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Les communautés nordiques du Nunavik, le territoire du nord du Québec, font face à des contraintes alimentaires fortes liées notamment à l'appauvrissement des ressources halieutiques et terrestres. Afin de développer l'offre alimentaire locale, une serre communautaire est installée à Kuujjuaq (2 668 habitants en 2021, latitude 58$^{\circ}$ nord et longitude 68$^{\circ}$ ouest). Cette serre étant conçue pour les climats continentaux, elle n'est pas thermiquement adaptée au climat nordique. Il en découle une saison de culture courte et des rendements faibles. La serre a été instrumentée en juin 2016 afin de définir les améliorations à apporter. Les mesures ont montré que malgré une ressource solaire riche, les pertes thermiques nocturnes provoquaient une chute de la température importante. Ceci freine le développement des plantes et est engendré par la faible isolation ainsi que le peu d'inertie thermique des matériaux formant la serre : les températures nocturnes intérieures restent proches des températures nocturnes extérieures. Un système de stockage thermique de l'énergie (STE) a donc été conçu, construit et testé par l'équipe afin de stocker l'énergie thermique diurne et la réinjecter dans la serre la nuit. Bien qu'efficace, des améliorations sont envisagées et à ce titre, il est nécessaire de développer un outil d'analyse. Un modèle numérique de la serre de Kuujjuaq et de son STE a donc été développé à l'aide de l'outil Modelica. L'objectif de ce travail est d'évaluer la validité de ce modèle : une étude comparative sera présentée sur la température intérieure de la serre avec ou sans STE pendant des semaines de culture typiques. Ceci permettra à terme de définir les différents paramètres géométriques et thermiques optimaux pour la construction de futurs systèmes de stockage. L'article complet présentera les modèles de serre et de stockage, puis la méthodologie de couplage. Nous présenterons ensuite l'étude des résultats de simulation du modèle couplé en évaluant la cohérence physique des résultats puis leur précision sur plusieurs échelles temporelles.

Within a 3D concrete printing process, the fresh concrete is aging due to hydration. One of the consequences from the purely mechanical point of view is that its constitutive relation must be defined in rate form. This restriction is taken into account in this contribution and, besides on the incremental elasticity, we moreover introduce the relaxation of the internal stresses in order to describe the creep at early age. On another hand, due to the soft nature of the material, the finite strain range is herein a priori assumed. Eventual structural instabilities during the printing process can therefore be predicted as well. On another hand, with regards to the incremental formulation of the boundary value problem, the kinematics must be adapted as well. We use for this the multiplicative decomposition of the actual deformation gradient into its known part at an earlier time and the relative deformation gradient with respect to the configuration at that time. Within a Lagrangian formulation, the incremental constitutive relations and evolution equations can then be ideally defined on the above mentioned intermediate configuration prior to be transported back to the reference configuration. In particular, the early age creep is here described through an internal variable approach the evolution of which is motivated by the generalized Maxwell model. In this work, this latter is adapted for incremental viscoelasticity. Model examples are proposed and the numerical efficiency of the proposed framework is illustrated through a set of representative simulations.

Nowadays, the production of a low-carbon energy and fresh water management are essential. Consequently, the sustainability of hydropower schemes is a vital issue. However, some concrete dams around the world are affected by Alkali-Aggregates Reaction (AAR). This chemical reaction between the concrete components generates an expansive gel in the aggregates, that induces a swelling and the decrease of the mechanical properties of the concrete. The AAR development in the structure can change its initial stress field, which compromises the stability, but also the failure of the spillway and hydropower production. A critical safety of the structure leads the site supervision to engage important reinforcement works and if needed, to stop the operations. So, performance models and decision-support tools are needed. These tools must be able to compute and extrapolate the behavior of the structure during AAR. The main objective of this PhD thesis is to propose a non-linear homogenization model which couples creep and AAR at mesoscale while allowing the structural computing. This model rests on assumptions on the mesoscopic behavior made thanks to data provided from an original experimental program. The chronology of this experimental program was designed to be representative of a real case. To study the effects of the AAR on the creep of the concrete, two concretes were designed in order to be similar except for the reactivity of larger particles. The immersion of 11x22 cylinder specimens in a sodium-hydroxide solution during all the program allows the continuous development of the reaction. After a curing of 28 days at 20°C, the velocity of the reaction was accelerated by an increase of the temperature at 38°C. Once reached 75% of the total free swelling potential, some specimens were studied under a constant uniaxial loading corresponding to 30% of the compressive strength at the date of the loading. The strains evaluation in the longitudinal and orthoradial directions was performed by optic fiber sensors resistant to the severe conditions of the program. The strains evolutions show that during AAR, the creep of the reactive concrete is faster than the non-reactive one. The swelling in the loading direction was stopped by the load application and induced a resorption of about 50% of the free swelling. This inhibited and resorbed swelling was reported in the free to swell directions, where higher swelling of the loaded specimens than the unloaded was reported. After unloading, we observed a volumetric swelling 8% higher than for reactive concrete specimens. The behavior of the reactive concrete can be explained by stress in the matrix that is different around the aggregates and in zones further away. The model's originality consists in considering analytically this non-homogeneous stress state on the creep of matrix and on its permanent strains. To this end, cracks criteria are defined at the interfacial zone between the matrix and the aggregates, the coupling between chemical swellings, long terms strains and non-linear local behavior were then automatically considered. Once implemented in a finite elements analysis software and its results verified by comparison with a mesoscopic numerical model, the model was used in two applications. The first one managed to reproduce the results found in the experimental program, while the second one consisted of computing and extrapolating the behavior of a real dam affected by AAR.; Dans le contexte actuel, où la production d'énergie doit être décarbonée et la gestion des ressources en eau potable est vitale, la durabilité des ouvrages hydrauliques est un enjeu crucial. Cependant, une partie du parc mondial des barrages en béton est atteint de Réaction Alcali-Granulat (RAG). Cette réaction chimique entre les différents constituants du béton engendre la production de gels expansifs dans les granulats, ce qui provoque un gonflement et une diminution des propriétés mécaniques du béton. Dans un ouvrage hydroélectrique, ces effets modifient le champ des contraintes initiales, ce qui peut compromettre la stabilité de l'ouvrage, mais aussi entraîner un dysfonctionnement des organes de gestion des crues et de production électrique. Lorsque la sécurité de l'ouvrage n'est plus assurée, le maître d'ouvrage doit entreprendre d'importants travaux de confortement, voire se résoudre à l'arrêt de son exploitation. Il doit donc disposer d'outils d'aide à la décision performants, tels que des modèles capables de calculer le comportement de l'ouvrage et de l'extrapoler en fonction de l'état d'avancement de la pathologie. Cette thèse a pour objectif de proposer un modèle d'homogénéisation non-linéaire permettant le calcul à l'échelle de l'ouvrage. Ce modèle est basé sur des hypothèses de mécanismes se produisant à l'échelle mésoscopique, émises à partir des données issues d'un programme expérimental original. Ce programme expérimental a consisté en l'étude en laboratoire du couplage entre la RAG et le fluage dans le cas représentatif d'un ouvrage réel. Deux bétons qui ne se différencient que par la réactivité de leurs gravillons, ont été formulés. Les éprouvettes cylindriques 11 x 22 cm ont été conservées dans une solution d'hydroxyde de sodium pendant la totalité du programme expérimental afin d'assurer un développement continue de la réaction. Après les 28 premiers jours de cure à 20 °C, elles ont été maintenues à 38 °C afin d'accélérer la réaction. Une fois 75 % du potentiel de gonflement du béton réactif atteint, une partie des éprouvettes a été placée sous chargement constant de compression uniaxiale correspondant à 30 % de la résistance en compression des bétons. Des capteurs à fibre optique résistants aux conditions de conservation sévères ont été utilisés pour enregistrer les déformations longitudinales et orthoradiales des éprouvettes. Les résultats montrent que le fluage du béton réactif est plus important quand la réaction est en cours de développement. Le chargement entraine non seulement un arrêt du gonflement mais aussi sa résorption d'environ 50 % de la valeur avant la mise en charge. Ce gonflement, empêché et partiellement résorbé, est reporté dans les directions libres, où des déformations supérieures au cas non chargé sont observées. Bien que la réaction chimique soit achevée, un surplus de gonflement volumique de 8 % a été observé après décharge sur les éprouvettes réactives. Ces comportements peuvent s'expliquer par un état de contraintes dans la matrice qui diffère au voisinage du granulat et dans les zones plus éloignées. L'originalité du modèle d'homogénéisation non-linaire qui a été développé réside d'une part dans la prise en compte analytique d'un fluage non homogène de la matrice et d'autre part de critères de fissuration locaux à l'interface matrice-inclusions. Ce modèle permet le couplage des réactions de gonflement interne avec les déformations différées du béton et la micro-fissuration pour tout type de chargement. Une fois implanté dans un logiciel de calcul aux éléments finis, les résultats du modèle sont comparés avec ceux issus d'un modèle mésoscopique purement numérique comportant les lois de comportement local. Le modèle a fait l'objet de deux applications. La première a permis de reproduire les résultats du programme expérimental et la deuxième le comportement d'un ouvrage réel, complété d'une prédiction à 40 ans.

National audience; Nous proposons une étude analytique, numérique et expérimentale permettant de quantifier le profil d'amplitude et de phase des impulsions picosecondes générées par un laser à verrouillage de modes fibré à base d'amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) en vue d'optimiser les performances en bruit de phase d'un oscillateur optoélectronique couplé (COEO) oscillant à 10 GHz. Nous allons démontrer qu'une très faible dispersion anormale prévaut à l'optimisation d'un COEO.

Dye tracing experiments are generally set up to identify karst springs catchments or transport properties of heterogeneous or homogeneous aquifers. They are also relevant methods for characterizing flow and transport processes in fractured and karst aquifers, ang get insights about their complex structure and heterogeneity. A precise analysis of breakthrough curves (BTCs) obtained from dye tracing experiments in synthetic pipe networks and fracture networks of know geometry and topology should thus allow a better assessment of the relationship between drainage network properties and transport processes.In this work, solute transport experiments consisting of step tracing are thus conducted, with a focus on dual-conduit structure. Five groups of experiments have been carried out to investigate how the following factors related to the dual-conduit structure may influence the transport processes: length ratio, total length (fixing the length ratio), connection angle, aperture contrast, and flow rate. Numerical models are then applied to fit the experimental BTCs and quantitatively evaluate the solute transport processes. The single-peaked BTCs are simulated considering i) the Advection Dispersion Equation (ADE) model, ii) the Dual Region Mobile Immobile Model (DRMIM), and iii) the Transfer Function Approach (TFA). The dual-peaked BTCs are simulated considering i) the Dual Region Advection Dispersion (DRAD) model, ii) the Weighted Sum Advection–Dispersion Equation (WSADE) model and iii) the DRMIM. Based on these results, a method has been proposed for estimating underground karstic conduit lengths from experimental dual peaked BTCs. For some experiments, it is shown that the TFA allows a better fitting than the ADE model and DRMIM. In order to assess what physical information contain the TFA parameters, we analyse the equivalence between TFA and Advection Dispersion Equation (ADE). We then obtain two equations that, under certain conditions, make TFA and ADE produce identical BTCs and allow expressing the TFA parameters as a function of the variable and parameters considered in the ADE.Finally, a methodology for characterizing a karst conduit network at the scale of an experimental field site where both pumping test and dye tracing experiment have been performed is proposed. This characterization is based on a hydraulic tomography method which considers a discrete conduit network model to explicitly represent the underground conduit network, integrating hydraulic data and dye tracing data to constrain the diameter distribution of the karst conduit network.The results of these lab scale and field scale experiments, together with the proposed numerical tools, should help hydrogeologists to better interpret the results of the tracing tests realized in real karst aquifers and improve their understanding of transport processes. These results may also guide hydrogeologists to select the most suitable model for interpreting their dye tracing experiment.; Les essais par traçages sont généralement mis en place pour identifier le bassin d’alimentation de sources karstiques ou les propriétés de transport des aquifères hétérogènes ou homogènes. Elles sont également des méthodes pertinentes pour caractériser les processus d'écoulement et de transport dans les aquifères fracturés et karstiques afin mieux appréhender la complexité de leur structure et leur forte hétérogénéité. Ainsi, les relations entre les propriétés du réseau de drainage et les processus de transport peuvent être appréciée par une étude précise des courbes de restitutions de traçages dans un réseau de conduits ou de fractures de géométrie et de topologie connues.Dans ce travail, nous étudions le processus de transport de soluté dans des réseaux synthétiques de conduits ou et de fractures de géométrie et de topologie connues. Pour ce faire, nous réalisons des expériences de transport de soluté consistant en l’injection d’un créneau de concentration, en étudiant tout particulièrement l’influence d’une structure à double conduit. Des modèles numériques sont ensuite appliqués pour ajuster les courbes de restitutions expérimentales et évaluer quantitativement les processus de transport de soluté. Les courbes de restitutions à un seul pic sont simulées en utilisant i) le modèle basé sur l'équation d’advection dispersion (ADE), ii) le modèle DRMIM (Dual Region Mobile Immobile Model), et iii) l'approche de la fonction de transfert (TFA). Les courbes de restitutions à deux pics sont simulés en considérant i) le modèle de dispersion par advection à deux régions (DRAD), ii) le modèle d'équation d'advection-dispersion à somme pondérée (WSADE) et iii) le DRMIM. Sur la base de ces résultats, une méthode a été proposée pour estimer la longueur des conduits karstiques souterrains à partir courbes de restitutions expérimentales à deux pics. Pour certaines expériences, il est montré que le TFA permet un meilleur ajustement que le modèle ADE et le DRMIM. Afin d'évaluer quelles informations physiques contiennent les paramètres de la TFA, nous analysons l'équivalence entre la TFA et l'équation de dispersion par advection (ADE). Nous obtenons alors deux équations qui, sous certaines conditions, permettent de génèrer des courbes de restitutions identiques et d'exprimer les paramètres de la TFA en fonction de la variable et des paramètres considérés dans l'ADE.Enfin, une méthodologie de caractérisation d'un réseau de conduits karstiques à l'échelle d'un site de terrain expérimental où ont été réalisés à la fois des essai par pompage et des expérience de traçages est proposée. Cette caractérisation est basée sur une méthode de tomographie hydraulique qui considère un modèle de réseau de conduits pour représenter explicitement le réseau de conduits souterrains, et intègre des données hydrauliques et des données de traçage de colorant pour contraindre la distribution de diamètre du réseau de conduits karstiques.Les résultats de ces expériences à l'échelle du laboratoire et du terrain, ainsi que les outils numériques proposés, devraient aider les hydrogéologues à mieux interpréter les résultats des tests de traçage réalisés dans des aquifères karstiques réels et à améliorer leur compréhension des processus de transport. Ces résultats peuvent également guider les hydrogéologues à choisir le modèle le plus approprié pour interpréter leur expérience de traçage de colorant.

In this study, scour-based vibrations of bridge piers are investigated using a bridge model in a water flume: first, the eigenmode corresponding to the measured frequencies of pier-like structures is identified. Secondly, the effect of the pier-deck interaction is studied. Finally, a theoretical model is proposed to characterize the pier vibration, and identify its input parameters.To this end, experimental campaigns were conducted and a laboratory scale model pier was tested in two configurations: single piers and two piers in bridge configuration. The experimental results enable the identification of the modal shape and indicate that the deck decreases significantly the pier's frequency. Parallely, a theoretical model was proposed to model the pier, where the soil was modeled with both lateral springs along the pier and a rotational spring at the base. These springs stiffness were then identified using a 3D-finite element model. These results, obtained with the theoretical and numerical models, are in good agreement with the experimental results with the bridge pier in the two tested configurations. Moreover the obtained theoretical, numerical and experimental results were compared to experimental data found in the literature, for further validation.

Non-linear finite element analyses have intrinsic model and user factors that influence the results of the analyses. However, non-linear finite element analysis can provide a tool to assess safety using realistic descriptions of material behaviour with actual material properties. A realistic estimation of the existing safety and capacity of slender column elements can be achieved by means of "true" material properties. Nevertheless, it seems that for some structural components, such as slender columns, non-linear finite element analyses can, due to its complexity and its various setting parameters, cause the risk of overestimating the real performance of analysed components or systems. Hence, an invited expert group has carried out an investigation into the experimental testing and the prediction of the bearing capacity of slender columns by performing independent non-linear finite element analyses in order to determine the practical applicability, and its inconsistencies, with respect to the stability failure of slender columns. This work aims the characterization of modelling uncertainties, concerning the prediction of slender columns stability when forecasted by non-linear finite element analysis., This paper was partly carried out during research exchanges at TU Brno (BUT), Lehigh University (LU). The authors acknowledge also the financial support provided by the SAFEBRIDGE ATCZ190 EU Interreg project, the Scientific Grant Agency of the Ministry of Education of Slovak Republic, the Slovak Academy of Sciences VEGA No. 1/0696/14, and Slovak Research and Development Agency under the contract No. APVV-150658. The computational results presented have been achieved [in part] using the Vienna Scientific Cluster (VSC).

International audience; This paper aims at defining the key mechanical properties of atmospheric ice in order to improve the design ofmechanical de-icing systems. Based on ice fracture mechanisms, the parameters of interest are the cohesivestrength of the ice and its fracture toughness. A hybrid experimental/numerical vibrating method is used tomeasure those critical values. Parameters such as temperature and precipitation rate influence the ice densityand ice samples are thus defined with respect to this parameter. First, the cohesive strength of ice is measuredover the entire range of ice density and a polynomial expression of the cohesive strength of ice is given as afunction of this density. Then the fracture toughness is measured for a smaller range of density and an averagecritical value is given. Finally, the influence of the properties computed is discussed to assess the conditions ofatmospheric ice mechanical removal and the challenges for the design of mechanical ice protection systems. Thestudy tends to show that as its density decreases, ice is more difficult to remove mechanically.

External sulfate attack (ESA) and delayed ettringite formation (DEF) are well-known concrete degradation phenomena induced by ettringite crystallization. This paper proposes a poromechanical model based on the surface-controlled ettringite growth mechanism and the chemical composition of the solution, explaining both ESA and DEF in a similar model. The driving force for this expansion is the crystallization pressure from the supersaturation of the sulfate solution that leads to the formation of ettringite in pores. The growth of ettringite is separated into two processes: (1) the pore invasion process, where ettringite forms in the existing largest pores and then penetrates progressively into the ever-smaller capillary and gel pores, and (2) the deformation process during which damage and cracks occur. Two kinetic constants corresponding to these two processes are proposed in this paper, and the predicted expansions show good consistency with the experimental measurements found in the literature.

Les principaux cancers (sein, poumon, prostate) induisent des métastases osseuses (tumeurs ayant migré du site principal vers l'os). Ces métastases peuvent être de différentes natures. En particulier, les métastases ostéolytiques induisent une destruction de l'os pouvant augmenter le risque de fracture. Lors de la prise en charge de patients atteints de métastases osseuses, les cliniciens doivent évaluer le risque de fracture pour choisir entre une chirurgie préventive de la fracture ou un traitement du cancer. Actuellement, ils s'appuient notamment sur des scores cliniques (SINS pour les vertèbres [1], Mirels pour les fémurs [2]) qui restent peu discriminant. Depuis quelques années, des modèles biomécaniques ont été proposés pour estimer la résistance à la fracture de la vertèbre ou du fémur atteint de métastases [par ex. 3, 4]. Cependant, ces modèles ont été évalués par une équipe de recherche sur un seul jeu de données. Il y a eu très peu d'évaluations croisées entre 2 laboratoires, ou d'évaluation de différents modèles biomécaniques sur le même jeu de données. Or la reproductibilité de ces modèles biomécaniques est un élément clef pour envisager une future utilisation en pratique clinique courante. Dans cette optique, il est essentiel d'évaluer leur répétabilité, leur reproductibilité et leur précision sur un jeu de données expérimentales le plus large possible.

La validité et la légitimité scientifiques des modèles numériques de climat et de leurs prévisions des changements climatiques sont basées sur les confrontations entre les simulations et les données d’observation. Les validations ou plutôt les évaluations des modèles par les données constituent la majeure partie du travail des modélisateurs. Il n’y a pas de méthodologie générale d’évaluation des modèles ; on observe une grande variété de pratiques car on ne valide pas un modèle en général mais sa capacité à rendre compte d’un phénomène climatique particulier. À partir des pratiques scientifiques observées dans les deux principaux centres de recherche qui développent et utilisent des modèles de climat en France, cet article donne quelques exemples de la façon dont les chercheurs établissent des connexions, des « dialogues » entre modèles et données qui ne se réduisent pas à la validation des premiers par les secondes. L’analyse de ces pratiques nous permettra de tirer quelques leçons d’« épistémologie bottom‑up » de modélisation du climat. The validity and scientific legitimacy of computer climate models and their predictions of climate change are based on confrontations between simulations and observation data. Model validations, or rather evaluations, represent the majority of the actual work done by modellers. There is indeed no general methodology for evaluating simulations; validations are different in each case, because one never validate a model in general, but the capacity of a model to account for a defined climatic phenomenon. From practices observed in the two research centres developing and using a climate model in France, this paper provides examples of the different ways in which the researchers establish links, “dialogues” between models and data, which don’t reduce to valid the former using the second. The analysis of practices allows us to raise some elements of “bottom-up epistemology” of climate modelling. La validez y legitimidad científica de los modelos numéricos del clima y de las previsiones del cambio climático están basadas en la confrontación de las simulaciones y de los datos de las observaciones. Las validaciones, o mas bien evaluaciones de los modelos por los datos forman la mayor parte del trabajo de los modeladores. No hay una metodología general de evaluación de los modelos; se observa una gran variedad de prácticas porque no se valida un modelo en general sino su capacidad para rendir cuenta de un fenómeno climático particular. A partir de las practicas de los científicos que hemos observado en los dos principales centros de la investigación que desarrollan y utilizan modelos climáticos en Francia, este articulo da ejemplos de la manera en que se establecen las conexiones, el «dialogo» entre modelos y datos que no son simples validaciones de modelos por datos. El análisis de las prácticas nos permitirá extraer algunas lecciones de «epistemología bottom-up» de la modelización del clima.

La modélisation numérique joue un rôle important dans la compréhension des climats passés, présents et futurs. Dans cet exposé, j'illustrerai quelques-unes des problématiques auxquelles est confrontée cette discipline scientifique, à travers la description synthétique de certaines de mes activités de recherche. J'évoquerai dans un premier temps, ma contribution à la mise au point des différentes configurations du modèle climatique du CNRM, contribution visant à une meilleure description de la composante atmosphérique (dynamique et chimie stratosphériques notamment). Mes travaux sur la sensibilité climatique à l'équilibre, essentiellement basés sur des approches conceptuelles, seront abordés ensuite. Enfin, je conclurai cet exposé par la présentation d'activités plus prospectives sur l'utilisation de l'intelligence artificielle au service de la modélisation climatique.

Climate change is currently taking place at the scale of our planet, leading to aviolent response from the environment, particularly with regard to the water cycle. One of the risk is already floods. As an example, in France, the average annual costof damages caused by floods (and insured under the Natural Disaster plan) amounts to 520 million euros. In metropolitan France, nearly 17 million people, about aquarter of the national population, are exposed to the risk of flooding by overflowaccording to the preliminary flood risk assessment carried out by the State in 2011.And with climate evolution, floods will become more frequent and more intense.Onechallenge during floods is to be able to access to people refugee over buildings.In order to investigate the hydraulic context generated by the grouped obstaclesrepresentative of a submerged housing estate, both an experimental and numericalstudy is being conducted.We experimentally study the flow in the presence of rows of macro-roughnesses representative of a slightly emerged and of a submerged housing estate, and this for situations representing both current and more intense floods. Measurements of the velocity field will provide information on currents distribution that might affect an evacuation process. In parallel a numerical study is also conducted with the opensource code Saturne. The numerical results are compared to experimental results and this preliminary stupy opens the way to a systematic investigation., Le changement climatique se produit actuellement à l'échelle de notre planète, entraînant une réaction violente de l'environnement, notamment en ce qui concerne le cycle de l'eau. L'un des risques est déjà les inondations. A titre d'exemple, en France, le coût annuel moyen des dommages causés par les inondations (et assurés au titre du régime des catastrophes naturelles) s'élève à 520 millions d'euros. En France métropolitaine, près de 17 millions de personnes, soit environ un quart de la population nationale, sont exposées au risque d'inondation par débordement, selon l'évaluation préliminaire des risques d'inondation réalisée par l'État en 2011.Et avec l'évolution du climat, les inondations deviendront plus fréquentes et plus intenses. Afin d'étudier le contexte hydraulique généré par les obstacles groupés représentatifs d'un lotissement submergé, une étude expérimentale et numérique est menée.Nous étudions expérimentalement l'écoulement en présence de rangées de macro-rugosités représentatives d'un lotissement légèrement émergé et d'un lotissement submergé, et ce pour des situations représentant les crues actuelles et plus intenses. Les mesures du champ de vitesse fourniront des informations sur la distribution des courants qui pourraient affecter un processus d'évacuation. En parallèle, une étude numérique est également menée avec le code opensource Saturne. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux et cette étude préliminaire ouvre la voie à une investigation systématique.

Osseointegration defines the connection between the bone and the implant and it ensures the proper functioning of the implant. Such a connection is governed, among others, by the surface properties of the implant, which influence the cells response. Surface roughness can significantly modify different cellular processes (i.e. migration, adhesion, proliferation…) occurring during growth. Additive manufacturing (FA) "Selective Laser Melting" (SLM) is an innovative process bringing many advantages in the biomedical field. However, samples obtained by FA SLM exhibit a very rough surface which affects cellular response and osseointegration. Therefore, the use of this process for a biomedical application requires the understanding of the effects of roughness on biocompatibility. This thesis presents an experimental and numerical methodology allowing to evaluate the influence of roughness of surfaces obtained by FA SLM on the cellular behavior. The roughness and the wettability of raw SLM surfaces were characterized by microscopic, profilometer and wettability observations. In addition, several surface treatments (i.e. chemical etching and sandblasting) have been applied in order to seek an improvement in the biocompatibility of the surfaces. Biological cytocompatibility tests as well as analysis of cell morphology have validated the biocompatibility of raw SLM surfaces and modified surfaces. However, the tests did not show a preferential treatment of the surfaces which ensures a significant improvement in biocompatibility. In parallel, a discrete numerical model of cell migration and proliferation has been developed to quantify the influence of roughness at the microscopic scale on cellular activities. The results have shown an important role of topographic parameters on migration as well as cell proliferation.; L’ostéointégration définit la connexion entre l’os et l’implant et permet de garantir son bon fonctionnement. Cette connexion osseuse est régie, entre autres, par les propriétés surfaciques de l’implant, qui influencent la réponse cellulaire ainsi que la croissance osseuse. Parmi les différentes propriétés, la rugosité de la surface peut modifier de façon significative différents processus cellulaires (i.e. migration, adhésion, prolifération...) intervenant durant la croissance. La fabrication additive (FA) « Selective Laser Melting » (SLM) est un procédé innovant apportant de nombreux avantages dans le domaine biomédical. Cependant, les pièces obtenues par FA SLM présentent un état de surface très rugueux qui affecte la réponse cellulaire et l’ostéointégration. L’utilisation de ce procédé pour une application biomédicale nécessite donc de comprendre l’effet de la rugosité sur la biocompatibilité. Cette thèse présente une méthodologie expérimentale et numérique permettant d’évaluer l’influence de la rugosité de surfaces obtenues par FA SLM sur le comportement cellulaire. La rugosité et la mouillabilité d’éprouvettes SLM brutes ont été caractérisées par des observations au microscope, au profilomètre et au banc de mouillabilité. De plus, plusieurs traitements de surfaces (i.e. attaque chimique et sablage) ont été appliqués afin de rechercher une amélioration de la biocompatibilité des surfaces. Des tests biologiques de cytocompatibilité ainsi que l’analyse de la morphologie cellulaire ont permis de valider la biocompatibilité des surfaces SLM brutes et des surfaces modifiées. Cependant, les tests n’ont pas permis de mettre en évidence un traitement préférentiel des surfaces qui assure une amélioration significative de la biocompatibilité. Dans un deuxième temps, un modèle numérique discret de migration et prolifération cellulaires a été développé pour quantifier l’influence de la rugosité à l’échelle microscopique sur les activités cellulaires. Les résultats ont montré un rôle important des paramètres topographiques sur la migration ainsi que la prolifération cellulaire.

Of interest in this paper is a modeling framework when constitutive relations are given in incremental form. This is particularly true for aging concretes due to hydration. Furthermore, having in mind applications to 3D concrete printing, geometrical nonlinearities must be accounted for due to the soft nature of the fresh material. The kinematics must then be adapted adequately for a theoretically sound formulation. For this, the multiplicative split is chosen here for the deformation gradient into its known part at an earlier time and the relative deformation gradient. From the geometric point of view, this gives rise to an intermediate configuration on which incremental constitutive relations can be ideally defined prior to be transported back to the reference configuration for a Lagrangian formulation. Model examples are given for the purpose of demonstration and a set of simulations illustrate the effectiveness of the proposed framework.

ICAAR 2021, 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete Structrures, Lisbonne, PORTUGAL, 01-/06/2021 - 03/06/2021; Internal swelling reactions (ISR) in concrete can have significant impact on the long-term behaviour of massive concrete structures. This communication presents the foundations of a constitutive model developed within the framework of the finite-element method. In order to reach, in further step, a correct quantification of the visible crack patterns, we first develop a set of evolutive constitutive equations based on Larive's law and taking into account the main couplings that affect ISR in structures: chemical extent, available moisture, past and present temperature, and creep. First, the aim of this modelling framework is presented by setting the set of constitutive equations and identifying material parameters on the base of observable data. Then we describe the evolution equation governing the chemical expansion. The third part focuses on coupling with various phenomena. Finally, we propose perspectives about material damage and cracking in concrete.

The present work analyses the basic creep of concrete compositions for which 75% of Portland cement is substituted by limestone filler and/or blast furnace slag. Compressive creep tests are performed during and after the peak of hydration of the slag in order to track the effect of the slag on the development of the creep properties. An adapted version of the Model Code 2010 (MC2010) is used to model basic creep. It is observed that the high substitution rate of cement by limestone filler and/or slag leads to a significant change in the evolution of the viscoelastic properties of concrete till a significant degree of reaction of slag is reached. It corresponds to the end of the second peak of hydration due to slag. After the slag peak of hydration, the basic creep is similar to ordinary Portland cement concrete with equivalent water-to-binder ratio. For very early age, a new model is developed and is composed of two terms which consider the hydration of (i) Portland cement and (ii) slag in the aging of the specific creep function.