Academic literature on the topic 'Lois d'échelle (physique)'

Le terme effets d'échelle dans l'étude de la rupture des matériaux heterogenes a matrice fragile du type béton, roches, céramiques. . . Soumis a des chargements monotones jusqu'a la rupture désigne la dépendance de la contrainte a la rupture en fonction de la taille de l'éprouvette. On observe alors différents types d'effets d'échelle en fonction du gradient de contrainte dans l'éprouvette (chargement homogène, éprouvette fissurée. . . ). Ces effets d'échelle sont fortement dépendants de la nature aléatoire du matériau et il n'existe pas de modèle qui rende compte simultanément de ces différents types d'effets d'échelle. Nous présentons un modèle qui rend compte a la fois de ces différents types d'effets d'échelle. Nous présentons un modèle qui rend compte a la fois de ces différents types d'effets d'échelle. Ce modèle constitue une synthèse des modèles d'endommagement non locaux développes en mécaniques des milieux continus et des modèles de rupture des milieux aléatoires décrits dans la littérature physique. Ainsi, s'agissant des effets d'échelle, ces deux derniers types de modèle apparaissent comme des cas particuliers limites du modèle propose. De plus, nous mettons en évidence de nouvelles lois d'effets d'échelle en fonction de l'heterogeneite du matériau et une taille critique de structure a partir de laquelle l'application de la mécanique des milieux continus déterministes est valable

La suffusion est un mécanisme d'érosion interne qui correspond au détachement et au transport de particules fines au travers du squelette granulaire sous l'action d'un écoulement. Différents chercheurs ont observé que la valeur du gradient hydraulique critique nécessaire à l'initiation de la suffusion décroît avec la longueur de l'échantillon testé. Un dispositif d'essais en centrifugeuse est spécialement développé afin de caractériser la suffusion et d'étudier cet effet d'échelle sous contrainte effective contrôlée. Des échantillons sabio-argileux sont centrifugés et sont soumis à un écoulement vertical descendant sous charge hydraulique constante. L'étude met en évidence l'influence de la longueur de l'échantillon sur le gradient hydraulique critique et sur le taux d'érosion. Une nouvelle approche énergétique est proposée et permet de relier le taux d'érosion avec la puissance dissipée par le fluide ainsi que la masse érodée avec l'énergie dissipée. Cette approche permet de s'affranchir de l'effet d'échelle
Suffusion is an internal erosion mechanism, which means detachment and transport of fine particles within the soil skeleton due to hydraulic seepage flows. Different researchers observed that value of critical hydraulic gradient required to initiate suffusion decreases with length of the specimen tested. A specific centrifuge bench was designed to study the suffusion process and to study this scale effect under a controlled effective stress. Clayey sand specimens were subjected to centrifuge acceleration and to a downward flow under a constant hydraulic head. The study underlines the influence of specimen length on critical hydraulic gradient and also on the rate of erosion. A new energy analysis of tests is developed, linking the erosion rate to the power expended by fluid flow, and the eroded clay mass to the energy dissipation. This method permits the effect of specimen length to be avoided

Cette étude porte sur la structure des polymères semi-cristallins, cristallisés soit à partir de l'état fondu (PE, PP, PTHF), soit à partir de l'état amorphe (PET) par diffraction des rayons X aux petits angles (SAXS) et aux grands angles (WAXS).

Nos travaux s'inscrivent dans la thématique générale du vieillissement des systèmes de spin ferromagnétiques. Très remarquablement, les propriétés physiques de ces matériaux s'organisent en une invariance d'échelle dynamique et peuvent être repertoriées à l'aide de quelques courbes maîtresses universelles de référence. Notre axe d'étude consiste à reformuler le problème du vieillissement en termes des symétries dynamiques d'échelle locale qui le caractérisent. D'un point de vue fondamental, nous élevons ces invariances au rang d'une théorie statistique des champs, en traitant systématiquement les effets de bruit thermique et du désordre de l'état initial sur les symétries dynamiques d'un système vieillissant. Dans le contexte d'une dynamique stochastique de Langevin avec z=2, et pour un ferromagnétique présentant en l'absence de bruit une invariance de Galilée, nous démontrons que le fonction de réponse à deux points est indépendante des fluctuations thermiques. Moyennant ces hypothèses, nous effectuons une prédiction analytique de la forme des corrélations à deux points d'un système subissant une cinétique de règlement de phase à température nulle. Nous mettons nos résultats en perspective dans quelques situations physiques concrètes. D'un point de vue plus descriptif, nous étudions certains aspects de la dynamique vieillissante en quantifiant sa distance à l'équilibre. Spécifiquement, nous examinons dans le cadre de modèles exactement solubles l'influence de l'histoire thermique précise de la trempe et des conditions initiales sur la dynamique aux temps reculés d'un échantillon ferromagnétique. Nous élargissons la portée d'un traitement par l'invariance d'échelle locale à certaines de ces situations, et confirmons ainsi la robustesse de cette théorie
This thesis is devoted to the general area of ageing in ferromagnetic spin systems. Very remarkably, the physical properties of these materials can be organized in terms of a simple scaling picture and can be classified through some universal reference curves. Precisely, our study consists in rephrasing the problem of ageing in terms of the dynamical symmetries which caracterize this phenomena. On a theoretical point of view, we turn these invariances into a statistical field theory, through a systeamtic treatment of noisy effects, either of thermal type, or due to the preparation of the sample. In the framework of a Langevin stochastic differential equation with z=2, and for a ferromagnet which is Galilee-invariant without noise, we establish the two-point response function to be independent of the thermal fluctuations. Owing these hypothesis, we produce some analytic prediction of the form of the two-point correlation function when the system undergoes a phase-ordering dynamics at zero temperature. We test our results in some concrete situations. On a more descriptive point of view, we study some aspects of the ageing dynamics with quantifying the distance away from equilibrium. For exactly solvable models, we are interested in both the influence of the thermal history of the quench and the initial conditions on the long-time dynamics of the ferromagnet. We enlarge the validity of local-scale invariance to certain of these situations, and thus confirm the strength of this theory

Cette thèse traite du nouveau domaine très prometteur qu’est l’astrophysique de laboratoire et a pour but de renforcer le lien entre expériences à l’aide de lasers de puissance et situations astrophysiques. Tout d’abord je justifie l’approche de l’astrophysique de laboratoire en élaborant de nouvelles lois d’échelle en hydrodynamique radiative à partir de la théorie des groupes de Lie. Pour la première fois, il est montré rigoureusement que les plasmas en présence de rayonnement en astrophysique peuvent être reproduits de manière homologue en laboratoire par des plasmas laser. Cette étude m’a conduit à proposer un nouveau projet expérimental (le projet POLAR) qui vise à mieux comprendre la physique de la colonne d’accrétion des variables cataclysmiques magnétiques. Ce projet est l’un des premiers visant à la création d’une véritable maquette d’un objet astrophysique. Dans un second temps, j’ai construit un ensemble de nouvelles solutions auto-semblables décrivant la dynamique des gaz polytropiques et le collapse radiatif à partir de la transformation de Burgan-Feix-Munier. Je montre explicitement que cette dernière apparaît comme une méthode unificatrice permettant de générer un ensemble complet de solutions auto-semblables. Ces solutions m’ont permis d’appréhender la physique de base des phénomènes mis en jeu ainsi que de valider le code de simulation numérique que j’ai développé au cours de cette thèse. Elles se révèlent également adaptées à la modélisation des expériences de jets de laboratoire réalisées auprès de l’installation LULI2000 dont l’objectif est la reproduction des phénomènes d’éjection de plasmas que l’on rencontre autour des étoiles jeunes
This thesis deals with the very promising new field of laboratory astrophysics. It aims at strengthening the link between powerful laser experiments and astrophysical situations. Firstly I explained the laboratory astrophysics approach by developing new scaling laws in radiative hydrodynamics using the Lie group theory. For the first time it is strictly proved that radiating plasmas in astrophysics can be reproduced homologously in laboratory by laser plasmas. This study led me to propose a new experimental project – the POLAR project – which aims at a better understanding of the physics of the magnetic cataclysmic variables accreting column. This project is among the first ones trying to create a real model of an astrophysical object. Then I built a group of new self-similar solutions describing the dynamics of polytropic gases and the radiating collapse using the Burgan-Feix-Munier transformation. I explicitly showed that the latter seems to be a unifying method which allows to generate a whole group of self-similar solutions. These solutions allowed me to study the basic physics of the phenomena at stake and to validate the numerical simulation code I developed during the thesis. These solutions also proved to fit the modelling of the laboratory jet experiences carried out with the LULI2000 facility, the aim of which was to reproduce the plasma ejection phenomena encountered around young stars

The physical properties of a homogeneous system at the thermodynamic equilibrium are strongly constrained by its dimensionality. In this respect, the two dimensional Bose gas constitutes a particularly interesting system: while it is impossible to observe a long range order at non-zero temperatures, there exists nevertheless a phase transition to a superfluid state at low temperatures. Furthermore, owing to the reduced dimensionality, the equation of state of the weakly interacting two-dimensional Bose gas is scale invariant. In this thesis, we present an experimental study of the two-dimensional Bose gas. We measure its equation of state with two different methods, and find a good agreement with analytic and numerical predictions. These results confirm as well the scale invariance of the system. Furthermore, one of the methods allows for a determination of the equation of state with a single adjustable parameter. We then characterize the superfluid response of the system. , by showing evidence for a dissipationless response of the system to a moving perturbation. Finally, we analyze the fluctuations dynamics of the 2D Bose gas, which confirms both the suppression of density fluctuations in the superfluid phase, and the dominating contribution of phonons to the phase fluctuations
Les propriétés physiques d'un système homogène à l'équilibre thermodynamique sont fortement contraintes par sa dimensionnalité. Le gaz de Bose à deux dimensions est un système particulier de ce point de vue : bien que l'établissement d'un ordre à longue portée soit impossible à température non-nulle, il existe néanmoins une transition de phase vers un état superfluide à basse température. De plus, la dimensionnalité réduite du système rend son équation d'état invariante par changement d'échelle pour de faibles interactions atomiques répulsives. Dans ce manuscrit de thèse, nous présentons une étude expérimentale du gaz de Bose à deux dimensions. Nous mesurons son équation d'état de deux méthodes différentes, et trouvons un résultat en bon accord avec les prédictions analytiques et numériques. Ces résultats ont également permis de confirmer l'invariance d'échelle du système. De plus, l'une des méthodes ne nécessite qu'un seul paramètre ajustable pour la mesure de l'équation d'état. Nous présentons ensuite une mesure locale du caractère superfluide du gaz. A cet effet, nous avons mis en évidence l'absence de dissipation lors de la perturbation du système par un obstacle en mouvement. Enfin, nous effectuons une analyse des fluctuations du gaz de Bose 2D, qui a permis de confirmer la suppression des fluctuations de densité dans la phase superfluide, ainsi que le rôle dominant joué par les phonons dans les fluctuations de phase

L'objet de ces travaux est l'étude en viscoélasticité linéaire de polymères ramifiés modèles, purs ou en mélange avec un polymère commercial. L'étude systématique de polymères ramifiés de différentes topologies (étoiles, polymères en H, Pom-Pom et peignes) de différentes natures chimiques (polyéthylène, polystyrène, polyisoprène) a permis, à l'aide des théories de dynamique moléculaire existantes (modèle du tube de Doi et Edwards, modèle de fluctuation des branches de Ball et McLeish, concepts de dilution dynamique et de hiérarchisation des processus de relaxation), d'établir un modèle de dynamique moléculaire quantitatif et prédictif pour le comportement des polymères ramifiés modèles purs. L'étude du comportement de polyéthylènes ramifiés modèles dans une matrice de polyéthylène basse densité linéaire (PEBDL) commercial par le biais de diagrammes d'analyse couramment utilisés dans la littérature (diagramme de Van Gurp et Palmen, diagramme de Cole-Cole, variation de la partie imaginaire de la viscosité complexe en fonction de la fréquence) a permis de déterminer des lois d'échelle reliant la topologie spécifique de l'espèce ramifiées et son comportement dans le mélange
This work is dedicated to the study of the linear viscoelastic behaviour of model long chain branched (LCB) polymer melts, either pure or blended with a commercial polymer. The systematic study of LCB polymer melts of different topologies (stars, H-shaped polymers, Pom-Pom's and combs) of different chemical species (polyethylene, polystyrene, polyisoprene) allows to build a quantitative and predictive model of molecular dynamics for the behaviour of pure model LCB polymer melts, based on existing theories (tube model, arm fluctuation theory, concepts of dynamic dilution and hierarchization of relaxation processes). The study of the behaviour of model LCB polyethylenes in a matrix of linear low density polyethylene through the use of various plots proposed in the literature (Van Gurp Palmen plot, Cole-Cole plot, variation of the imaginary part of the complex viscosity vs. The frequency) allowed to determine relavant scaling laws relating the specific topology of LCB species to their behaviour in the blend

L'invariance d'échelle repose sur l'intuition que les dynamiques temporelles ne sont pas gouvernées par une (ou quelques) échelle(s) caratéristique(s). Cette propriété est massivement utilisée dans la modélisation et l'analyse de données univariées issues d'applications réelles. Son utilisation pratique se heurte pourtant à deux difficultés dans les applications modernes : les propriétés d'invariance d'échelle ne sont plus nécessairement homogènes en temps ou espace ; le caractère multivarié des données rend fortement non linéaires et non convexes les fonctionnelles à minimiser pour l'estimation des paramètres d'invariance d'échelle. La première originalité de ce travail est d'envisager l'étude de l'invariance d'échelle inhomogène comme un problème conjoint de détection/segmentation et estimation et d'en proposer une formulation par minimisation de fonctionnelles vectorielles, construites autour de pénalisation par variation totale, afin d'estimer à la fois les frontières délimitant les changements et les propriétés d'invariance d'échelle de chaque région. La construction d'un algorithme de débruitage par variation totale vectorielle à la volée est proposée. La seconde originalité réside dans la conception d'une procédure de minimisation de fonctionnelle non convexe type « branch and bound » pour l'identification complète de l'extension bivariée, du mouvement brownien fractionnaire, considéré comme référence pour la modélisation de l'invariance d'échelle univariée. Cette procédure est mise en œuvre en pratique sur des données de trafic Internet dans le contexte de la détection d'anomalies. Dans un troisième temps, nous proposons des contributions spécifiques au débruitage par variation totale : modèle poissonnien d'attache aux données en relation avec un problème de détection d'états pour la fluorescence intermittente ; sélection automatique du paramètre de régularisation
Scale invariance relies on the intuition that temporal dynamics are not driven by one (or a few) characteristic scale(s). This property is massively used in the modeling and analysis of univariate data stemming from real-world applications. However, its use in practice encounters two difficulties when dealing with modern applications: scaling properties are not necessarily homogenous in time or space ; the multivariate nature of data leads to the minimization of highly non-linear and non-convex functionals in order to estimate the scaling parameters.The first originality of this work is to investigate the study of non-homogenous scale invariance as a joint problem of detection/segmentation and estimation, and to propose its formulation by the minimization of vectorial functionals constructed around a total variation penalization, in order to estimate both the boundaries delimiting the changes and the scaling properties within each region.The second originality lies in the design of a branch and bound minimization procedure of non-convex functional for the full identification of the bivariate extension of fractional Brownian motion, considered as the reference for modeling univariate scale invariance. Such procedure is applied in practice on Internet traffic data in the context of anomaly detection.Thirdly, we propose some contributions specific to total variation denoising: Poisson data-fidelity model related to a state detection problem in intermittent fluorescence ; automatic selection of the regularization parameter

Le Site Expérimental Hydrogéologique (SEH) de Poitiers est implanté au droit des deux aquifères principaux (carbonates fracturés) de la région Poitou-Charentes. Trente cinq forages composent actuellement le SEH avec un emboîtement d'échelle permettant des investigations de 10 à 600 mètres. L'essentiel de l'étude hydrodynamique présentée dans ce travail repose sur l'interprétation de pompages d'essai en interférences Les méthodes conventionnelles d'interprétation de ces tests sont dédiées au milieu poreux et ne peuvent s'appliquer en raison de la forme convexe des courbes de rabattement observées sur le site. Un modèle a été bâti, basé sur une représentation fractale du milieu et une approximation logarithmique de la solution à un écoulement radial convergent de symétrie cylindrique. En travaillant avec des paramètres dimensionnés, ce modèle est inversible par optimisation sur chaque courbe de rabattement. L'exploitation des résultats montre que le milieu a un comportement proche d'un réseau de percolation au seuil avec des valeurs de transmissivité et de coefficient d'emmagasinement obéissant à des lois d'échelle. On constate que les transmissivités s'homogénéisent rapidement dès les faibles distances entre puits pompé et puits observé. A l'inverse, les valeurs du coefficient d'emmagasinement ne sont pas homogénéisées sur les distances échantillonnées par le pompage et montrent une décroissance significative sur presque un ordre de grandeur en fonction de la distance. Ces résultats de tests d'interférence ont été comparés à une étude locale, à l'échelle du puits, de la porosité et du coefficient d'emmagasinement en utilisant les analyses corrélatoires et spectrales croisées entre niveau piézométrique et pression atmosphérique. Quand bien même la comparaison des résultats n'est pas entièrement probante, elle démontre combien l'écoulement en milieu fracturé et la détermination des paramètres hydrodynamiques sont sensibles à l'échelle de mesure
The Hydrogeological Experimental Site (HES) in Poitiers is set up over the two main aquifers (fractured limestone) of the Region Poitou-Charentes. The site encloses 35 wells spatially distributed so that nested scales in the range 10 - 600 m for lag-distances between wells are available. Most of the hydrodynamic study proposed in this work rests on the interpretation of interference hydraulic pumping tests. Classical methods of interpretation are devoted to porous media and cannot be applied here because of the convex shape in time of observed draw-down curves. A new model has been built. It is based on a fractal approach to the fractured medium and a logarithmic approximation to the solution of radial flow with cylindrical symmetry. This model handles dimensioned variables which allow its inversion by optimization over each available draw-down curve. The results show that the medium has a fractal behavior very close to that of a 2D percolation network at the percolation threshold, with transmissivity and storage capacity obeying power scaling laws. It is shown that transmissivity values rapidly homogenize even for small lag-distance between the pumped well and the observed-one. On the other hand, the storage capacity keeps decreasing over almost one order of magnitude with the lag-distance. These results from interference tests have been compared to that from a study, at the scale of the well, of porosity and storage capacity deduced from cross-correlation and spectral analysis between hydraulic head and atmospheric pressure. Even though the comparison shows a few discrepancies between results, it point out that flow in fractured rocks and the determination of hydrodynamic parameters are very sensitive to the scale over which measurements are performed