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Dissertations / Theses on the topic 'Lois d'échelle (physique)'
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LaalaiI, Iyadh. "Effets d'échelle dans les matériaux quasi-fragiles à microstructure aléatoire : approches locale et non locale." Marne-la-vallée, ENPC, 1993. http://www.theses.fr/1993ENPC9308.
Full textAbstract:
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
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Le, Van Duong. "Modélisation physique de la suffusion dans les ouvrages hydrauliques en terre." Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011NANT2120.
Full textAbstract:
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'échelleSuffusion 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
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Souffaché, Élisabeth. "Lois d'échelle et effets mémoires dans les polymères semi-cristallins." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112069.
Full textAbstract:
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).
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Brodie, Of Brodie Edward-Benedict. "De l'analyse des séquences d'ADN à la modélisation de la réplication chez les mammifères." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2005. http://www.theses.fr/2005ENSL0325.
Full text
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Picone, Alan. "Effets des fluctuations et invariance d'échelle locale dans les systèmes stochastiques hors-équilibre." Nancy 1, 2004. http://www.theses.fr/2004NAN10035.
Full textAbstract:
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 théorieThis 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
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Falize, Émeric. "Similitudes et autosimilarité en physique des hautes densités d’énergie : application à l’astrophysique de laboratoire." Observatoire de Paris (1667-....), 2008. https://hal.science/tel-02095047.
Full textAbstract:
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 jeunesThis 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
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Desbuquois, Rémi. "Thermal and superfluid properties of the two-dimensional Bose gas." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066068.
Full textAbstract:
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 fluctuationsLes 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
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Sarrazin, Jérôme. "Polymères modèles à ramifications longues : Rhéologie et modèles de viscoélasticité linéaire." Pau, 2004. http://www.theses.fr/2004PAUU3032.
Full textAbstract:
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 mélangeThis 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
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Frécon, Jordan. "Méthodes d'optimisation pour l'analyse de processus invariants d'échelle." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEN031/document.
Full textAbstract:
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 régularisationScale 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
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Bernard, Stéphane. "Caractérisation hydrodynamique des réservoirs carbonatés fracturés : application au site expérimental hydrogéologique (SEH) de l'Université de Poitiers." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2315.
Full textAbstract:
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 mesureThe 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
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Loiseau, Patrick. "Contributions to the Analysis of scaling Laws and Quality of Service in Networks : Experimental and Theoretical Aspects." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2009. http://www.theses.fr/2009ENSL0554.
Full textAbstract:
Dans le contexte actuel d'expansion rapide de l'Internet, la compréhension profonde des propriétés statistiques du trafic réseau est essentielle pour que les fournisseurs d'accès puisse offrir la meilleure Qualité de Service possible aux utilisateurs. Une avancée majeure dans cette direction a été la découverte en 1993 de l'auto-similarité du trafic, suivie en 1997 par le modèle ON/OFF qui interprète cette propriété par les tailles de fichiers à queue lourde. Bien qu'ils soient d'un grand intérêt, de tels modèles mathématiques s'appuient nécessairement sur des hypothèses simplificatrices qui peuvent en limiter l'applicabilité en situation réelle, en particulier du fait de la complexité du protocole TCP. Dans cette thèse, nous utilisons une approche hybride, basée sur la combinaison de traces de trafic réelles, d'expériences contrôlées et de modèles théoriques, pour aborder certaines questions ouvertes sur le trafic réseau et la Qualité de Service. Nos expériences utilisent une plate-forme contrôlable à grande échelle et un système performant de capture du trafic. Nous abordons dans un premier temps des questions liées au trafic agrégé : nous étendons les modèles existants de longue mémoire et nous proposons un estimateur du paramètre de sueue lourde sous échantillonnage. Nous étudions ensuite empiriquement l'impact de la longue mémoire et des queues lourdes sur la Qualité de Service. Nous nous tournons enfin vers le trafic d'une seule source TCP et montrons, à l'aide d'un principe de grances déviations, qu'il peut être finement caractérisé par une structure multifractale reliée au mécanisme de contrôle AIMD, et naturellement reproduite par des modèles markoviensIn today's context of rapid expansion of the Internet, deep understanding of the statistical properties of network traffic is essential for Internet Service Providers to offer users the best Quality of Service possible. A major breakthrough in that direction was the discovery in 1993 of the self-similarity of network traffic, followed up by the ON/OFF model proposed in 1997 that posits the heavy-tailness of flow-size distributions as a plausible origin of this property. While of great interest, such mathematical models always rely on necessary simplifying assumptions which can limit their practical applicability to real networks, in particular due to the complexity of the TCP protocol. In this thesis, we use a hybrid approach based on the combination of real traffic traces, controlled experiments and theoretical developments to address some open questions concerning network traffic properties and their impact on QoS. Our experiments are based on a large-scale controllable testbed and an efficient traffic capture system. Then, we first address issues related to aggregate network traffic: we extend previous long-range dependent models and we propose an estimator of the flow-size distribution's tail index under sampling. We also perform an empirical study of the impact of long-range dependence and heavy-tails on QoS. Finally, we turn to the packet-level traffic of one TCP source and show, using a large-deviation principle, that it can be finely characterized by a multifractal structure intimately related to the control mechanism AIMD, and naturally reproduced by Markov models
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Yang, Heejun. "Atomic-scale study of graphene and electroluminescence properties of PTCDI on 6H-SiC(0001) Surface by scanning tunneling microscopy." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112190.
Full textAbstract:
Le carbure de silicium 6h-SiC (0001), un matériau à grand gap, est utilisé pour fabriquer du graphène épitaxié et étudier la luminescence de molécules de PTCDI. La croissance épitaxiale du graphène sur le carbure de silicium a plusieurs avantages par rapport à d’autres méthodes de préparation du graphène. Nous avons pu ainsi observer des bords de feuillets de graphène et étudier la diffusion d’électrons sur ces bords. Nous avons également utilisé la spectroscopie Z (V) pour étudier les différentes interfaces électroniques entre le graphène, la couche tampon de carbon-rich et substrat de SiC. Des mesures quantitatives des positions de ces interfaces ont pu être réalisées. La luminescence de molécules de PTCDI absorbées sur le SiC a été étudié par excitation électronique avec la pointe du STM. Les spectroscopies I (V) et I (Z) ont été utilisées pour explorer la structure électronique d’une molécule de PTCDI sur SiC et identifier l’origine de l’émission de lumière sous la pointe du STM. Enfin, la dynamique de piégage de charges a été étudiée dans des nano-particules diélectriques synthétisées par dépôt par plasma (PECVD) ou par dépôt laser (PLD). La dynamique des charges est expliquée par un modèle d’interaction Coulombienne en tenant compte des conditions aux limites des nano-particules. La charge piégée est estimée quantitativement à partir des mesures dynamiques. Ceci permet de comprendre les effets électrostatiques dans des nano-particules diélectriques6H-SiC (0001), a wide band gap material, is used to make graphene and study the luninescence property of PTCDI molecules. Among several methods to grow grapheme, epitaxial growth method on Sic is a UHV (Ultra High Vacuum) process and has many advantages in STM study of graphene. We could observe atomic arrangement of graphene edges ant its influence on electron scattering near those edges. This was possible because we made the clean grapheme in UHV STM chamber. Another interesting measurement was conducted to see the vertical structure of this epitaxial grapheme. Z-V spectroscopy enabled us to investigate the electronic interfaces of the epitaxial grapheme very precisely. Luminescence of a single molecule, PTCDI, was studied on SiC surface. Thin insulating layer has played an important role in this field, but we tried a new way by using wide band gap material. We expected that the molecular orbitals involved in the luminescence are located within the band gap and this would decouple the molecules from the substrate. Two spectroscopy methods, I-V, I-Z were used to quantitatively study the resulting electronic structure and their roles for the light emission. Trapped carrier dynamics was studied on dielectric nanodots grown by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) and on silicon oxide grown by pulsed laser deposition (PLD) on Si wafer. Carrier dynamics can be explained with a model based on Coulomb interaction with the boundary conditions of the nanodot structure. The trapped charge can be estimated quantitatively from the measured trap dynamics, elucidating the electrostatic effect in a small dielectric system
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Buld'ireva, Žanna Vasil'evna. "Modeli rovanire spektral'n'ih proävlenij vra^satel'noj relaksacii v molekulârn'ih gazah." Sankt-Peterburgskij gosudarstvennyj universitet, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2082.
Full textAbstract:
La relaxation rotationnelle représente une des nombreuses manifestations des interactions moléculaires. Elle est étudiée par des techniques spectroscopiques modernes très précises avec de larges applications dans l'exploration des atmosphères planétaires et dans le diagnostic optique des milieux en combustion. Le but de ce travail est de combler certaines lacunes concernant les modèles théoriques que l'amélioration des méthodes de calculs des différents paramètres spectraux pour les systèmes moléculaires les plus simples: N2, H2, HCI, HF. Un modèle de la trajectoire exacte est introduit, avec extension aux forces à courte portée, dans les fonctions de résonance intervenant dans le calcul des largeurs de raies. Pour le spectre de Diffusion Raman Isotrope de l'azote, celles-ci sont calculées dans le cadre de la méthode semiclassique de Robert-Bonamy (avec trajectoires exacte et parabolique) et de la théorie d'Anderson (trajectoire rectiligne). Elles sont ensuite comparées avec les données expérimentales. Une approche de la théorie de perturbation markovienne, alternative aux méthodes semiclassiques, est proposée pour calculer les déplacements de raies rovibrationnelles des hydrohalogènes, interagissant avec des gaz rares et des molécules diatomiques non-polaires, en prenant en compte l'interaction rovibrationnelle. La prise en compte correcte des effets non-markoviens pour la matrice de relaxation d'ordre arbitraire, dans le cadre de la théorie de perturbation, est présentée. Les calculs des différents paramètres des spectres isotrope, anisotrope et de Diffusion Rayleigh Dépolarisé del'azote sont réalisés. En mettant au point la structure commune de l'expression d'élément matriciel avec celle de la théorie de la perturbation, ce travail est achevé par l'extension non-markovienne du modèle ECS à la relaxation d'un tenseur d'ordre arbitraire. Celle-ci permet un traitement unifié de tout le spectre rototranslationnel de l'azote à haute pression.
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Caucheteux, Claude. "Etude, par diffusion des rayons X, de la cinétique d'évolution d'un verre d'orientation : le 1-cyanoadamante : mécanisme de la transition vitreuse." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10021.
Full textAbstract:
Une analyse des spectres de rayons X, résolue en temps et en température , permet de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans les phénomènes lents de relaxation et dans la transition vitreuse du verre d'orientation cyanoadamantane. On observe deux régimes distincts de transformation, correspondant apparemment à un régime de métastabilité à haute température et à un régime quasi spinodal à basse température
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Anokhin, Sergey. "Evolution des lois d'échelle dans les amas de galaxies à partir d'observations du satellite XMM : physique de la formation des grandes structures." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077001.
Full textAbstract:
Les amas de galaxies sont les plus grandes structures virialisées de l'univers. En se basant sur ces objets jeunes, on peut étudié la formation hiérarchique des structures dans l'univers. Dans l'idée de compléter les résultats apportés par les travaux précédents sur les amas chauds, nous avons chois de mener des études similaires sur des amas froids et lointains issus du catalogue «The Southern SHARC catalogue". Nous avons étudiés aussi les amas d'archivé pour valider nos hypothèses et | nos méthodes de traitement. Nous avons optimisé la chaîne de traitement pour étudier ces amas peu brillants, en particulier par la recherche de la meilleure soustraction du fond, et sa modélisatior pour le profil de brillance et pour le spectre. Ces travaux confirment, pour les amas froids, les résultats déduits des amas chauds et sont en accord avec les lois d'échelles observéesClusters of galaxies are the largest gravitationally bound objects in the Universe. It is possible to study the hierarchical structure formation based on these youngest objects in the Universe. In order to complete the results found with hot clusters, we choose the cold distant galaxy clusters selected from The Southern SHARC catalogue. In the same time, we studied archived galaxy clusters to test the theory and treatment analysis. To study these weak cluster of galaxies, we optimized our treatment analysis: in particular, searching for the best background subtraction and modeling it for our surface brightness profile and spectra. Our results are in a good agreement with Scaling Relation obtained from hot galaxy clusters
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Baumann, Florian. "Vieillissement et comportement d’échelle dynamique hors équilibre." Thesis, Nancy 1, 2007. http://www.theses.fr/2007NAN10106/document.
Full textAbstract:
Les phénomènes de vieillissement et de comportement d'échelle dynamique ont été observés dans le passé dans beaucoup de systèmes hors-équilibre, mais il n'y a pas de théorie générale pour la description de ce type de système. Un premier pas a été réalisé avec la théorie d'invariance d'échelle locale (LSI) qui tente d'indentifier une forme généralisée du comportement d'échelle dynamique spatio-temporel. Pour des systèmes avec un exposant critique z = 2, il était déjà connu comment traiter ce genre de problème. Dans cette thèse on propose une reformulation et un élargissement de la LSI aux systèmes avec z ? 2. On en déduit des règles de Bargmann généralisées et on discute les symètries dynamiques élargies d'une équation de Langevin avec z ? 2. Puis on établit un formalisme pour le calcul des fonctions de corrélations et de réponse hors-équilibre. Les résultats sont confirmés dans plusieurs modèles concrets. Deuxièmement on s'intéresse au comportement de vieillissement dans des systèmes de réaction-diffusion. On trouve des différences importantes par rapport aux systèmes magnétiques dans certaines relations des exposants. Nous montrons aussi pour deux modèles exactement solubles comment élargir la LSI pour z = 2 afin d'inclure des modèles non-linéaires. Finalement, nous considérons le comportement de vieillissement proche d'une surface dans un système magnétique. Les résultats montrent que les formes d'échelle qu'on trouve dans le volume restent valides, mais certains exposants et fonctions d'échelle sont différents des quantités de volume correspondantesAgeing phenomena and dynamical scaling behaviour have been observed in many out-of-equilibrium systems, but a general framework for the description of such systems is still missing. A first step in this direction is the theory of local scale-invariance (LSI), which attempts to identify generalised forms of spatio-temporal dynamical scaling. For systems with a dynamical exponent z = 2, it has already been known how to treat stochastic partial differential equations and the consequences have been verified in many explicit models. In this thesis a reformulation and extension of LSI for systems with z ? 2 is presented. We infer for the first time generalised Bargmann superselection and discuss extended dynamical symmetries of Langevin equations with z ? 2. We can establish a formalism for the calculation of non-equilibrium correlation -and response functions and the results are confirmed in several new model calculations. Secondly, the ageing behaviour in reaction-diffusion systems is investigated. Although the main features of ageing as seen in magnets are still valid, important differences in exponent relations are found. Explicitly, the contact process is studied through field-theoretical methods and two bosonic models are solved exactly. For the latter, we show how to extend LSI with z = 2 to nonlinear models. Thirdly, the ageing behaviour in semi-infinite magnetic systems close to the surface is considered. The results show that the general scaling picture known from infinite systems remains valid, but some ageing exponents and scaling functions differ from the bulk quantities
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Jourdy, Benjamin. "Analyse des effets d'échelle sur le comportement thermo-hydraulique de jets impactants." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2023_0063_JOURDY.pdf.
Full textAbstract:
Les études de sureté et les modélisations numériques mises en œuvre dans le cadre des études sur les réacteurs à neutrons rapides (RNR) impliquent un besoin de validation des codes de calcul à l'aide de maquettes représentatives. Un enjeu de sûreté identifié dans ce type de réacteur est le redressement du jet radial issu de l'impact des jets chauds du cœur sur le Bouchon Couvercle Cœur (BCC). Le redressement induit des fluctuations thermiques et une stratification thermique dans le plénum supérieur provoquant de la fatigue thermique sur les composants. Comprendre les divers mécanismes en œuvre dans le phénomène de redressement du jet radial est nécessaire dans le but d'être prédictif sur les conditions opératoires pour lesquelles ce redressement intervient. Dans ce but, on utilise la maquette MICAS qui reproduit géométriquement à l'échelle 1/6 le plénum supérieur du réacteur ASTRID, en utilisant de l'eau comme fluide simulant à la place du sodium. Pour valider les codes simulant ASTRID, la représentativité de la maquette MICAS doit être validée vis-à-vis de son échelle réduite mais également de son fluide simulant. Afin d'étudier la transposition du redressement du jet entre différentes échelles, une méthode d'analyse d'effets d'échelle est introduite ; elle se base sur trois maquettes d'échelles géométriquement différentes mais représentatives du réacteur. Une étude phénoménologique est réalisée sur une maquette simplifiée, PIGNIA, permettant de vérifier expérimentalement la dépendance théorique de la trajectoire du jet envers le nombre de Froude densimétrique du jet radial FrD(rad) et justifiant sa conservation comme critère de similitude pour la transposition du redressement du jet. Une fonction de transfert permettant de relier les conditions du jet radial aux conditions en sortie de buse est établie théoriquement et validée expérimentalement. Pour obtenir une valeur critique du FrD(rad) en géométrie représentative, des essais sont réalisés sur la maquette MICAS. En se basant sur les conditions expérimentales de MICAS menant au redressement du jet, deux maquettes représentatives sont dimensionnées : MOJIT-Eau et MOJI/4, respectivement aux échelles 1/2,5 et 1/4 relativement à MICAS. Une étude de l'écoulement en conditions isothermes sur les maquettes MOJIT-Eau et MOJI/4 met en évidence un attachement du jet radial à la surface du cœur, appelé effet Coanda. Cet effet ne dépend que des grandeurs géométriques du système. Une étude thermo-hydraulique est enfin mise en place afin de vérifier les conditions d'extrapolation du phénomène de redressement. Un comportement binaire est observé sur le redressement du jet, qui est soit attaché et longe le cœur, soit détaché et se redresse dans le plénum. L'effet Coanda joue un rôle de premier plan sur la stabilité du jet. Le nombre de Froude densimétrique seul ne permet pas de caractériser ce phénomène qui se produit sur MICAS. Un nouveau nombre adimensionnel L, représentant la compétition entre les effets d'inertie, de flottabilité et l'effet Coanda, est alors défini. Ce nombre permet d'assurer correctement la transposition du détachement et donc du redressement entre MICAS, MOJIT-Eau et MOJI/4. Les conditions attendues sur ASTRID par la conservation de ce nombre permettent d'étudier la distorsion de la similitude eau-sodium sur les échanges thermiques. L'eau est alors vérifiée comme un choix pertinent pour la représentativité de maquettes petites échelles vis-à-vis d'ASTRID en retrouvant le nombre de Péclet (représentant les modes d'échanges thermiques) du réacteur : le changement de fluide corrige le changement d'échelle sur ces aspectsSafety studies and numerical modelling implemented within the framework of studies on fast neutron reactors imply a need for validation of calculation codes using representative mock-ups. A safety issue identified in this type of reactor is the rise of the radial jet resulting from the impact of hot jets from the core to the Upper Core Structure (UCS). This rise induces thermal fluctuations and thermal stratification in the upper plenum causing thermal fatigue on the components. Understanding the various mechanisms at work in the phenomenon of radial jet raising is necessary in order to be predictive about the operating conditions for which this phenomenon occurs. For this purpose, the MICAS mock-up is used, which geometrically reproduces the upper plenum of the ASTRID reactor on a 1/6 scale, using water as a simulating fluid instead of sodium. In order to validate the ASTRID simulation codes, the representativeness of the MICAS mock-up must be validated with respect to its reduced scale but also to its simulating fluid. In order to study the transposition of the jet behaviour between different scales, a method of scale effects analysis is introduced, based on three mock-ups at different scales but representative of the reactor. A phenomenological study is carried out on a simplified model, PIGNIA, allowing to verify experimentally the theoretical dependence of the trajectory of the jet on the densimetric Froude number of the radial jet, justifying its conservation as a similarity parameter for the transposition of the jet behaviour. A transfer function to relate the radial jet conditions to the nozzle outlet conditions is established theoretically and validated experimentally. To obtain a critical value of the densimetric Froude number in representative geometry, tests are performed on the MICAS model. Based on the experimental conditions of MICAS leading to the rise of the jet, two representative mock-ups are sized: MOJIT-Eau and MOJI/4, respectively at scales 1/2,5 and 1/4 relative to MICAS. A study of the flow under isothermal conditions on the MOJIT-Eau and MOJI/4 mock-ups shows an attachment of the radial jet to the surface of the core, due to Coanda effect. This effect depends only on the geometrical quantities of the system. A thermal-hydraulic study is finally carried out to verify the conditions of extrapolation of the recovery phenomenon. A binary behaviour is observed on the rise of the jet, which is either attached and runs along the core or detached and rises in the plenum. The Coanda effect plays a major role on the stability of the jet. The densimetric Froude number alone is not sufficient to characterize this phenomenon, which occurs on MICAS. A new dimensionless number L, representing the competition between inertia, buoyancy and Coanda effects, is then defined. This number allows for the correct transposition of the detachment and thus the rise of the jet between MICAS, MOJIT-Eau and MOJI/4. The conditions expected on ASTRID by the conservation of this number allow to study the distortion of the water-sodium similarity on the heat exchanges. Water is then verified as a relevant choice for the representativeness of small-scale mock-ups with respect to ASTRID by estimating the Péclet number (representing the heat exchange modes) of the reactor: the change of fluid corrects the change of scale on these aspects
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Chazottes, Jean-René (19. "Entropie relative, dynamique symbolique et turbulence/ Jean-René Chazottes." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11028.
Full textAbstract:
Nous definissons l'entropie relative dans le cadre des systemes dynamiques, en particulier en dynamique symbolique. Nous l'utilisons ensuite pour selectionner une mesure de gibbs a partir d'une seule orbite. Puis nous montrons comment elle intervient dans les grandes deviations de la mesure empirique et des moyennes temporelles des observables, par rapport a une g-mesure quelconque. Nous etablissons ensuite une formule simple reliant l'entropie relative a l'entropie et aux dimensions. L'entropie relative apparait egalement comme une correction a l'entropie lorsque l'on calcule le temps d'attente asymptotique pour des orbites generiques de deux mesures ergodiques distinctes. Enfin, dans le cadre de modeles dynamiques pour la turbulence locale, nous etudions la pression empirique, qui est la transformee de legendre d'une entropie relative contractee, afin d'explorer les lois d'echelle a la fois de facon theorique et experimentale grace a un signal turbulent reel.
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Chainais, Pierre. "Cascades log-infiniment divisibles et anlayse multirésolution : application à l'étude des intermittences en turbulences." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2001. http://www.theses.fr/2001ENSL0205.
Full text
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Monir, Abdelilah. "Contribution à la modélisation et à la synthèse des signaux aléatoires : signaux non gaussiens, signaux à corrélation non exponentielle." Angers, 2003. http://www.theses.fr/2003ANGE0020.
Full textAbstract:
"Les systèmes complexes, qui mettent en jeu un grand nombre d'agents interagissant de manière non triviale, peuvent dans certains régimes de fonctionnement présenter des propriétés statistiques non standard, qui s'opposent à celles des systèmes linéaires classiques. En particulier, les statistiques du premier ordre se caractérisent souvent par une densité de probabilité non gaussienne, elle-même dans la plupart des cas, à queue épaisse. Egalement, pour les statistiques du deuxième ordre, les corrélations sont souvent non exponentielles, fréquemment à longue dépendance statistique. C'est précisément à la modélisation et à la synthèse de signaux aléatoires obéissant à ces propriétés statistiques, que ce mémoire est consacré. Dans un premier temps, nous abordons le phénomène de la queue épaisse de la densité de probabilité. Afin de la modéliser, nous utilisons les modèles "gaussiens généralisés d'exposant α". En particulier, nous réussissons à inverser la fonction de répartition du bruit gaussien généralisé d'exposant 1/2, que nous rendons exprimable au moyen d'une fonction spéciale dite "de Lambert". Nous proposons pour la première fois une méthode de synthèse de ce bruit avec une précision contrôlée à partir de l'évaluation numérique de cette fonction. Nous étudions ensuite le phénomène de la longue dépendance à travers l'élaboration d'un nouveau modèle, basé sur les systèmes dynamiques (max,+). Pour synthétiser des réalisations effectives, le modèle proposé a l'avantage de prendre la forme d'une simple récurrence d'ordre un, facilement programmable, permettant une synthèse en ligne sur des horizons temporels potentiellement illimités. Ces modèles trouveraient des applications dans la simulation des systèmes physiques réels dans plusieurs domaines comme le trafic des réseaux informatique ou le trafic des réseaux de télécommunications, le trafic routier ou encore les échanges boursiers. . . "The complex systems that bring a large number of interacting agents which play in a non commonplace way, can in some operating systems present non standard statistical properties, which are opposed to those of the traditional linear systems. In particular, the statistics of the first order are often characterized by a non gaussian probability density, this density in the majority of the cases with a heavy-tail. In the same way, for statistics of the second order, the correlations are often non exponential, freqquently with long statistical dependence. It is precisely with the modeling and the synthesis of random signals obeying these statistical properties, that this work is devoted. Initially, we approach the heavy-tail phenomenon of the probability density. In order to model it, we use the "generalized gaussian with an α exponent". Particulary, we succeed to reverse the distribution function of the generalized gaussian noise with an 1/2 exponent, which will be presented by means of special function called "Lambert function". For the first time, we propose a synthesis method of this noise with controlled accuracy starting from the numerical evaluation of this function. We study then the long statistical dependence phenomenon through the development of a new model, based on dynamic systems (max,+). For the synthesis of the e®ective achievements, the model proposed has the advantage of taking the form of a simple recurrence of one order, easily programmable, allowing an on-line synthesis on potentially unlimited temporal horizons. These models would find some applications in simulation of real physical systems for many areas such as computer network tra±c, telecommunications network tra±c, transport road tra±c and stock exchange. .
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Vilella, Kenny. "Modélisation théorique et numérique de la convection thermique, applications aux manteaux planétaires." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC124.
Full textAbstract:
La convection thermique a un rôle fondamental sur l'évolution thermique d'une planète tellurique, telle que la Terre. La complexité de ce phénomène est ici étudiée avec des simulations numériques et une modélisation théorique. La première partie de cette thèse présente les simulations numériques d'un système convectif de référence, sous l'approximation de Boussinesq, consistant en une couche horizontale de fluide possédant une condition de flux de chaleur nul à la base et de température constante à sa limite supérieure. Chaque particule de fluide est chauffée de manière homogène spatialement et temporellement. Nous établissons des lois d'échelle reliant le saut de température et l'épaisseur de la couche limite thermique au nombre de Rayleigh-Roberts (RaH), ce qui permet de décrire, au premier ordre, la structure thermique de tout le système. Le point fort de notre étude est d'obtenir, pour la première fois, des lois d'échelle purement théoriques en accord avec des simulations numériques. Pour cela nous postulons puis vérifions que la couche limite thermique se déstabilise, pour toute valeur de RaH, au même seuil de stabilité. Nous caractérisons également la structure horizontale du système en rapportant l'évolution du motif de convection en fonction de RaH. Pour quantifier cette évolution, il est possible d'établir les lois d'échelle reliant le nombre d'instabilités ainsi que la distance minimale entre instabilités à RaH. Cependant ces lois sont très sensibles à la définition d'une instabilité. L'alternative choisie ici est de proposer toute une gamme de valeurs possibles pour chaque RaH, afin d'illustrer les incertitudes causées par l'usage d'une variété de critères pour identifier une instabilité. La seconde partie utilise les outils développés précédemment pour décrire les effets de la transition de l'état de spin du Fe2+, dans le ferropériclase, sur la dynamique du manteau. Plus spécifiquement, nous étudions les variations de densité causées par cette transition électronique et par la modification de partitionnement du fer entre le ferropericlase et la perovskite. Le comportement du fer change drastiquement en présence de A1203, c'est pourquoi nous considérons deux compositions pyrolitiques, une avec de l'aluminium et l'autre sans. Pour chaque composition, des considérations thermodynamiques permettent de modéliser la transition de l'état de spin. Puis nous utilisons l'équation d'état de Mie-Grüneisen-Debye pour obtenir la densité des assemblages minéralogiques en fonction de la température et de la pression. La densité résultante est en accord avec PREM et avec les données expérimentales. Les tables de densité sont incluses dans un code dE convection compressible, avec les transitions de phase, et avec une viscosité dépendante de la température et de la profondeur. Globalement, l'effet sur la température du manteau est mineur, l'implication la plus notable est une augmentation de la vitesse verticale du fluide à la base du manteauThermal convection is fundamental for the thermal evolution of a telluric planet, such as the Earth. Here we study the complexity of thermal convection with both numerical simulations and theoretical modeling. In the first part of the thesis we present numerical simulations, under the Boussinesq approximation, of a horizontal layer of fluid with no heat flux at the bottom and constant temperature at the top. Each part of the fluid is spatially and temporally homogeneously heated. We establish scaling laws linking the temperature jump and the thickness of the thermal boundary layer as a function of the Rayleigh-Roberts number (RaH) which provides, at first order, the thermal structure of the system. The novelty of our approach is to obtain, fc the first time, purely theoretical scaling laws that agree with numerical simulations, by postulating that the thermal boundary layer becomes unstable and breaks off at the same limit of stability, whatever the RaH of the system. We also characterize the horizontal structure of the convective system and quantify how the convection planform varies with RaH. We establish scaling laws linking the number of instabilities and the minimum distance between instabilities as a function of RaH. However, the scaling laws are very sensitive to the criteria used to identify an instability. To highlight this issue we propose, for each RaH, a range of plausible values for the number of instabilities per surface unit and their spacing. The second part uses the methods previously developed to characterize the implications of the spin state transition of Fe2+ in ferropericlase on mantle dynamics. More specifically, we study the spin-induced density modifications caused by the volume collapse of ferropericlase and by the variation of Fe partitioning betweer ferropericlase and perovskite. The iron behaviour strongly depends on the presence of A1203, therefore, we consider two pyrolitic compositions, with and without alumina. Our thermodynamically based model enables us to calculate, for each composition, the spin configuration of ferropericlase at lower mantle conditions. Then, we use the Mie-Grüneisen-Debye equation of state to obtain the density of the minerai assemblages as a function of temperature and pressure. The resulting density agrees with both PREM and experimental results. The density tables are then included in a compressible convection code with phase transitions, and with temperature and depth dependent viscosity. The effect of spin state transition on mantle temperatures is minor, the most important implication is the increase of the vertical component of the fluid velocity at the bas of the mantle
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Richeton, Thiebaud. "Dynamique et complexité de la déformation plastique : étude par émission acoustique." Phd thesis, Grenoble INPG, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00118329.
Full textAbstract:
L'émission acoustique est un moyen unique d'étude des avalanches de dislocations, à la fois en termes d'énergie, de temps et d'espace. L'émission acoustique mesurée lors d'essais de fluage sur des monocristaux de glace avait révélé une très forte intermittence du processus de déformation plastique, associée à des distributions en loi de puissance de la taille des avalanches. Cette thèse a permis de montrer que cette dynamique critique invariante d'échelle était perturbée dans les polycristaux de glace, où un effet de taille finie non trivial lié à la taille de grain a été mis en évidence. Cette thèse a aussi révélé que la criticalité observée dans les monocristaux de glace se retrouvait au cours de la déformation de monocristaux de Cd, de Zn et de Cu. La température, l'écrouissage par la forêt, le mâclage et le glissement multiple n'ont notamment pas affecté la valeur de l'exposant critique. Ces résultats suggèrent que la plasticité monocristalline pourrait ainsi être gouverner par une dynamique universelle.
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Louf, Rémi. "Wandering in cities : a statistical physics approach to urban theory." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066359/document.
Full textAbstract:
Les données disponibles au sujet des villes ne cessent de croître en quantité et en précision. Cependant, malgré l'explosion de la quantité d'information disponible, notre compréhension des processus qui régissent les villes et le phénomène d'urbanisation restent mal compris. Dans cette thèse, nous nous proposons d'étudier les villes en adoptant une démarche inspirée de la physique statistique. Dans un premier temps, nous présentons un modèle stochastique et hors-équilibre de croissance des villes qui décrit la structure du réseau de mobilité. Ce modèle conduit à une prédiction sur la croissance du nombre de centres d'activités avec la population. Cette prédiction est vérifiée de façon indépendante sur des données concernant les villes américaines et espagnoles. Dans le cadre de ce modèle, nous sommes également capables de prédire la valeur de l'exposant des lois d'échelle qui relient la longueur totale des navettes, la longueur totale du réseau viaire, le retard total dû aux embouteillages, la quantité de dioxyde de carbone émis, la surface totale des villes à leur population. Ces prédictions sont elles aussi vérifiées sur des données concernant les villes américaines. Dans une troisième partie distincte, nous nous intéressons à la ségrégation résidentielle. En proposant une nouvelle définition de ce qu'est la ségrégation, nous dérivons naturellement une mesure d'attraction/répulsion entre les différentes catégories. Nous présentons de surcroît une méthode qui permet de diviser de façon non-ambigue et reproductible la distribution des revenus en un nombre discret de classes. Enfin, nous revisitons la dichotomie traditionnelle entre centre-ville et banlieue en construisant une mesure adaptée aux villes anisotropes et polycentriques. Finalement, dans un quatrième temps, nous reproduisons succinctement les résultats que nous avons obtenus dans le cadre de l'étude empirique et théorique des réseaux spatiaux. Dans cette thèse, nous avons essayé de démontrer que la complexité des villes est -- presque paradoxalement -- mieux comprise par des approches simples telles que l'on en trouve en physique. Les méthodes qui sont propres à cette dernière, c'est-à-dire chercher de la structure dans les données, essayer d'isoler les processus les plus importants, construire des modèles simples et ne garder que ceux dont les prédictions sont en accord avec les données, sont en effet pertinentes pour l'étude des systèmes urbainsThe amount of data that is being gathered about cities is increasing in size and specificity. However, despite this wealth of information, we still have little understanding of the processes that drive cities. In this thesis we apply some ideas from statistical physics to the study of cities. We first present a stochastic, out-of-equilibrium model of city growth that describes the structure of the mobility pattern of individuals. The model explains the appearance of secondary subcenters as an effect of traffic congestion. We are also able to predict the sublinear increase of the number of centers with population size, a prediction that is verified on American and Spanish data. Within the framework of this model, we are further able to give a prediction for the scaling exponent of the total distance commuted daily, the total length of the road network, the total delay due to congestion, the quantity of CO2 emitted, and the surface area with the population size of cities. Predictions that agree with data gathered for U.S. cities. In the third part, we focus on the quantitative description of the patterns of residential segregation. We propose a unifying theoretical framework in which segregation can be empirically characterised. We propose a measure of interaction between the different categories. Building on the information about the attraction and repulsion between categories, we are able to define classes in a quantitative, unambiguous way. Finally, we revisit the traditional dichotomy between poor city centers and rich suburbs; we provide a measure that is adapted to anisotropic, polycentric cities. In the fourth and last part, we succinctly present the most important theoretical and empirical results of our studies on spatial networks. Throughout this thesis, we try to convey the idea that the complexity of cities is almost paradoxically better comprehended through simple approaches. Looking for structure in data, trying to isolate the most important processes, building simple models and only keeping those which agree with data, constitute a universal method that is also relevant to the study of urban systems
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Gruyer, Diego. "Aspects dynamiques de la désexcitation nucléaire : de la fission à la multifragmentation." Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2057.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous étudions l'évolution et la nature des mécanismes de désexcitation de noyaux chauds produits lors de collisions d'ions lourds de E=8 à 50MeV/A mesurées avec le détecteur INDRA. Dans les collisions centrales de Xe+Sn de E=8 à 25MeV/A, les événements avec trois fragments lourds en voie de sortie présentent une section efficace significative, sans que le mécanisme de production sous-jacent ne soit clairement établi. Nous avons montré que les fragments proviennent de deux cassures successives et que l'intervalle de temps entre ces cassures diminue lorsque l'énergie incidente augmente. Le mécanisme de production des fragments devient ainsi compatible avec une fragmentation simultanée au delà de E=20MeV/A, ce qui a été interprété comme la signature du seuil de multifragmentation. Nous nous sommes ensuite intéressés à la nature du processus de multifragmentation. Une analyse statistique de la distribution de charge du fragment le plus lourd (Zmax) produit dans les collisions centrales de Xe+Sn à E=25-50MeV/A nous a permis d'établir que la multifragmentation est un processus d'agrégation dynamique. Nous avons également mis en exergue l'effet de l'expansion radiale sur le degré de fragmentation du système, à travers le lien entre le temps de formation des fragments et la forme de la distribution de Zmax. La comparaison entre la fragmentation de systèmes de taille comparable produits dans des collisions centrales symétriques (Xe+Sn) et asymétriques (Ta+Zn), supposées emprunter différentes trajectoires dans le diagramme de phases de la matière nucléaire, semble confirmer le lien entre l'expansion radiale et les propriétés des partitions de multifragmentationIn this work we study the evolution and nature of reaction and decay mechanisms of hot nuclei produced in heavy ion collisions from E = 8 to 25 MeV/A measured with INDRA. In central Xe+Sn collisions from E = 8 to 25 MeV/A, three-fragment events present a significant cross section without the underlying production mechanism being clearly established. We have shown that fragments arise from two successive binary splittings. The time interval between these two splittings decreases with increasing incident energy, becoming compatible with a simultaneous three-body break-up above E = 20 MeV/A, which was interpreted as the signature of the onset of multifragmentation. Then we have investigated the nature of the multifragmentation process. A statistical analysis of the largest fragment charge (Zmax) distribution produced in central Xe+Sn collisions at E = 25-50 MeV/A allowed us to establish that multifragmentation is a dynamical aggregation process. It also demonstrates the effects of collective radial expansion on multifragmentation partitions through the link between the timescale of the process and the shape of the Zmax distribution. The comparison of fragmentation paterns of comparable size systems produced in symmetric (Xe+Sn) and asymmetric (Ta+Zn) central collisions, which are supposed to follow different trajectories in the nuclear phase diagram, confirm the link between collective radial expansion and fragment partitions in multifragmentation
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Gilormini, Pascal. "Contribution à la modélisation de la permittivité diélectrique de matériaux composites absorbants aux ondes hyperfréquences : lois de mélange, lois de changement d'échelle et équations du milieu effectif généralisé." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_GILORMINI_P.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée à la modélisation, par les lois de mélange, de la permittivité diélectrique de matériaux composites absorbants aux ondes hyperfréquences. Ces matériaux sont constitués d'inclusions conductrices (noir de carbone ou polymères conducteurs) dispersées dans une matrice polymère isolante. Leurs propriétés électromagnétiques dépendent fortement de la fraction volumique et de la répartition géométrique des charges au sein des matériaux, et notamment du phénomène de percolation. Les modèles basés sur la représentation géométrique asymétrique, présentés au premier chapitre, ne peuvent pas rendre compte d'un seuil de percolation différent de 0 ou de 1. Les modèles de milieu effectif, décrits au deuxième chapitre, constituent un important progrès dans la modélisation des données expérimentales, grâce à la représentation géométrique symétrique. Ils sont cependant mal adaptés au voisinage du seuil de percolation, car la percolation présente une forte analogie avec une transition de phase du second ordre. Le troisième chapitre développe cette analogie, et montre que les propriétés des composites au voisinage du seuil de percolation doivent être décrites par les lois de changement d'échelle. Les techniques pour abaisser le seuil de percolation sont présentées dans le quatrième chapitre. Enfin, le cinquième chapitre est consacré aux modèles récents de milieu effectif généralisé (GEM). Ces modèles combinent les lois de milieu effectif et les lois de changement d'échelle, et fournissent la meilleure modélisation des données expérimentales envisagées dans ce mémoire
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Decrouez, Geoffrey. "Génération de signaux multifractals possédant une structure de branchement sous-jacente." Phd thesis, Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0002.
Full textAbstract:
La géométrie fractale, développée par Mandelbrot dans les années 70, a connu un essor considérable ces 20 dernières années. Dans cette thèse, je m'intéresse à la génération de signaux dits fractals et multifractals. J'étudie en particulier 2 modèles, dont leur point commun est leur structure d'arbre de branchement sous jacente. Le premier modèle est une généralisation des Systèmes de fonctions Itérés ou IFS, introduits par Hutchinson dans les années 80. Les IFS constituent un moyen simple et efficace pour produire des ensembles et des processus fractals en itérant un nombre fixed d'opérateurs. L'idée est d'autoriser un nombre aléatoire d'opérateurs aléatoires à chaque itération de l'algorithme. Nous donnons des conditions simples et faciles à vérifier sous lesquelles l'IFS admet un point fixe. Quelques propriétés du point fixe sont également étudiées. Le deuxième modèle, que nous appellons Multifractal Embedded Branching Process (MEBP), s'obtient à l'aide d'un changement de temps multifractal d'un processus à invariance d'échelle discrète, le processus EBP Canonique (CEBP). Nous donnons un algorithm efficace de simulation "on-line" de ces processus, permettant de générer X(n + 1) à partir de X(n) en O(log n) opérations. Nous obtenons également un borne supérieure pour le spectre multifractal du changement de temps et confirmons les résultats théoriques à l'aide de simulations. Les mouvements Browniens en temps multifractal sont des cas particuliers des processus MEBP, ce qui suggère une application potentielle des processus MEBP en finance. Enfin, nous proposons d'imiter un mouvement Brownien fractionnaire à l'aide d'un processus MEBPFractal geometry, pioneered by Mandelbrot in the 70s, has been recognized in many areas of science. The novelty of this thesis is the generation of fractal and multifractal processes with underlying construction tree. I study two models in particular. The first one is a generalisation of Iterated Function Systems (IFS), introduced by Hutchinson in the early 80s. IFS are an efficient tool to generate fractal sets and functions, by iterating a given set of operators. The idea here is to allow a random number of random operators at each iteration of the algorithm. We derive simple conditions under which the IFS possesses a fixed point. A few properties of the fixed point are also investigated. The second model, called Multifractal Embedded Branching Process (MEBP), is obtained via a multifractal time change of a discrete self-similar process, the Canonical EBP (CEBP). We give an efficient simulation online algorithm which generates X(n+1) from X(n) in O(log n) steps. We also derive an upper bound of the multifractal spectrum of the time change and we confirm the theoretical results with simulations. Subordinated Brownian motions are particular cases of MEBP processes, which suggests a potential application of MEBP in finance. Finally, we propose to imitate a fractional Brownian motion with an MEBP
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Sicsic, Paul. "Modeling and simulation of the nucleation and propagation of damage in quasi-brittle materials: Contribution of the variational approach." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/90/33/60/PDF/13_these_sicsic.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse explore l'utilisation de modèles d'endommagement pour prédire la nucléation et la propagation de la rupture de manière cohérente. Les résultats sont basés sur la donnée d'une énergie, qui définit le matériau, et d'une loi d'évolution construite sur un principe de stabilité, de conservation d'énergie et d'irreversibilité. Dans un premier temps, on étudie l'initiation de fissures dans une structure contenant un coin. Le chargement limite se réduit à trois composantes : un facteur d'échelle, une composante géométrique fonction de l'angle, et une composante propre au modèle. Ces modèles donnent naissance à des fissures dont le profil est caractéristique et dont la largeur est de l'ordre de la longeur interne du modèle. Cette dernière étant petite devant les dimensions de la structure, dans le cadre d'une séparation d'échelles et en utilisant un principe de minimum local, on montre que le modèle d'endommagement considéré converge vers la loi de propagation de Griffith. Ce résultat fondamental étend ceux existants, basés sur la minimisation globale, mais avec une base physique plus forte. Une étude approfondie donne une meilleure compréhension de la phase d'initiation dans le cas d'un choc thermique et on établit la propriété globale qu'est l'éemergence d'une solution periodique. Ces résultats s'appuient sur le cadre variationnel, les propriétées seraient probablement perdues pour un modèle d'endommagement développé dans un autre cadre. Dans un dernier temps, les résultats numériques basés sur un algorithme de minimisation alternée capturent une initiation contrôlée par la contrainte critique, ainsi que la propagation des fissures controlée par la densité d'énergie de fissuration. Des effets d'échelle en deux et trois dimensions sont mis en évidence. Les simulations sont alors confrontées à des résultats expérimentauxThis thesis explores the use of damage models to predict the onset and propagation of cracks in a coherent manner. The results are based on the definition of a bulk energy density and a stability principle. Firstly, we study the nucleation of cracks in a notched domain. The limit loading can be decomposed as the product of three stress intensity factors: a scale effect, a geometry induced factor, function of the angle of the notch, and one due to the damage model. The cracks that appear have a characteristic profile whose width is of the order of the internal length. When the latter is small in front of the dimensions of the structure, by separating scales, and using a local minimum principle, we prove that the length of these damage bands follow Griffith's law. This fundamental results extends those based on global minimization but with a sounder physical base. A thorough investigation of the thermal shock problem leads to a better understanding of the nucleation of cracks. Especially the global property of crack periodicity is exhibited. These results are based on the variational approach and the properties would probably be lost for models developed in an other framework. Finally, numerical results based on an alternate minimization algorithm are established. The nucleation phase is controlled by the critical stress whereas the propagation is governed by the toughness. Size effects in two and three dimensions are captured. These numerical simulations are then confronted to experimental results
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Hébert-Dufresne, Laurent. "On the growth and structure of social systems following preferential attachment." Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25331.
Full textAbstract:
L’inégalité est une caractéristique notoire des systèmes sociaux. Dans cette thèse, nous nous attarderons à la distribution et à la structure de la répartition de leurs ressources et activités. Dans ce contexte, leurs extrêmes iniquités tendent à suivre une propriété universelle, l’indépendance d’échelle, qui se manifeste par l’absence d’échelle caractéristique. En physique, les organisations indépendantes d’échelle sont bien connues en théorie des transitions de phase dans laquelle on les observe à des points critiques précis. Ceci suggère que des mécanismes bien définis sont potentiellement responsables de l’indépendance d’échelle des systèmes sociaux. Cette analogie est donc au coeur de cette thèse, dont le but est d’aborder ce problème de nature multidisciplinaire avec les outils de la physique statistique. En premier lieu, nous montrons qu’un système dont la distribution de ressource croît vers l’indépendance d’échelle se trouve assujetti à deux contraintes temporelles particulières. La première est l’attachement préférentiel, impliquant que les riches s’enrichissent. La seconde est une forme générale de comportement d’échelle à délai entre la croissance de la population et celle de la ressource. Ces contraintes dictent un comportement si précis qu’une description instantanée d’une distribution est suffisante pour reconstruire son évolution temporelle et prédire ses états futurs. Nous validons notre approche au moyen de diverses sphères d’activités humaines dont les activités des utilisateurs d’une page web, des relations sexuelles dans une agence d’escorte, ainsi que la productivité d’artistes et de scientifiques. En second lieu, nous élargissons notre théorie pour considérer la structure résultante de ces activités. Nous appliquons ainsi nos travaux à la théorie des réseaux complexes pour décrire la structure des connexions propre aux systèmes sociaux. Nous proposons qu’une importante classe de systèmes complexes peut être modélisée par une construction hiérarchique de niveaux d’organisation suivant notre théorie d’attachement préférentiel. Nous montrons comment les réseaux complexes peuvent être interprétés comme une projection de ce modèle de laquelle émerge naturellement non seulement leur indépendance d’échelle, mais aussi leur modularité, leur structure hiérarchique, leurs caractéristiques fractales et leur navigabilité. Nos résultats suggèrent que les réseaux sociaux peuvent être relativement simples, et que leur complexité apparente est largement une réflexion de la structure hiérarchique complexe de notre monde.Social systems are notoriously unfair. In this thesis, we focus on the distribution and structure of shared resources and activities. Through this lens, their extreme inequalities tend to roughly follow a universal pattern known as scale independence which manifests itself through the absence of a characteristic scale. In physical systems, scale-independent organizations are known to occur at critical points in phase transition theory. The position of this critical behaviour being very specific, it is reasonable to expect that the distribution of a social resource might also imply specific mechanisms. This analogy is the basis of this work, whose goal is to apply tools of statistical physics to varied social activities. As a first step, we show that a system whose resource distribution is growing towards scale independence is subject to two constraints. The first is the well-known preferential attachment principle, a mathematical principle roughly stating that the rich get richer. The second is a new general form of delayed temporal scaling between the population size and the amount of available resource. These constraints pave a precise evolution path, such that even an instantaneous snapshot of a distribution is enough to reconstruct its temporal evolution and predict its future states. We validate our approach on diverse spheres of human activities ranging from scientific and artistic productivity, to sexual relations and online traffic. We then broaden our framework to not only focus on resource distribution, but to also consider the resulting structure. We thus apply our framework to the theory of complex networks which describes the connectivity structure of social, technological or biological systems. In so doing, we propose that an important class of complex systems can be modelled as a construction of potentially infinitely many levels of organization all following the same universal growth principle known as preferential attachment. We show how real complex networks can be interpreted as a projection of our model, from which naturally emerge not only their scale independence, but also their clustering or modularity, their hierarchy, their fractality and their navigability. Our results suggest that social networks can be quite simple, and that the apparent complexity of their structure is largely a reflection of the complex hierarchical nature of our world.
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Wendt, Herwig. "Contributions of Wavelet Leaders and Bootstrap to Multifractal Analysis : Images, estimation performance, dependence structure and vanishing moments. Confidence Intervals and Hypothesis Tests." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2008. http://www.theses.fr/2008ENSL0474.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie l'apport à l'analyse multifractale de l'utilisation des coefficients d'ondelettes dominants et des techniques statistiques bootstrap. Les propriétés statistiques de procédures d'analyse multifractale construites à partir de coefficients dominants sont caractérisées. L'extension aux images est validée. Plusieurs difficultés théoriques, cruciales en pratique, sont étudiées : régularité minimale, espaces fonctionnels, effet de linéarisation. L'originalité de notre approche bootstrap réside dans la construction de blocs temps-échelle, qui permet le calcul d'intervalles de confiance et tests d'hypothèse, à partir d'une seule observation de longueur finie. L'étude de la structure de dépendance des coefficients d'ondelettes des cascades multiplicatives montre que le nombre de moments nuls de l'ondelette d'analyse échoue à réduire la portée de la longue dépendance. Deux applications illustrent ces procédures : turbulence hydrodynamique et classification de texturesThis thesis studies the benefits of the use of wavelet Leaders and bootstrap methods for multifractal analysis. The statistical properties of wavelet Leader based multifractal analysis procedures are characterized, and the extension to images is validated. Certain theoretical questions of crucial practical importance are investigated: minimum regularity, function space embedding, linearization effect. The proposed bootstrap procedures permit the construction of confidence intervals and hypothesis tests from one single finite length observation of data. This is achieved by an original time-scale block bootstrap approach in the wavelet domain. The study of the dependence structures of wavelet coefficients of multiplicative cascades shows that the number of vanishing moments of the analyzing wavelet is ineffective for reducing the long range dependence structure. The multifractal analysis procedures are applied to hydrodynamic turbulence data, and to texture image classification
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Montévil, Maël. "Temps biologique et transitions critiques étendues : Vers une objectivation de l’état vivant de la matière." Paris 5, 2011. http://www.theses.fr/2011PA05T020.
Full textAbstract:
Cette thèse se place dans le contexte d’une démarche théorique en biologie, s’inspirant, sans toutefois s’y réduire, des méthodes d’objectivation utilisées en physique. Pour cela, nous rapportons les possibles symétries et invariants biologiques sous forme de “lois d’échelles” empiriques (allométrie et fractales en particulier), ainsi que la variabilité associée. Nous abordons ensuite plusieurs aspects du temps biologique. Nous considérons une dimension temporelle supplémentaire, correspondant à l’autonomie de certains rythmes biologiques. Nous développons aussi une approche de la protension, comme principe d’organisation locale de la temporalité biologique. La notion de symétrie ayant un statut fondationel pour les théories physiques, nous interrogeons ensuite leur rôles en biologie. Partant de la notion de criticité étendue, nous proposons que la dynamique du vivant soit régie par une omniprésence des changements de symétries, constituant dès lors une historicité irréductible et conférant un statut théorique particulier à l’object et à la mesure en biologie. Nous appréhendons aussi la notion d’anti-entropie comme mesure d’un potentiel de variabilité. Nous nous intéressons ensuite à la question des niveaux d’organisation, par deux voies complémentaires. Nous l’abordons dans un premier temps par la notion de clôture organisationnelle. Ensuite nous la considérons comme associée à des singularités fortes, telles que dans les situations critiques. Enfin, nous esquissons un schème opératoriel de l’unité de l’organisme, qui combine un grand nombre des aspects préalablement exposésThis work takes place in the context of a theoretical approach in biology which uses the examples of objectivation in physical theories without reducing biological phenomenalities to them. We begin by investigating the empirical biological scaling relationships found in the literature (allometric relationships, fractals, …), including their variability. We will then consider two different aspects of biological time. First, we will develop the notions of protension and retention as an account of local organization of biological time. Then we consider a supplementary temporal dimension to accommodate proper biological rhythms. Since the notion of symmetry plays a foundational role in physics, we investigate its possible role in biology. In relation with the notion of extended critical transitions, we propose the hypothesis that organisms and evolution can be understood as characterized by ubiquitous symmetry changes. This transform the status of biological objects, provides an approach of their historicity and leads to propositions on the theoretical nature of biological measurement. We also discuss anti-entropy as a measurement of a potential of variability. We focus then on the notion of level of organization. We start from the notion of organizational closure, which is considered as a core biological invariant by many theoretical biologists. Then, we will approach levels of organization by the paradigm of criticality, which will allow to define them in a strong theoretical way. Finally, we sketch an operatorial scheme of the coherence of organisms, which combines most of the above mentioned approaches
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Lashermes, Bruno. "Analyse multifractale pratique : coefficients dominants et ordres critiques : Applications à la turbulence pleinement développée : Effets de nombre de Reynolds fini." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011012.
Full textAbstract:
La description multifractale des signaux a été initiée au cours des vingt dernières années, notamment dans le domaine de la turbulence pleinement développée. Les propriétés de régularité ponctuelle des signaux étudiés sont caractérisées à l'aide d'un spectre de singularités. L'analyse multifractale de ces signaux consiste à mesurer ce spectre de singularités, à l'aide de formalismes multifractals. L'apparition des transformées en ondelette, à la même époque, a permis d'affiner la pratique de l'analyse multifractale, sans pour autant toujours reposer sur des bases mathématiques solides. S. Jaffard a récemment introduit les coefficients dominants, qui permettent de construire un formalisme multifractal mathématiquement bien fondé, et au cadre d'application large : il rend possible la mesure de l'ensemble du spectre de singularités, et reste valide lorsque les signaux analysés contiennent des singularités oscillantes. Ce nouvel outil est pour la première fois mis en oeuvre, numériquement caractérisé et appliqué à des signaux de vitesse turbulente. La question du bon usage pratique des formalismes multifractals, qui reposent sur la mesure d'exposants de fonctions de structure, est essentielle. Le travail présenté se propose d'y apporter des éléments de réponse. Une étude numérique, sur un large panel de processus multifractals synthétiques, a permis d'illustrer et de caractériser un aspect essentiel de l'analyse multifractale pratique, l'existence d'un ordre critique. Un estimateur de cet ordre critique est construit et numériquement caractérisé. Une relecture des résultats obtenus en turbulence est alors effectuée. Enfin, la question de l'universalité des exposants des fonctions de structure en turbulence pleinement développée est abordée. Une modélisation de l'exposant de la fonction de structure d'ordre trois est proposée et comparée à des résultats expérimentaux, mettant en évidence le caractère non universel de sa valeur.
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Albert, Samuel. "Un point critique thermodynamique dans les verres dévoilé par les réponses d'ordre élevé." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS534/document.
Full textAbstract:
L'énigme de la transition vitreuse réside en grande partie dans le fait que lorsqu'un matériau entre dans l'état dit surfondu, sa dynamique ralentit de façon spectaculaire, donnant l'impression d'une transition vers un état solide, sans que pour autant on ne parvienne à constater de transition thermodynamique par les expériences usuelles.Autrement dit, on ne parvient pas à expliquer le ralentissement spectaculaire de la dynamique par la croissance d'une longueur mesurable expérimentalement.Ceci conduit à la prolifération de théories souvent contradictoires quant à l'origine de la dynamique vitreuse.Durant la dernière décennie une piste prometteuse de mise en évidence d'une telle longueur a été proposée : il s'agit de la mesure des réponses diélectriques non linéaires d'ordre 3 du matériau ainsi que de leur évolution en température. En effet, les réponses non linéaires reflètent les effets collectifs caractéristiques de l'ordre amorphe, qui ne se traduisent que dans les fonctions de corrélations d'ordre élevé.Durant cette thèse nous avons construit sur ces bases expérimentales et théoriques, une expérience de mesure des réponses non linéaires d'ordre 5. En exploitant ces résultats sur la réponse diélectrique d'ordre 5 et des résultats précédents sur la réponse d'ordre 3, nous sommes parvenus, en collaboration avec une équipe d'expérimentateurs et de théoriciens, à fournir des indices forts de l'existence d'un point critique thermodynamique dans le Glycérol et le Propylène Carbonate. Ceci constitue une avancée significative dans la compréhension des matériaux vitreux.En particulier, cette découverte permet de poser des contraintes fortes sur les théories existantes et contribue à clore certains débats théoriques ayant eu cours sur plusieurs décenniesThe puzzle of the glass transition mainly resides in the fact that a supercooled liquid undergoes when cooled down, a spectacular dynamics slow down, while no evidence of any kind of thermodynamic transition has been measured through usual means.The absence of any known growth of a length scale that could explain the glassy dynamics leads to a wide range of competing models and theories trying to explain the origins of this dynamics.In the last decade, a promising lead has been put forward, that could allow the community to experimentally access such a growing length scale, through third order non-linear dielectric response measurements, and more in particular this response's temperature dependence. Indeed, non-linear response measurements reflect the collective effects that characterize the amorphous order and translate into high order correlation functions.During this PhD, we have built upon this experimental and theoretical background to design a fifth order non-linear dielectric response measurement experiment. In collaboration with a team of experimentalists and theoreticians, we have used these results in conjunction with third order response measurement results to make a very strong case advocating the existence of a thermodynamic critical point in Glycerol and Propylene Carbonate. This is a very significant advance in the understanding of the behaviour of glassy materials.This ground breaking discovery puts very strong constraints on existing theories and will contribute to end some decades-long theoretical debates within the glassy community
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Buyukdagli, Sahin. "Etude de la dynamique et de la physique statistique de modèles d'ADN non-linéaires à la dénaturation thermique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00185960.
Full textAbstract:
Ce travail a porté sur l'étude théorique de modèles d'ADN, afin de mieux caractériser le processus de dénaturation thermique. Nous avons proposé trois modèles d'ADN basés sur des énergies d'empilement finies et dépendantes de la séquence, qui reproduisent très bien les résultats expérimentaux. Nous avons ensuite étudié l'amplification des fluctuations de température de l'ADN à la dissociation et mis en évidence une dépendance en 1/f du spectre des fluctuations. Nous avons également effectué une étude complète du comportement critique des modèles d'ADN à la limite thermodynamique : nous avons calculé les exposants critiques, démontré quantitativement la discontinuité de la transition et montré que deux lois d'échelle sur quatre ne sont pas vérifiées. Enfin, nous avons analysé les effets de finitude de taille sur la dénaturation de l'ADN et testé les hypothèses de la théorie de finite size scaling. Les études en cours portent sur l'effet du désordre sur la transition de dénaturation.
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Vincent, Chloé. "Caractérisation du comportement au feu des matériaux de l'habitat : influence de l'effet d'échelle." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT244/document.
Full textAbstract:
L’origine des incendies domestiques peut être aussi diverse qu’une mauvaise installation électrique, une cigarette mal éteinte, un mauvais entretien d’une cheminée… Ce mémoire traite de l’inflammabilité de différents matériaux de l’habitat face à une source radiative. Plusieurs paramètres tels que la dimension, l’orientation et la nature des matériaux ont été étudiés dans des conditions opératoires similaires. Ces travaux ont conduit au développement d’un nouveau dispositif expérimental permettant de travailler à différentes échelles : le RAPACES (RAdiant PAnel Concentrator Experimental Setup). Les résultats obtenus sur le PMMA ont permis de mettre en évidence que les facteurs géométriques jouent un rôle prépondérant; d’une part sur l’ignition (variation des propriétés thermo-radiatives) et d’autre part sur la dynamique de combustion à travers des phénomènes structuraux (déstabilisation structurelle, affaissement et écoulement du matériau). Cette démarche a également été appliquée à des matériaux plus complexes (contreplaqué, tapisserie, moquette). L’utilisation d’un modèle numérique a permis de valider certaines hypothèses concernant le comportement au feu du PMMA. Enfin, des configurations originales constituées d’assemblages de matériaux ont été testées et ont permis de mettre en évidence les interactions entre combustibles en termes d’ignition et de propagation de flammeThe origin of home fires can be as diverse as poor wiring, a smoldering cigarette, poor maintenance of a fireplace... This manuscript deals with the flammability of various household materials exposed to a radiative source. Several parameters such as dimension, orientation and nature of materials were investigated in similar operating conditions. These studies led to the development of new experimental device enabling working at different scales: RAPACES (RAdiant PAnel Concentrator Experimental Setup). The results obtained on PMMA showed that geometric factors play a major role (i) on ignition (variation of thermal radiative properties) and (ii) on combustion dynamics through structural phenomena (destabilization, collapsing and polymer melting). This approach was also applied to complex materials (plywood, tapestry, carpet). A numerical model was used to validate some hypothesis regarding the fire behavior of PMMA. Finally, original configurations including material assemblies were performed and clearly evidenced the effect of fuel interactions on ignition and flame propagation
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Akrour, Nawal. "Simulation stochastique des précipitations à fine échelle : application à l'observation en milieu urbain." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV014.
Full textAbstract:
Les précipitations ont une très grande variabilité sur une large gamme d'échelles tant spatiale que temporelle. Cette variabilité est une source importante d'incertitude pour la mesure, les applications et la modélisation, et au-delà pour la simulation et la prévision. De plus, les précipitations sont des processus extrêmement intermittents et possèdent plusieurs régimes d’invariance d’échelle. Le générateur de champ précipitant développé au cours de la thèse est basé sur la modélisation statistique de l’hétérogénéité et de l’intermittence des précipitations à fine échelle. L’originalité de la modélisation repose en partie sur l’analyse de données observées par un disdromètre à très fine résolution. Cette modélisation qui diffère des modèles existants dont la résolution est plutôt de l’ordre de la minute, voire de l’heure ou du jour, permet d’obtenir des simulations dont les propriétés sont réalistes sur une large gamme d’échelle. Ce simulateur permet de produire des séries chronologiques dont les caractéristiques statistiques sont similaires aux observations aussi bien à l’échelle de simulation (15s) qu’après dégradation (1h et 1 jour). Les propriétés multi-échelles du simulateur sont obtenues grâce à une approche hybride qui repose sur une simulation à fine échelle des évènements de pluie par un générateur multifractal associé à une simulation du support basée sur une hypothèse de type Poissonienne. Une étape de re-normalisation des taux de pluie assure l’adaptation du générateur à la zone climatique considérée.Le simulateur permet la génération de cartes 2D de lames d’eau. La méthodologie développée pour les séries chronologiques est étendue au cas 2D. Le simulateur stochastique multi-échelle 2D ainsi développé reproduit les caractéristiques géostatistiques et topologiques à la résolution de 1x1 km2. Ce générateur est utilisé dans le cadre d’une étude de faisabilité d’un nouveau système d’observation des précipitations en milieu urbain. Le principe de ce système repose sur l’utilisation de mesures opportunistes de l’affaiblissement subit par les ondes radios émises par les satellites géostationnaires TV-SAT dans la bande 10.7-12.7 GHz. De façon plus spécifique on suppose que les terminaux de réception TVSAT installés en ville chez les particuliers sont capables de mesurer de tels affaiblissements. A ce stade de l’étude nous ne disposons pas de telles observations. L’étude s’appuie donc sur des cartes de précipitations issues du générateur 2D et d’un réseau de capteur hypothétique. Le système d’observation envisagé permettra d’estimer les champs de précipitation (30x30 Km2) et avec une résolution spatiale de 0.5x0.5 Km2Precipitations are highly variable across a wide range of both spatial and temporal scales. This variability is a major source of uncertainty for the measurement and modeling, also for the simulation and prediction. Moreover, rainfall is an extremely intermittent process with multiple scale invariance regimes. The rain-field generator developed during the thesis is based on the fine-scale statistic modeling of rain by the mean of its heterogeneity and intermittency. The modeling originality partially rest on the analysis of fine-scale disdrometer data. This model differs from other existing models whose resolution is roughly a minute or even an hour or a day. It provides simulations with realistic properties across a wide range ofscales. This simulator produces time series with statistical characteristics almost identical to the observations both at the 15s resolution and, after degradation, at hourly or daily resolutions. The multi-scale properties of our simulator are obtained through a hybrid approach that relies on a fine scale simulation of rain events using a multifractal generator associated with a rain support simulation based on a Poissonian-type hypothesis. A final re-normalization step of the rain rate is added in order to adapt the generator to the relevant climate area. The simulator allows the generation of 2D water-sheets. The methodology developed in the first part is extended to the 2 Dimension case. The multi-scale 2D stochastic simulator thus developed can reproduce geostatistical and topological characteristics at the spatial resolution of 1x1 km2.This generator is used in the scope of the feasability study of a new observation system for urban area. The principle of this system is based on the opportunistic use of attenuation measurements provided by geostationary TV satellites which radio waves lay in the 10.7 to 12.7 GHz bandwidth. More specifically it is assumed that the SAT-TV reception terminals installed in private homes are able to measure such attenuations. At this stage of the study we do not have such observations. The study is therefore based on rainfall maps generated using the 2D generator in addition to a hypothetical sensor network. The considered observation system will allow to estimate precipitation fields (30 x 30 km2) with a spatial resolution of 0.5x0.5 km2
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Balbin, Arias Julio José. "Investigation of the dependency of separatrix density of tokamaks as a function of engineering parameters." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://www.theses.fr/2022AIXM0174.
Full textAbstract:
L'analyse des décharges en mode H du JET considérées dans ce travail est détaillée. Une première analyse de l'ensemble des données montre que certains paramètres techniques ne peuvent pas être considérés comme indépendants pour notre analyse car de nombreuses décharges ont été réalisées en considérant les mêmes valeurs typiques de ces paramètres, tels que le champ magnétique toroïdal et le courant plasma. Ainsi, deux paramètres techniques principaux sont d'abord identifiés et seront utilisés pour la loi d'échelle sur le rapport entre la densité de la séparatrice et celle du socle supérieur, à savoir le courant plasma IP et la puissance totale injectée PTOTAL. Cette première loi d'échelle semble prédire assez bien les données expérimentales pour des valeurs faibles et moyennes de la densité de la séparatrice, alors qu'une forte divergence apparaît pour une densité élevée. Afin de mieux comprendre ce comportement, les décharges ont été analysées en fonction de la configuration magnétique du divertor. Une nette différence est observée entre les expériences avec une configuration magnétique du divertor en coin par rapport aux configurations horizontales-verticales ou verticales-verticales. Ce résultat suggère l'introduction d'un paramètre prenant en compte la qualité du confinement. De cette manière, un meilleur accord entre les prédictions et les résultats expérimentaux est obtenu pour les valeurs de basse et haute densité. Enfin, le même type d'étude est réalisé sur le TCV et une loi d'échelle prenant en compte les deux dispositifs est dérivéeThe analysis of JET H-mode discharges considered for this work is detailed. A first analysis of the dataset shows that some engineering parameters cannot be considered as independent for our analysis because many discharges were performed considering the same typical values of these parameters, such as the toroidal magnetic field and the plasma current. Thus, two main engineering parameters are first identified and will be used for the scaling law on the ratio of the separatrix density to the top pedestal one, namely the plasma current IP and the total injected power PTOTAL. This first scaling law seems to predict the experimental data quite well for low and medium values of the separatrix density, while at high density a strong discrepancy appears. In order to get further insight on such behavior the discharges were analyzed in terms of divertor magnetic configuration. A clear difference is observed between experiments with a corner-corner divertor magnetic configuration compared to the horizontal-vertical ones or vertical-vertical ones. This result suggests the introduction a parameter taking into account the quality of confinement. In this way, a better agreement between predictions and experimental results is obtained for both low and high-density values. Finally, the same type of study is performed on TCV and a scaling law taking into account both devices is derived
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Stella, Francesco. "Caractérisation d’un décollement turbulent sur une rampe : entraînement et lois d’échelle." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2043/document.
Full textAbstract:
Les décollements turbulents massifs sont des phénomènes communs qui peuvent causer des pertes et de nuisances aérodynamiques importantes dans les écoulements industriels, par exemple à l’arrière d’une aile d’avion. Ce travail contribue à leur compréhension par l’analyse phénoménologique d’un décollement turbulent, représentatif d’un grand nombre d’écoulements réels. Le premier objectif est d’identifier les lois d’échelle des décollements turbulents, notamment en rapport avec les caractéristiques de l’écoulement à l’amont de la rampe. Un deuxième objectif est l’analyse, à grande et à petite échelle, des mécanismes de transport de fluide qui pilotent le fonctionnement des décollements. A cet effet, une approche originale est proposée, basée sur une description expérimentale et analytique de la couche cisaillée décollée et des interfaces turbulentes qui la délimitent. Nos résultats suggèrent que les lois d’échelle du décollement varient de façon complexe selon l’interaction de la couche limite à l’amont, de la couche cisaillée et de l’écoulement potentiel extérieur. La taille du décollement est liée à l’intensité de l’entraînement turbulent de masse dans la couche cisaillée, qui à son tour dépend de la turbulence dans la couche limite, bien à l’amont du point de décollement. Cette dépendance pourrait s’appliquer à toute la gamme d’échelles turbulentes responsables du transport de masse. Ces observations montrent clairement le rôle de la couche cisaillée dans le fonctionnement des décollements massifs et suggèrent la faisabilité de stratégies de contrôle nouvelles, de type retro-action ou prédictif, basée sur l’entrainement turbulentMassive turbulent separations are common phenomena that can cause sizeable aerodynamical losses and detrimental effects in industrial flows, for example on airplane wings. This work contributes to their understanding with a phenomenological analysis of a canonical turbulent separation, representative of a large number of real flows. The first objective is to identify the scaling laws of turbulent separations, in particular with respect to their dependencies on the characteristics of the flow upstream of the ramp. A second objective is the analysis, both at large and small scale, of the transfert mechanisms that drive the functioning of separated flows. To this end, a new approach is proposed, centered on the experimental and analytical description of the separated shear layer and of the turbulent interfaces that bound it. Our results suggest that the scaling laws of the separated flow vary in a complex way, in function of the interaction of the incoming boundary layer, the separated shear layer and the free-stream. The size of the separation is related to the intensity of turbulent mass entrainment within the shear layer, which in turn depends on the turbulence in the incoming boundary layer, well upstream of the separation point. This dependency might apply over the entire range of turbulent length scales that are responsible for mass transfer. These observations clearly show the role of the shear layer in the functioning of massive separation. They also suggest the feasibility of new control strategies, both of feedback and feed-forward type, based on turbulent entrainment
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Yefsah, Tarik. "Thermodynamique du gaz de Bose à deux dimensions." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00737502.
Full textAbstract:
Les propriétés physiques d'un système de particules homogène à l'équilibre thermodynamique sont caractérisées par son équation d'état : une relation entre différentes grandeurs thermodynamiques. Le gaz de Bose bi-dimensionnel est un système particulier de ce point de vue car son équation d'état est invariante par changement d'échelle en présence d'interactions atomiques répulsives faibles. Une autre caractéristique remarquable du gaz de Bose 2D est l'existence d'une transition de phase vers un état superfluide à basse température. Dans ce manuscrit de thèse, je présente une mesure de l'équation d'état du gaz de Bose homogène pour trois grandeurs thermodynamiques : la pression réduite, la densité dans l'espace des phases et l'entropie par particule. Je présente également une mesure de l'énergie d'interaction d'un gaz 2D piégé dans un potentiel harmonique. Cette mesure a permis de mettre en évidence l'existence d'une phase précédant la phase superfluide où les fluctuations de densité sont fortement réduites. Cette phase constitue une étape essentielle dans l'établissement de la transition superfluide. Enfin, je décris l'observation de signatures de vortex dans des gaz de Bose 2D. Ces vortex constituent l'ingrédient clé du mécanisme microscopique de la transition superfluide à deux dimensions.
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Perrin, Clément. "Relations entre propriétés des failles et propriétés des forts séismes." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4045/document.
Full textAbstract:
J’examine les relations entre propriétés des failles géologiques long-termes et propriétés des forts séismes que produisent ces failles. J’ai compilé les données sismologiques disponibles sur les grands séismes historiques mondiaux, et cartographié, sur images satellitaires, les failles long-termes rompues par ces séismes et les traces des ruptures. L’analyse combinée des données montre que : i) les failles long-termes ont certaines propriétés génériques (organisation des réseaux, segmentation latérale, forme de distribution du glissement cumulé, etc) ; ii) les forts séismes ont également des propriétés communes (similarité de distribution du glissement cosismique, du nombre de segments rompus, de la chute de contrainte sur chaque segment majeur rompu, de la distance relative entre hypocentre et zone de glissement maximum, etc) ; iii) la maturité structurale des failles est la propriété tectonique qui impacte le plus le comportement des forts séismes. Il est probable que cette maturité diminue la friction statique et la complexité géométrique du plan de faille. Elle agit sur la localisation de la zone d’initiation du séisme, sur la localisation et l’amplitude maximum du glissement cosismique, sur la direction de décroissance de ce glissement, sur la « capacité » de la rupture à se propager et donc sur sa vitesse de propagation. Elle dicte le nombre de segments majeurs qui peuvent être rompus, et par conséquent, elle contrôle la longueur totale et la chute de contrainte globale de la rupture. Pour comprendre la physique des forts séismes, il apparaît donc indispensable d’analyser conjointement les propriétés des failles rompues et les propriétés des séismes produitsI examine the relations between the properties of long-term geological faults and the properties of the large earthquakes these faults produce. I have gathered available seismological information on large historical earthquakes worldwide and mapped in detail, on satellite images, both the long-term fault and the rupture traces. The combined analysis of the data shows that: i) long-term faults have a number of generic properties (arrangement of overall fault networks, lateral segmentation of fault traces, form of cumulative slip distribution, etc); ii) large earthquakes also have generic properties (similarity of envelope shape of coseismic slip-length profiles, of decrease in rupture width along rupture length, of number of broken segments, of stress drop on broken segments, of relative distance between hypocenter and zone of maximum slip, etc); iii) the structural maturity of the faults is the tectonic property most impacting the behavior of large earthquakes. The maturity likely acts in reducing both the static friction and the geometric complexity of the fault plane. It partly governs the location of the earthquake initiation, the location and amplitude of the maximum coseismic slip, the direction of the coseismic slip decrease, the rupture propagation efficiency and speed, the number of major fault segments that are broken, and hence the rupture length and its overall stress drop. To understand the physics of earthquakes, it thus seems necessary to analyze jointly the tectonic properties of the broken faults and the seismological properties of the earthquakes
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Portefaix, Christophe. "Modélisation des signaux et des images par les attracteurs fractals de systèmes de fonctions itérées (IFS)." Angers, 2004. http://www.theses.fr/2004ANGE0026.
Full textAbstract:
Les systèmes de fonctions itérées (IFS) constituent des modèles fractals possédant des propriétés multiéchelles susceptibles de décrire de nombreux processus complexes. Un modèle d'IFS 1D minimal est utilisé pour en comprenbdre et en maîtriser les mécanismes. Notre étude a permis la modélisation de signaux avec un contrôle des moments géométriques, des coefficients de Fourier complexes ou réels, de la dimension fractale et de la continuité. Cette analyse systématique a ensuite été étendue à des modèles basiques d'IFS en 2 et 3 dimensions. Ces modèles ont également permis de décrire les modifications des propriétés de l'attracteur lorsqu'il est projeté. Toutes les propriétés démontrées dans cette étude améliorent la compréhension et les possibilités de contrôle de ces modèles d'IFS. Bien que s'agissant de modèles minimaux, ces modèles fractals montrent d'énormes potentialités d'applications dans des domaines très variés en signal imageRésumé en anglais
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Durang, Xavier. "Vieillissement dans les processus réaction-diffusion sans bilan détaillé." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10051/document.
Full textAbstract:
L'objectif du projet, intitulé "Vieillissement dans les processus réaction-diffusion sans bilan détaillé", est de mieux comprendre le comportement physique des systèmes avec un très grand nombre de degrés de liberté. En particulier, de tels systèmes peuvent bien montrer un comportement collectif avec de nouvelles qualités, qui ne sont pas présentes auprès des constituants individuels. C'est dans ce contexte que nous nous sommes intéressés au vieillissement. D'emblée, nous pourrions répondre que la seconde loi de la thermodynamique justifie le vieillissement, cependant cette loi seule ne permet pas de comprendre les processus sous-jacents responsables de ce phénomène. Dans ce but, nous nous sommes restreints dans un premier temps aux modèles exactement résolubles, dans l'espoir d'avoir des résultats analytiques qui pourront permettre une intuition physique correcte. Nous avons donc considéré dans ce travail les systèmes qui suivent une dynamique de type réaction-diffusion. Plus précisément, nous avons étudié les systèmes relaxant vers des états stationnaires hors-équilibre avec une dynamique ne satisfaisant pas le bilan détaillé. En effet, alors que le rapport fluctuation-dissipation est bien connu pour les systèmes avec bilan détaillé, il n'en est rien pour ces autres systèmes. Cette thèse se focalise sur deux modèles; le premier est le processus de contact bosonique avec une diffusion de type "vols de Lévy" permettant les sauts à longue portée, et le second est le processus coagulation-diffusion. Dans ces deux modèles, nous avons calculé les observables à deux temps, comme le corrélateur et la réponse, extrait les formes d'échelle et les exposants caractérisant le vieillissement. Nos résultats ont amené à proposer une généralisation du rapport fluctuation-dissipation dont l'applicabilité a été testée sur un grand nombre de modèles. Son interprétation physique reste une question ouverte pour de futures recherchesThe objective of the project, which title is "Ageing in reaction-diffusion processes without detailed balance", is to arrive at a better understanding of the physical behaviour of strongly interacting many-body systems. In particular, such systems can exhibit a collective behaviour with new qualities which are not present at the microscopic level. It is in this context that we focus on the ageing. As an answer, we could argue that the second law of the thermodynamics might be sufficient to justify the ageing. However, that law alone does not suffice if one wishes to understand more deeply the underlying processes responsible of these ageing phenomena. For this motive, we consider exactly solvable systems in order to obtain precise analytical results on very simple models which later on could help to form a correct physical intuition. A common type of this kind of system is particle-reaction models with reaction-diffusion dynamics. More precisely, we have studied intrinsically irreversible systems, whose dynamics does not satisfy detailed balance and which relax towards non-equilibrium stationary states. Indeed, while for systems that obey the detailed balance relations, the fluctuation-dissipation relationship is well known, that is no longer the case for more general systems. This thesis focuses on two different models; the first one is the bosonic contact process (and also the bosonic pair-contact process) with a long range transport of particules ("Lévy flights") and the second one is the coagulation-diffusion process. In both models, characteristic two-time observables such as the two-time correlations and responses are found exactly and their exact scaling forms are extracted, especially the values of the non-equilibrium exponents characterising ageing are found. Our results suggest a novel generalisation of the fluctuation-dissipation ratio whose applicability is tested in a large set of models. Its physical interpretation remains an open question for future research
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Decrouez, Geoffrey. "Génération de signaux multifractals possédant une structure de branchement sous-jacente." Phd thesis, Grenoble INPG, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00353827.
Full textAbstract:
La géométrie fractale, développée par Mandelbrot dans les années 70, a connu un essor considérable ces 20 dernières années. Dans cette thèse, je m'intéresse à la génération de signaux dits fractals et multifractals. J'étudie en particulier 2 modèles, dont leur point commun est leur structure d'arbre de branchement sous jacente.Le premier modèle est une généralisation des Systèmes de fonctions Itérés ou IFS, introduits par Hutchinson dans les années 80. Les IFS constituent un moyen simple et efficace pour produire des ensembles et des processus fractals en itérant un nombre fixed d'opérateurs. L'idée est d'autoriser un nombre aléatoire d'opérateurs aléatoires à chaque itération de l'algorithme. Nous donnons des conditions simples et faciles à vérifier sous lesquelles l'IFS admet un point fixe. Quelques propriétés du point fixe sont également étudiées. Le deuxième modèle, que nous appellons Multifractal Embedded Branching Process (MEBP), s'obtient à l'aide d'un changement de temps multifractal d'un processus à invariance d'échelle discrète, le processus EBP Canonique (CEBP). Nous donnons un algorithm efficace de simulation "on-line" de ces processus, permettant de générer X(n + 1) à partir de X(n) en O(log n) opérations. Nous obtenons également un borne supérieure pour le spectre multifractal du changement de temps et confirmons les résultats théoriques à l'aide de simulations. Les mouvements Browniens en temps multifractal sont des cas particuliers des processus MEBP, ce qui suggère une application potentielle des processus MEBP en finance. Enfin, nous proposons d'imiter un mouvement Brownien fractionnaire à l'aide d'un processus MEBP.
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Miled, Karim. "Effet de taille dans le béton léger de polystyrène expansé." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001820.
Full textAbstract:
Il a été observé expérimentalement, dans la littérature, que la résistance du béton léger de polystyrène, à densité égale, diminue sensiblement lorsqu'on augmente la taille Ø des inclusions légères. L'objectif de cette thèse est l'identification de l'origine physique ainsi que la modélisation de cet effet de taille. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié les mécanismes de rupture et l'effet de taille dans un béton léger modèle 2D où les billes de polystyrène sont remplacées par des trous de même taille distribués dans une matrice cimentaire homogène. Dans la deuxième partie de ce travail, une étude expérimentale a été conduite sur trois types de béton de polystyrène renfermant trois tailles différentes de billes et présentant des densités allant de 1200kg/m3 à 2000kg/m3. En outre, pour s'assurer que la taille du Volume Elémentaire Représentatif (VER) pour la résistance en compression du béton de polystyrène est atteinte, des éprouvettes homothétiques ont été testées. L'effet de la taille des hétérogénéités de la matrice (grains du sable) a été aussi étudié en testant trois types de matrice cimentaire. Les résultats de cette étude ont confirmé la présence d'un effet de taille, mais aussi une interaction antagoniste avec l'effet de la taille maximale lm des hétérogénéités de la matrice. Une démarche phénoménologique, basée sur l'analyse des mécanismes de ruine observés expérimentalement dans le béton de polystyrène a été suivie pour expliquer l'effet de taille et identifier la loi le régissant. Enfin, une étude numérique 2D de cet effet de taille a été conduite sur un réseau de barres, en se basant sur la théorie des équivalences.
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Roblin, Antoine. "Effets des collisions intermoléculaires sur les profils de diffusion Raman cohérente : application au diagnostic D.R.A.S.C. des milieux en réaction." Rouen, 1990. http://www.theses.fr/1990ROUES014.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente quelques problèmes liés au calcul théorique des spectres de diffusion Raman anti-Stokes cohérente, quand ceux-ci sont utilisés pour déterminer la température ou des concentrations d'espèces dans des milieux en réaction. La première partie est consacrée à l'étude théorique des effets des collisions intermoléculaires sur le profil spectral. Les formalismes semi-classiques de calcul des coefficients d'élargissement sont présentés, puis plusieurs modèles de relaxation rotationnelle, décrivant les transferts d'intensité entre différentes transitions optiques sont examinés. Enfin, les profils spectraux de différentes spectroscopies Raman cohérentes sont établis en prenant en compte les couplages par collision. Dans la seconde partie, cette étude formelles est appliquée aux trois molécules CO, CO2 et N2, présentés dans de nombreux systèmes en combustion. En premier lieu, les coefficients d'élargissement de CO autoperturbé et perturbé par N2 sont calculés entre 300 et 1500 k, puis la branche q froide de CO, rétrécie sous l'effet des collisions est calculée à l'aide du modèle M. E. G. Et comparée à des enregistrements D. R. A. S. C. Effectués à température ambiante. Ensuite, le spectre de la branche q 2#2 de CO2 (1285 cm##1) est calculé en prenant en compte les relaxations d'énergie rotationnelle et de phase vibrationnelle. Quelques applications aux mesures de concentration de CO2 dans un moteur à combustion interne sont présentées. Enfin, une méthode originale de calcul de spectres D. R. A. S. C. Est discutée et appliquée à la molécule de N2; celle-ci associe une technique de perturbations au calcul temporel de la susceptibilité non linéaire du troisième ordre
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Cailliez, Jonathan. "Contributions à la modélisation et la commande de capteurs de forces actifs pour la méso et micro-robotique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS278.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur le développement d’une instrumentation originale et présentant des performances au-delà de l’état de l’art pour la caractérisation et la mesure de forces aux petites échelles. Les travaux présentés couvrent la mesure d’une large gamme de forces mises en jeu en méso et micro-robotique, allant des forces intermoléculaires de l’ordre de quelques µN à des forces de l’ordre du Newton. Le point central réside dans le développement et la mise en œuvre de capteurs basés sur une technologie active particulièrement adaptée pour la caractérisation de forces à gradient variable grâce à une raideur du capteur quasi-infinie en boucle fermée. Trois contributions principales ont été apportées. Sur le plan méthodologique, une nouvelle approche de commande hybride robuste basée sur un placement de structures propre a été proposée et validée expérimentalement dans le cadre de la caractérisation robuste de force d’interaction intermoléculaires en utilisant un microscope à force atomique (AFM). Cette caractérisation a permis de définir les bases du cahier des charges pour la conception et la commande de capteurs actifs mieux a même de caractériser finement les zones instables dans lesquelles les gradients de force sont importants. La seconde contribution réside dans le développement, la conception, la commande et la mise en œuvre d’un capteur actif original de type MEMS (Microsystème électromécanique) ayant la particularité de posséder une caractéristique électromécanique linéaire sur l’ensemble de sa plage de mesure, i.e. +- 20 µN, avec une bande passante supérieure à 2kHz. La troisième contribution réside dans la proposition d’une nouvelle architecture pour la mesure active de forces sur des plages allant du mN au N basée sur un actionnement magnétique et un palier d'air. Ce capteur a été mis œuvre pour la mesure de force magnétique présentant des zones instables lorsque la distance entre la pointe du capteur et l’échantillon magnétique est inférieur à un certain seuil. Les perspectives de cette thèse sont nombreuses en science des matériaux, en biologique et plus généralement en physique. Elle ouvre une nouvelle voie dans la recherche scientifique en microscopie à force atomique activeThis thesis focuses on the development of an original instrumentation, with performances beyond the state of the art, for the characterization and the measurement of forces at the small scales. The work covers the measurement of a wide range of forces involved in meso and micro-robotics, from intermolecular forces of the order of a few µN to forces at the Newton level. The focus lies in the development and implementation of sensors based on an active technology particularly adapted for the characterization of forces with a variable gradient thanks to a quasi-infinite sensor stiffness in closed loop. Three main contributions have been made. On the methodological aspect, a new robust hybrid control approach based on Eigen structure assignment has been proposed and experimentally validated for the robust characterization of intermolecular interaction forces using an Atomic Force Microscope (AFM). This characterization has allowed defining the basis of the specifications for the design and the control of active sensors better suited to finely characterize unstable areas in which the force gradients are important. The second contribution lies in the development, design, control and implementation of an original MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) type active sensor with the particularity of having a linear electromechanical characteristic over its entire measurement range, i.e. +- 20 µN, with a bandwidth greater than 2kHz. The third contribution lies in the proposition of a new architecture for the active measurement of forces over ranges from mN to N based on a magnetic actuation and an air bearing. This sensor has been implemented for the measurement of magnetic forces with unstable areas when the distance between the sensor tip and the magnetic sample is below a certain threshold. The perspectives to this thesis are numerous in materials science, biology and more generally in physics. It particularly opens a new path in scientific research related to active AFM
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Duvernet, Laurent. "Analyse statistique des processus de marche aléatoire multifractale." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00567397.
Full textAbstract:
On étudie certaines propriétés d'une classe de processus aléatoires réels à temps continu, les marches aléatoires multifractales. Une particularité remarquable de ces processus tient en leur propriété d'autosimilarité : la loi du processus à petite échelle est identique à celle à grande échelle moyennant un facteur aléatoire multiplicatif indépendant du processus. La première partie de la thèse se consacre à la question de la convergence du moment empirique de l'accroissement du processus dans une asymptotique assez générale, où le pas de l'accroissement peut tendre vers zéro en même temps que l'horizon d'observation tend vers l'infini. La deuxième partie propose une famille de tests non-paramétriques qui distinguent entre marches aléatoires multifractales et semi-martingales d'Itô. Après avoir montré la consistance de ces tests, on étudie leur comportement sur des données simulées. On construit dans la troisième partie un processus de marche aléatoire multifractale asymétrique tel que l'accroissement passé soit négativement corrélé avec le carré de l'accroissement futur. Ce type d'effet levier est notamment observé sur les prix d'actions et d'indices financiers. On compare les propriétés empiriques du processus obtenu avec des données réelles. La quatrième partie concerne l'estimation des paramètres du processus. On commence par montrer que sous certaines conditions, deux des trois paramètres ne peuvent être estimés. On étudie ensuite les performances théoriques et empiriques de différents estimateurs du troisième paramètre, le coefficient d'intermittence, dans un cas gaussien
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Ghannoum, Maria. "Effets des hétérogénéités du béton sur le comportement mécanique des structures à plusieurs échelles." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI035/document.
Full textAbstract:
Cette thèse contribue à la modélisation de la variabilité spatiale de la résistance à la traction des structures en béton, à différentes échelles, et son influence sur la fissuration du béton. En particulier, une loi d'effet d'échelle et des champs aléatoires sont utilisés à l'aide de deux approches:D'une part, une approche analytique probabiliste de la méthode Weakest Linkand Localization (WL2) est proposée. Cette méthode estime la distribution de la résistance à la traction, à différentes échelles, en tenant compte des redistributions des contraintes autour du point le plus faible. Cela dépend d'une longueur d'échelle, dont l'identification est discutée. Cette longueur d'échelle explique le caractère aléatoire de la résistance à la traction du béton.D'autre part, une autre contribution de cette thèse est le développement d'une méthode Élément Fini Stochastique (EFS), utilisée pour modéliser l'effet d'échelle et la variabilité spatiale de la résistance à la traction. La méthode consiste d'abord à définir un champ aléatoire, en utilisant la résistance à la traction réduite estimée à partir de l'approche analytique de WL2. Ensuite, des réalisations de champs aléatoires autocorrélées discrétisées sont générées. En outre, le choix des paramètres d'autocorrélations, utilisés pour définir les champs aléatoires, est discuté.L'applicabilité des deux méthodes est évaluée à l'aide de différentes séries expérimentales présentant des effets d'échelle particulièrement statistique. En outre, la méthode EFS est utilisée pour compléter le modèle EF simplifié de la maquette d'enceinte à double paroi VeRCoRs (échelle 1/3). Les incertitudes sur la résistance à la traction, à cette échelle, sont modélisées à l'aide d'un champ aléatoire autocorrelé indépendant à chaque levée. La propagation des incertitudes, à l'état initial, montre sa pertinence dans l'estimation des positions de fissuresThis thesis is a contribution to the modeling of the spatial variability of tensile strength of concrete structures, at different scales, and its influence on concrete cracking pattern. Particularly, a size effect law and random fields are used through two approaches:On the one hand, an analytical probabilistic approach of the Weakest Link and Localization (WL2) method is proposed. This method estimates the distribution of the tensile strength, at different scales, accounting for the stress redistributions around the weakest point.It depends on a scale length, whose identification is discussed. This scale length accounts for spatial randomness of the concrete tensile strengthOn the other hand, another contribution of this thesis is the development of a Stochastic Finite Element (SFE) method, used to model both size effect and the spatial variability of the tensile strength. The method consists first on defining a random field, using the mean tensile strength estimated from the analytical approach of WL2. Then, discretized autocorrelated random field realizations are generated. Moreover, the choice of autocorrelation parameters, used to define the random fields, is discussed.The applicability of both methods is evaluated using various experimental series exhibiting particularly statistical size effect. Furthermore, the SFE method is used to complete the simplified FE model of a 1/3 mock-up of a double-wall containment building. The uncertainties on the tensile strength, at this scale, are modeled using independent autocorrelated random field at each scale. Uncertainties propagation, at initial state, shows its pertinence in the estimation of crack positions
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Samet, Mariem. "Étude théorique et expérimentale des effets de la polarisation interfaciale dans les spectres diélectrique des matériaux composites multiphasiques." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10134.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse se situe dans le concept général de contrôler, améliorer et optimiser la performance électrique des matériaux composites par l'analyse systématique de la réponse diélectrique globale des matériaux composites pour différentes morphologies. Pour mener à des informations complètes, une corrélation entre trois approches indépendants a été réalisée: des simulations numériques, des calculs analytiques et des mesures diélectriques (spectromètre diélectrique de type Novo-contrôle). D'abord on a établie des lois d'échelles et la contribution originale de cette thèse est de réussir à mettre des lois d'échelle universelle pour la réponse diélectrique globales des matériaux composites qui sont censés de servir à la base pour les actuelles et futures études sur les propriétés électriques et diélectriques des matériaux composites. Comme application, ces lois d'échelles que nous avons dérivées nous ont permis de développer des applications, tel que la conception des matériaux multicouches à haute permittivité et faible pertes diélectriques au service des applications dans des domaines de stockage d'énergie, en ajustant les valeurs de conductivité et les fractions de volume des phases constituantes. Cet approche a été menée sur des composites en structure bicouches constitués d'une superposition de couches de polymères ayant des conductivités différentes. Et en plus, ces lois d'échelles ont été à la base pour la découverte pour la première fois, d'un critère de discrimination entre deux types différent de polarisation électriques: la polarisation interfaciale de type MWS et la polarisation d'électrode. Aussi, on a dérivé une nouvelle formule qui est valable à la fois pour la polarisation d'électrode et les effets de la polarisation interfaciale. Elle permet non seulement d'estimer l'épaisseur des couches interfaciales formées à l'électrode en raison des effets de polarisation mais aussi à développer une nouvelle méthode de mesure de la conductivité des matériaux sans contact direct qui a servi pour des mesures couplées diélectrique – mécaniqueThis research is significant in that it not only develops a generalized approach for modeling the electrical properties of multiphase composite materials but also introduces novel experimental applications in the domain of dielectric properties of composite materials. In order to get complete information: numerical simulations, analytical calculations and dielectric measurements by means of Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) were carried out in this study. First, we derived the scaling laws through a systematically study of global dielectric response of composite materials with different morphology and the original contribution of this thesis is to succeed to derive a universal scaling laws for the global dielectric response of composite materials. Based on these scaling laws three achievements are taken place: designing layered polymer materials with high values of permittivity and low dielectric losses, by adjusting the values of conductivity and the volume fraction of the constituent phases. Also, we discover a new discrimination criterion for electrical polarizations at external and internal interfaces: electrode polarization vs. (MWS) interfacial polarization effects in dielectric spectra of materials. This work opens the general perspective of finding discrimination criteria for different types of electrical polarization, which will represent a useful tool in disseminating the nature of different contributions appearing in the dielectric spectra of materials. Based on our analysis, we derive a new formula. This formula is valid for both electrode polarization and interfacial polarization effects. It allows one to determine the conductivity value from the frequency position of the Maxwell-Wagner-Sillars peak. Measurements of the conductivity values of samples without a direct contact are done. An excellent agreement between experiment and calculations is obtained. This results offer the opportunity to develop a new coupled electrical-mechanical approach, by electrical measurements performed during mechanical stretching
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Erignoux, Clément. "Limite hydrodynamique pour un dynamique sur réseau de particules actives." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX011/document.
Full textAbstract:
L'étude des dynamiques collectives, observables chez de nombreuses espèces animales, a motivé dans les dernières décennies un champ de recherche actif et transdisciplinaire. De tels comportements sont souvent modélisés par de la matière active, c'est-à-dire par des modèles dans lesquels chaque individu est caractérisé par une vitesse propre qui tend à s'aligner avec celle de ses voisins.Dans un modèle fondateur proposé par Vicsek et al., ainsi que dans de nombreux modèles de matière active liés à ce dernier, une transition de phase entre un comportement chaotique à forte température, et un comportement global et cohérent à faible température, a été observée. De nombreuses preuves numériques de telles transitions de phase ont été obtenues dans le cadre des dynamiques collectives. D'un point de vue mathématique, toutefois, ces systèmes actifs sont encore mal compris. Plusieurs résultats ont été obtenus récemment sous une approximation de champ moyen, mais il n'y a encore à ce jour que peu d'études mathématiques de modèles actifs faisant intervenir des interactions purement microscopiques.Dans ce manuscrit, nous décrivons un système de particules actives sur réseau interagissant localement pour aligner leurs vitesses. L'objet de cette thèse est l'obtention rigoureuse, à l'aide du formalisme des limites hydrodynamiques pour les gaz sur réseau, de la limite macroscopique de ce système hors-équilibre, qui pose de nombreuses difficultés techniques et théoriquesCollective dynamics can be observed among many animal species, and have given rise in the last decades to an active and interdisciplinary field of study. Such behaviors are usually modeled by active matter, in which each individual is self-driven and tends to align its velocity with that of its neighbors.In a classical model introduced by Vicsek & al., as well as in numerous related active matter models, a phase transition between chaotic behavior at high temperature and global order at low temperature can be observed. Even though ample evidence of these phase transitions has been obtained for collective dynamics, from a mathematical standpoint, such active systems are not fully understood yet. Some progress has been achieved in the recent years under an assumption of mean-field interactions, however to this day, few rigorous results have been obtained for models involving purely local interactions.In this manuscript, we describe a lattice active particle system interacting locally to align their velocities. This thesis aims at rigorously obtaining, using the formalism developed for hydrodynamic limits of lattice gases, the scaling limit of this out-of-equilibrium system, for which numerous technical and theoretical difficulties arise
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Mallick, Nicolas. "Exemples d'invariance d'échelle dans la fracture des matériaux fragiles désordonnés." Lyon, Ecole normale supérieure, 2010. http://www.theses.fr/2010ENSL0560.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat a pour but la caractérisation et la compréhension des phénomènes d'invariance d'échelle dans la fracture des matériaux fragiles désordonnés, qui se retrouvent aussi bien dans les séismes que dans la fracture en laboratoire. Ce travail s'appuie sur deux situations expérimentales différentes, l'indentation statique du verre et la rupture sous-critique en traction du papier. Dans la première situation, la dynamique de la fracture par indentation est suivie par émissions acoustiques, ce qui permet de mettre à jour les invariances d'échelles dans les distributions statistiques des grandeurs associées aux microfractures, qui sont des lois de puissance. En particulier, on retrouve une dynamique en loi d'Omori pour la dynamique, comme dans une étude récente dans le saphir à 10mK. L'influence de la température est également mise en évidence. Une modélisation basée sur un réseau de fibres aléatoires est proposée pour interpréter les résultats obtenus, avec un mécanisme basé sur l'activation thermique. Dans un second temps, les lois d'échelles caractérisant la morphologie des fronts de rupture du papier sont analysées. On montre expérimentalement que le régime de croissance de la fissure influe sur l'exposant de rugosité et que les fronts peuvent être considérés comme des structures multifractales. Dans les deux cas, ce travail bénéficie de l'apport d'outils récents de traitement du signal permettant d'une part de mieux détecter les émissions acoustiques, et d'autre part de caractériser de manière robuste et précise les lois d'échellesThe aim of this thesis is to characterize and understand the scale invariances in the fracture of brittle disordered materials, exhibited by both earthquakes series and fracture experiments in laboratory. In this thesis, two differents experimental situations are studied, the statical indentation of glass and the sub-critical rupture of paper in a creep experiment. In the first situation, the indentation crack dynamic is followed by acoustic emissions, and the statistical distributions of physical quantities associated with the microcracks are found to be power laws, wich indicates scale invariances. In particular, the dynamic follows an Omori law, as shown in a recent study in sapphire at 10mK. The influence of temperature is also shown. A modelisation, based on disordered fiber bundle is proposed and explains qualitatively the observations, with a thermal activation mechanism. In the second situation, the scaling laws wich characterize the morphology of the crack fronts in paper are analysed. We show experimentaly that the growth regime influences the roughness exponent and that the fronts can be considered as multifractal structures. In both situations, recent signal processing tools are implemented. This allows to improve the detection of acoustic emissions and to precisely and rigorously characterize the scaling laws