Ces deux modélisations ont été validées expérimentalement à vitesse constante et variable. Les essais d’usinage à vitesse variable ont permis de mettre en évidence la différence entre la stabilité théorique et expérimentale.