Dissertations / Theses: 'Méthode DIM'

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Tenanguena, Nongni Fresnelle. "Modélisation de la formation des ions moléculaires dans les plasmas froids de gaz rares." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSES080.

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Abstract:

Les ions moléculaires, en particulier les ions dimères de gaz rares, ont une influence très importante sur le comportement des plasmas de gaz rares utilisés dans de nombreux domaines. Par conséquent, l'analyse et la compréhension de leur formation sont d'une grande importance pour la modélisation macroscopique de ces plasmas. L'objectif principal de ce travail est de calculer les constantes de réaction de formation des dimères dans les plasmas froids utilisant des gaz rares comme porteurs sur une large gamme de champs électriques réduits. Pour ce faire, nous avons utilisé des données mésoscopiques (sections efficaces) obtenues à partir de données microscopiques (potentiels d'interaction) pour l'argon afin de fournir des constantes de réaction pour la formation d'Ar_2^+. En outre, pour effectuer nos calculs, nous avons pris en compte les six états électroniques des ions Ar_2^+. Ces six états électroniques sont classés dans deux états de structure fine de l'ion atomique, l'état fondamental (_ ^2)P_(3/2) et l'état excité (_ ^2)P_(1/2). Une approche de trajectoire quasi-classique basée sur l'approche dynamique nonadiabatique du champ moyen et le modèle Diatomics In Molecules (DIM) des interactions des collisions complexes utilisés dans les études précédentes pour calculer les sections efficaces de collision ont été utilisés dans le présent travail. Ces sections efficaces de collision alimenteront un code Monte Carlo adapté et optimisé pour le calcul de données auxiliaires telles que les distributions d'énergie de collision qui sont importantes pour fournir des constantes de réactions de recombinaison ternaire thermiques moyennées des états fondamental et excité de l'ion dimère. Les constantes de réaction de recombinaison ternaire ainsi calculées sont comparées aux mesures expérimentales et théoriques disponibles dans la littérature. Les résultats que nous avons obtenus sont proches de ces valeurs expérimentales et théoriques pour des valeurs sélectionnées de champs électriques réduits, E/N = 1, 50 et 100 Td, dans les conditions standard de température T = 300 K et de pression P = 10^5 Pa. Ainsi, ces résultats devraient être utiles pour régler les générateurs de plasma froid pour des applications spécifiques
Molecular ions, in particular, dimeric rare-gas ions have a very important influence on the behavior of rare gas plasmas used in multiple fields. Therefore, the analysis and understanding of their formation are of great importance for the macroscopic modeling of these plasmas. The main objective of this work is to perform calculations of the rate constants of dimers ion formation in cold plasmas using rare gases as carriers over a wide range of reduced electric fields. To do so we have used mesoscopic data (cross sections) obtained from microscopic data (interaction potentials) for argon to provide reaction rate constants of the formation of Ar_2^+. Further, to perform our calculations we have considered all six lowest-lying electronic states of the Ar_2^+ ions. These six electronic states are classified in two fine structure states of the atomic ion, the ground state (_ ^2)P_(3/2) and the excited state(_ ^2)P_(1/2). A quasi-classical trajectory approach based on the nonadiabatic mean-field dynamics approach and Diatomics In Molecules (DIM) model of the interactions in collision complexes used in preceding studies to calculate the collision cross sections that we will use in the present work. These collision cross sections will feed a Monte Carlo code adapted and optimized for the calculation of auxiliary data such as collision energy distributions which are important to provide averaged, thermal ternary recombination rate constants of ground and excite states of the dimer ion. The ternary recombination rate constants calculated in this way are compared with the experimental measurements and theoretical available in the literature. The results we have obtained, are close to these experimental and theoretical values for selected values of reduced electric fields, E/N = 1, 50, and 100 Td, with standard conditions of temperature T = 300 K and pressure P = 10^5 Pa. Thus, these results are expected to be helpful in tuning cold plasma generators for specific applications

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Tsopela, Alexandra. "Modélisation hydromécanique de la réactivation de faille par la méthode des éléments discrets." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI046/document.

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Abstract:

Les failles dans la croûte supérieure sont des zones de déformation localisées capables de conduire des fluides sur de longues distances. L'estimation de la perméabilité des zones de failles et de leurs propriétés hydromécaniques est cruciale dans nombreux domaines de recherche et applications industrielles. Dans l'industrie pétrolière, et plus particulièrement dans les applications d'exploration et de production, l'intégrité de l'étanchéité des failles doit être évaluée pour la détection des pièges à hydrocarbures. Il existe déjà des approches permettant d'estimer la capacité de scellement latéral d'une faille à partir de la teneur en argile des couches (par exemple le Shale Gouge Ratio). Pourtant, les conditions dans lesquelles la faille se comporte comme un conduit le long de sa structure ne sont pas encore suffisamment contraintes. Dans ce contexte, la géomécanique peut apporter un éclairage complémentaire sur les paramétres qui contrôlent le comportement hydrodynamique de la faille. Ces paramètres comprennent le champ de contraintes, la pression du fluide, l'orientation des structures de la zone de faille et les propriétés des matériaux. Des expériences d'injection à une échelle décamétrique ont été réalisées dans une zone de faille située dans le site expérimental de Tournemire, dans le sud de la France, au cours desquelles la pression et le débit du fluide, la déformation du massif, la sismicité ont été suivis. Sur la base des observations issues de ces expériences, une étude numérique a été réalisée pour explorer l'évolution de la perméabilité etétablir le lien avec la réponse hydromécanique de la faille ainsi que la sismicité induite. Les comportements des failles secondaires, les fractures de la zone endommagée ainsi que la roche encaissante ont été modélisés numériquement en utilisant la méthode des éléments discrets. La modélisation des essais expérimentaux et l'analyse des modèles génériques utilisés pour les études paramétriques ont mis en évidence le rôle majeur des conditions de contrainte in situ. L'effet combiné de la contrainte et de l'orientation des structures de la faille détermine en premier lieu la nature de la réactivation selon le concept de l'état de contrainte critique de la faille décrit dans la littérature. Pour des conditions de contrainte et des éléments structuraux donnés, il a été démontré que selon le niveau de pression du fluide, la faille offre trois gammes différentes de perméabilité : i) perméabilité équivalente à la perméabilité de la formation, ii) 2 à 4 ordres de grandeur plus élevés et iii) plus de 4 ordres de grandeur plus élevés. Alors que pour les deux cas extrêmes, la faille est caractérisée comme étant hydromécaniquement active ou inactive, le second cas est principalement contrôlé par des mécanismes de chenalisation du fluide favorisés par des hétérogénéités aussi bien à l'échelle d'une seule fracture ou qu'à l'échelle du réseau de fractures. Les changements dans les propriétés hydrauliques sont dans certains cas détectés par la sismicité induite lors de l'injection en supposant que la sismicité est l'effet direct de la propagation du fluide, de l'augmentation de la pression du fluide et de la chute de la contrainte effective. Néanmoins, les mécanismes à l'origine de la sismicité induite par injection sont encore peu connus. A partir des résultats expérimentaux du site de Tournemire, le rôle de la diffusivité hydraulique des structures de la faille a été exploré sur la sismicité observée dans le cadre d'une analyse hydro-mécanique. Les résultats indiquent que la microsismicité induite était probablement liée à des perturbations de contrainte résultantes d'une déformation asismique importante plutôt que de la propagation de fluides à travers des structures hydrauliquement connectées
Faults in the Earth crust are localized zones of deformation which can drive fluids over long distances. Estimating the permeability of fault zones and their hydro-mechanical properties is crucial in a wide range of fields of research and industrial applications. In the petroleum industry, and more specifically in exploration and production applications, the seal integrity of faults in low permeability formations (e.g. shale) needs to be evaluated for the detection of hydrocarbon traps. There already exist approaches able to sufficiently estimate the "side-sealing" capacity of a fault based on the clay or shale content of the layers (e.g. Shale Gouge Ratio). Nevertheless, the conditions under which the fault acts as a drain along its structure are still not properly constrained. In this context, the response of the fault is directly controlled by a number of factors that can be better approached from a geomechanics point of view. These factors include the stress field, the fluid pressure, the orientation of the fault-related structures and the material properties. Meso-scale field injection experiments were carried out inside a fault zone located in the Tournemire massif at the South of France during which the fluid pressure, the deformation, the seismicity and the flow rate were monitored. Based on the Tournemire experiments and field observations, a numerical study was performed exploring the evolution of the permeability and how it is related to the fault hydro-mechanical reactivation and potentially to the induced seismicity. Fault-related structures such as subsidiary faults or fractures that were targeted during the experiments together with the surrounding intact rock, were modeled using the Discrete Element method. Modeling of the experimental tests and the analysis of generic models used to perform parametric studies highlighted the primary role of the in-situ stress conditions. The combined effect of stress and orientation of the fault structures determine in the first place the nature of the reactivation according to the critically stressed fault concept reported in the literature. For given stress conditions and structural features, it was shown that depending on the fluid pressure level, the fault offers three different ranges of permeability: i) permeability that is equivalent to the formation's permeability, ii) 2 to 4 orders of magnitude higher and iii) more than 4 orders of magnitude higher. While for the two extreme cases the fault is characterized as hydro-mechanically inactive or active, the second case is mostly controlled by fluid channeling mechanisms promoted by heterogeneities at the scale of a single fracture or at the scale of the fracture network. Changes in the hydraulic properties are in some cases detected by the seismicity triggered during the injection under the assumption that the seismicity is the direct effect of fluid propagation, fluid pressure increase and effective stress drop.However, the mechanisms behind the injection induced seismicity are still poorly understood. Using experimental results from the Tournemire site, the role of the hydraulic diffusivity of the fault-related structures was explored on the recorded seismicity in the framework of a hydro-mechanical analysis. The results suggest that the induced microseismicity was possibly related to stress perturbations caused by a significant aseismic deformation rather than fluid propagation through hydraulically connected structures

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Gibaud, Robin. "Application de la méthode des éléments discrets aux déformations finies inélastiques dans les multi-matériaux." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI086/document.

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Abstract:

Le formage de matériaux multiphasés comprend des mécanismes complexes en lien avec la rhéologie,la morphologie et la topologie des phases.Du point de vue numérique,la modélisation de ces phénomènes en résolvant les équations aux dérivées partielles (EDP) décrivant le comportement continu des phases n'est pas trivial.En effet,de nombreuses discontinuités associées aux phases se déplacent et peuvent interagir.Ces phénomènes peuvent être conceptuellement déclicats à intégrer au modèlecontinu et coûteux en termes de calcul.Dans cette thèse,la méthode des éléments discrets (DEM) est utilisée pour modéliser phénoménologiquement les déformations finies inélastiques dans les multi-matériaux.Les lois d'interactions attractive-répulsive sont imposées à des particules fictives,dont les ré-arrangements collectifs modélisent les déformations irréversibles de milieux continus.Le comportement numérique des empilements de particules est choisi pourreproduire des traits caractéristiques de la viscoplasticité parfaite etisochore:contrainte d'écoulement,sensibilité à la vitesse de déformation,conservation du volume.Les résultats d'essais de compression de bi-matériaux simples,simulés avec la DEM,sont comparés à la méthode des éléments finis (FEM) et sont en bon accord.Le modèle est entendu pour pouvoir supporter des sollicitations de traction.Une méthode de détection de contacts et d'auto-contacts d'objets physiques estproposée,basée sur l'approximation locale des surfaces libres.Les capacités de la méthodologie globale sont testées sur des mésostructurescomplexes,obtenues par tomographie aux rayons X.La compression à chaud d'un composite métallique dense est modélisée.La co-déformation peut être observées à l'échelle spatiale des phases.Deux cas de matériaux ``poreux'' sont considérés.Premièrement la simulation de la compression puis traction d'alliagesd'aluminium présentant des pores.Ces pores proviennent du coulage du matériau,leur fermeture et ré-ouverture mécanique est modélisée,y compris la coalescence à grande déformation.Deuxièmement la simulation de la compression de mousse métallique de faibledensité.Typiquement utilisée dans le but d'absorber de l'énergie mécanique,la compression jusqu'à densification provoque de nombreuses interactions entreles bras de matière
Forming of multiphase materials involves complex mechanisms linked with therheology,morphology and topology of the phases.From a numerical point of view,modeling such phenomena by solving the partial differential equation (PDE) system accounting for thecontinuous behavior of the phases can be challenging.The description of the motion and the interaction of numerous discontinuities,associated with the phases,can be conceptually delicate and computationally costly.In this PhD,the discrete element method (DEM) is used to phenomenologically model finite inelastic strain inmulti-materials.This framework,natively suited for discrete phenomena,allows a flexible handling of morphological and topological changes.Ad hoc attractive-repulsive interaction laws are designed betweenfictitious particles,collectively rearranging to model irreversible strain in continuous media.The numerical behavior of a packing of particles can be tuned to mimic keyfeatures of isochoric perfect viscoplasticity:flow stress, strain rate sensitivity, volume conservation.The results for compression tests of simple bi-material configurations,simulated with the DEM,are compared to the finite element method (FEM) and show good agreement.The model is extended to cope with tensile loads.A method for the detection of contact and self-contact events of physicalobjects is proposed,based on a local approximation of the free surfaces.The potential of the general methodology is tested on complex mesostructuresobtained by X-ray tomography.The high temperature compression of a dense metallic composite is modeled.The co-deformation can be observed at the length scale of the phases.Two cases of ``porous'' material are considered.Firstly,the simulation of the compression and the tension of aluminum alloys with poresis investigated.These pores stem from the casting of the material,their closure and re-opening is modeled,including the potential coalescence occurring at large strain.Secondly,the compression of a metallic foam,with low relative density,is modeled.Typically used in energy absorption applications,the compression up to densification involves numerous interactions between thearms

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Radi, Kaoutar. "Matériaux bioinspirés : Optimisation du comportement mécanique en utilisant la méthode des éléments discrets." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI066/document.

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Abstract:

Les matériaux naturels tels que l'os et la nacre d’ormeau sont constitués de blocs de construction relativement faibles et présentent pourtant souvent des combinaisons remarquables de rigidité, de résistance à la rupture et de ténacité. Ces performances sont dues en grande partie à leurs architectures de brique et de mortier. De nombreux efforts sont consacrés à la duplication de ces principes dans les matériaux synthétiques. Toutefois, les progrès sont en grande partie basés sur des approches empiriques, qui prennent beaucoup de temps et ne garantissent pas la réalisation optimale.La modélisation est une alternative attrayante pour guider la conception et les voies de traitement de ces matériaux. Dans ce travail, nous développons un modèle numérique basé sur la méthode des éléments discrets (DEM) pour comprendre les mécanismes de renforcement et optimiser les propriétés mécaniques des matériaux de type nacre en fonction de leurs paramètres microstructurales. Le modèle suit l’évolution de la fissure, prend en compte de différents mécanismes de renforcement et évalue quantitativement la rigidité, la résistance à la rupture et la ténacité. Une approche intéressante, basée sur l'imagerie EBSD, est présentée pour modéliser le matériau réel et ses différentes variations microstructurales. Les résultats sont ensuite combinés pour fournir des directives de conception pour les composites synthétiques de type brique et mortier comprenant uniquement des constituants fragiles
Natural materials such as bone and the nacre of some seashells are made of relatively weak building blocks and yet often exhibit remarkable combinations of stiffness, strength, and toughness. Such performances are due in large part to their brick and mortar architectures. Many efforts are devoted to translate these design principles into synthetic materials. However, much of the progress is based on trial-and-error approaches, which are time consuming and do not guarantee that an optimum is achieved.Modeling is an appealing alternative to guide the design and processing routes of such materials. In this work, we develop a numerical model based on Discrete Element Method (DEM) to understand the reinforcement mechanisms and optimize the mechanical properties of nacre-like materials based on their microstructural parameters. The model follows the crack propagation, accounts for different reinforcement mechanisms, and quantitatively assess stiffness, strength, and toughness. An interesting approach, based on EBSD imaging, is presented to model the real material and its different microstructural variations. Results are then combined to provide design guidelines for synthetic brick-and-mortar composites comprising with only brittle constituents

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Jeune, Francois. "Dia : le déplacement dans la peinture comme méthode." Paris 1, 2004. http://www.theses.fr/2004PA010569.

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Abstract:

Le Corpus de cette recherche en Arts Plastiques est une série de deux cent trois peintures, titrée DIA, traversée (DIA : à travers) qui s'est déroulée sur neuf années de 1991 à 2000. Un diagramme a été établi pour faire apparaître les déplacements dans la série. Le déplacement physique dans l'espace, le voyage des peintres, a été abordé dans une géographie artistique. Le déplacement dans le temps des structures visuelles et mentales dans l'image, a été traité dans l'histoire de l'art par confrontation avec d'autres oeuvres, notamment l'atelier rouge de Matisse en 1911. Au concept de mise en abyme, proposé par Gide et mis en oeuvre dans la série DIA par le procédé du tableau dans le tableau s'est substitué progressivement dans l'analyse le mode nouveau d'une sortie de l'abyme; une image accueillant le spectateur à l'avant d'elle-même. Ce changement s'est accompli par le travail du négatif - Diabole - dont on a montré le rôle productif en Art. La conclusion situe la méthode entre condensation et déplacement, métaphore et métonymie.

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Remy, Laurent. "Mise en place d'une nouvelle méthode de conception orientée DFM." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00524319.

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Abstract:

La première partie du manuscrit présente un état de l'art des différentes visions du DFM au sein du processus de conception industriel. Une nouvelle méthode de conception orientée DFM baptisée le DFM² est définie, se basant principalement sur l'intensification des interactions entre la conception et la fabrication. L'étape de conception de cellules se place au coeur de ces interactions afin d'appliquer les améliorations DFM en amont de la conception du circuit. La suite de l'étude présente des résultats visant à s'affranchir de la variabilité observée lors de la fabrication, concernant des domaines comme la planéité ou la lithographie à la fois pour le FEOL et le BEOL. Une étude statistique sur l'étape de métallisation est ensuite proposée, visant à modéliser l'impact de la géométrie du motif des dispositifs de remplissage métalliques sur les performances électriques des circuits. Les résultats permettent de définir de nouvelles conditions de simulation afin de prendre en compte cet effet dès la conception des cellules. Enfin, un outil d'aide à la conception de cellules (DUTY) est proposé. Son objectif est en premier lieu d'accompagner les concepteurs dans la mise en place du DFM² en leur proposant des améliorations DFM basées principalement sur les résultats obtenus précédemment. De plus, son but à long terme est de corréler les modifications DFM réalisées avec les améliorations de rendement attendues.

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Remy, Laurent. "Mise en place d'une nouvelle méthode de conception orientée DFM." Phd thesis, Aix-Marseille 1, 2010. https://theses.hal.science/tel-00524319.

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Abstract:

La première partie de manuscrit présente un état de l’art des différentes visions du DFM au sein du processus de conception industriel. Une nouvelle méthode de conception orientée DFM baptisée le DFM² est définie, se basant principalement sur l’intensification des interactions entre la conception et la fabrication. L’étape de conception de cellules se place au coeur de ces interactions afin d’appliquer les améliorations DFM en amont de la conception du circuit. La suite de l’étude présente des résultats visant à s’affranchir de la variabilité observée lors de la fabrication, concernant des domaines comme la planéité ou la lithographie à la fois pour le FEOL et le BEOL. Une étude statistique sur l’étape de métallisation est ensuite proposée, visant à modéliser l’impact de la géométrie du motif des dispositifs de remplissage métalliques sur les performances électriques des circuits. Les résultats permettent de définir de nouvelles conditions de simulation afin de prendre en compte cet effet dès la conception des cellules. Enfin, un outil d’aide à la conception de cellules (DUTY) est proposé. Son objectif est en premier lieu d’accompagner les concepteurs dans la mise en place du DFM² en leur proposant des améliorations DFM basées principalement sur les résultats obtenus précédemment. De plus, son but à long terme est de corréler les modifications DFM réalisées avec les améliorations de rendement attendues
The first part of this thesis presents a state of the art of different DFM approaches in the industrial production flow. A new DFM design methodology is defined. It is called DFM², and it is mainly based on the intensification of interactions between design and process. The cell design is the center of these interactions in order to apply DFM optimizations before the circuit conception. The following of the study presents results about the decrease of the design dependence versus process variations in many domains, such as planarity or lithography for both FEOL and BEOL. A statistical study about the metallization step is then proposed, in order to model the impact of metal filling patterns on electrical performances of circuits. The results obtained allow defining new simulations corners in order to take into account this effect at the cell design step. Finally, an aided-cell design tool (DUTY) is proposed. Its goal is to help designers to adopt DFM² methodology by proposing DFM optimizations, mainly based on previous obtained results. Furthermore, the goal of DUTY is to correlate DFM modifications with yield optimization

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Antoni, Rodolphe. "Optimisation des mesures d'interrogation neutronique active par couplage d'une méthode de correction des effets de matrice." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY014.

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Abstract:

La masse fissile dans les fûts de déchets radioactifs remplis de résidus métalliques compactés (coques et embouts des combustibles usés) produits à l'usine de retraitement de La Hague est mesurée par interrogation neutronique active, sut l'atelier de compactage de coques et embouts (ACC). Dans le futur, des déchets anciens de cette nature mélangés à des résines échangeuses d'ions seront traités dans cette installation. Ces résines ont pour effet d'augmenter la propriété de modération des neutrons dans la matrice du fût, en comparaison des déchets mesurés actuellement. Dans ce contexte, une méthode de correction des effets de matrice basée sur l'utilisation de la mesure associée d'un moniteur de fût (compteur proportionnel à 3He) a été étudiée. La faisabilité de la méthode a dans un premier temps été étudiée sur la maquette R&D PROMETHEE 6, permettant de mettre en évidence d'une part une bonne corrélation entre le signal du moniteur et les effets de matrice et d'autre part une capacité du code de transport de particule MCNP a reproduire les performances expérimentales de la méthode. Par la suite, les performances finales de l'implantation de cette méthode sur le poste industriel 0-2 en entrée d'ACC ont été évaluées par simulation numérique. Les résultats des calculs concluent à une estimation de la masse fissile résiduelle avec une erreur d'environ un facteur 2, alors que celle-ci pourrait atteindre 2 décades sans la méthode de correction. Par ailleurs, l'analyse des résultats expérimentaux sur la mesure des fûts de la production courante en présence d'un moniteur de fût, établit une corrélation satisfaisante entre des propriétés physiques connues de la matrice pour ce type de déchets (modération et absorption) et le signal du moniteur, démontrant ainsi la fiabilité de l'approche proposée. En conséquence, cette méthode de correction sera implantée sur le poste industriel peut être préconisée pour d'autres dispositifs d'interrogation neutronique active
The fissile mass in radioactive waste drums filled with compacted metallic residues (spent fuel hulls and nozzles) produced at AREVA La Hague reprocessing plant is measured by neutron interrogation with the Differential Die-away measurement Technique, on the waste compaction facility (ACC). In the future, old hulls and nozzles mixed with ion-exchange resins will be measured. The ion-exchange resins increase neutron moderation in the matrix, compared to the waste measured in the current process. In this context, a matrix effect correction method based on a drum monitor (3He proportional counter) has been studied. The feasibility of the method was first performed with the R&D measurement cell PROMETHEE 6, showing a good correlation between the monitor signal and the matrix effect correction, and the capability of MCNP simulations to reproduce experiments and to estimate the performances of the proposed correction. Therefore, the industrial implementation of the method and the assessment of its final performances have been studied by numerical simulation. Calculations demonstrate that the method allows keeping the highest error on the measured fissile mass below roughly a factor of 2, while the matrix effect without correction ranges on 2 orders of magnitude. In addition, the analysis of experimental data from the current process shows a good correlation between known physical properties of the matrix (moderation and absorption) and the monitor signal, demonstrating the reliability of the proposed approach. According to these satisfactory results, this correction method will be implemented on the industrial station. More generally, this method could be applied to similar waste measurement systems

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Durand, Capucine. "Stabilité des digues sous chargement sismique : vers une nouvelle génération de méthodes simplifiées." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU021/document.

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Abstract:

Permettant de protéger les populations des inondations, de canaliser l'eau à des fins d'irrigation ou de production d'électricité, les digues en terre sont des ouvrages stratégiques dont la rupture peut avoir des conséquences dramatiques. La stabilité de ces ouvrages doit ainsi pouvoir être assurée, notamment en cas de séisme. Cependant, étant donné le très grand linéaire qu'ils représentent, la mise en œuvre de vastes campagnes de reconnaissances et de modèles numériques complexes n'est pas toujours envisageable dans les zones de sismicité modérée. L'utilisation d'outils simplifiés, faisant appel à des données facilement mesurables, se révèle indispensable pour fournir une indication sur la stabilité de tronçons de digue soumis à un chargement sismique. Les méthodes simplifiées existantes permettant d'estimer la réponse dynamique des remblais sont inadaptées au contexte des digues. En effet, alors que les digues sont pour la plupart construites dans des vallées sédimentaires, la majorité de ces méthodes, développées pour l’étude des barrages, supposent que l’ouvrage est fondé directement au rocher. Seules deux approches permettent de prendre en compte l’interaction entre l’ouvrage et son sol d’assise (effets de site) : la méthode de Sarma(1979) et celle de Papadimitriou(2014). Cependant, la première est basée sur des hypothèses très fortes (elle considère notamment un rocher rigide et un amortissement uniforme, qui plus est très fort) et la seconde se limite à des ouvrages ayant une hauteur supérieure à 20 si{m}. L'approche développée au cours de cette thèse repose sur des hypothèses plus réalistes, en considérant notamment des géométries adaptées à celles des digues, en prenant en compte les effets de site et en adaptant la dissipation d'énergie au niveau de sollicitation. Une étude paramétrique numérique (calcul de la réponse visco-élastique par éléments spectraux en deux dimensions) est utilisée pour couvrir un ensemble de configurations géométriques et mécaniques de digues. Pour prendre en compte la non-linéarité, les valeurs d'amortissement et de dégradation du module de cisaillement sont adaptées en chaque point des modèles à partir des résultats fournis par une série de calculs en linéaire équivalent 1D. Les réseaux de neurones artificiels, dont l'apprentissage est basé sur les résultats des simulations numériques, sont utilisés pour le développement d'une nouvelle méthode simplifiée. Des abaques sont réalisés, à partir des réseaux de neurones établis, pour offrir une alternative visuelle à leur utilisation "mathématiques". Les outils simplifiés auxquels aboutit cette thèse font appel à des paramètres facilement mesurables sur le terrain. Des méthodes géophysiques sont mises en œuvre au niveau de quatre sites de digues afin d'identifier le meilleur compromis de mesures permettant d'estimer les paramètres nécessaires à l'évaluation de la réponse dynamique de l'ouvrage
Embankments are strategic facilities that, among other things, protect population from flooding and canalize rivers for energy production or for irrigation concerns. Since their rupture can lead to terrible consequences, they must remain stable, especially in case of earthquake. However, given the very large length of embankments, it is rarely possible to conduct complete investigations and complex numerical models in regions of moderate seismicity. Therefore, simplified tools to estimate the dynamic response of embankments using accessible embankments’ features are necessary to estimate their capacity to resist seismic loadings. Existing simplified methods, generally developed to assess the dynamic response of embankment-dams, turn out to be inappropriate to study the particular case of embankments along rivers – or other types of embankment, with small height and large length. The majority of these simplified methods do not take into account site effects: they assume the presence of rock directly at the base of the embankment, whereas most of large length embankments are located in alluvial valleys. Two methods only - Sarma(1979) and Papadimitriou(2014) - take into account the interaction between the embankment and its soil foundation. However, the first one relies on strong assumptions (among others, that the bedrock is considered rigid and that the viscous damping is supposed to be both spatially uniform and very large) and the second one is limited to tall embankments (higher than 20 si{m}).The method developed in this thesis relies on assumptions that are more realistic: it considers geometries adapted to large length embankments, it accounts for the presence of a soil foundation and includes an energy dissipation process consistent with expected levels of strain. A numerical parametric study is performed based on the computation with the spectral element method of the viscoelastic response of a large set of embankments spanning a wide range of geometrical and mechanical properties. In order to take into account nonlinearity, damping and shear modulus reduction are adapted in each point of the numerical models according to the results of a set of 1D linear equivalent computations. A new simplified method is derived from the obtained numerical results using artificial neural networks. Abacuses are produced from the neural networks so that engineers can have at their disposal a visual tool. This thesis leads to a simplified method that uses some accessible features of embankments as input parameters. The ability of classical geophysical methods to provide those input parameters is further estimated on four sites corresponding to different realistic configurations

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Tran, Duc Kien. "Modélisation numérique discrète de l'érosion interne par renard hydraulique dans les barrages ou digues en terre." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEC055/document.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse porte sur la modélisation discrète de l’évolution régressive du front d’un conduit d’érosion qui peut se produire dans les barrages ou digues en remblai. Des outils numériques ont été développés en se basant sur le couplage entre la méthode des éléments discrets (DEM) et la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM) pour la description, respectivement, des phases solide et fluide. L’implémentation de la méthode DEM suit une approche standard de type dynamique moléculaire (DM) et les interactions intergranulaires sont modélisées par des contacts unilatéraux visco-élastiques frottants ou bilatéraux (ponts solides) viscoélastiques, afin de permettre la modélisation d’un sol légèrement cohésif. La méthode LBM est implémentée ici avec des temps de relaxation multiples (MRT) et une condition de rebondissement interpolée pour les frontières solides en mouvement, afin d’améliorer la stabilité numérique des calculs. Le schéma du couplage entre les deux méthodes, ainsi que les critères pour le choix des paramètres numériques des deux méthodes. Pour étudier le phénomène visé, un échantillon représentatif de sol granulaire situé au front d’un conduit d’érosion est d’abord assemblé par une procédure de préparation “à sec”, puis testé dans des conditions saturées sous un chargement hydraulique monotone croissant. L’érosion régressive se produit par amas de grains au niveau du front d’érosion ayant subi au préalable une dégradation due à de nombreuses ruptures de ponts solides en traction. L’autre phénomène important observé est la présence d’arcs associés a` des chaines de forces en compression qui parviennent à maintenir parfois totalement, parfois partiellement l’intégrité du matériau non érodé
The work reported in this thesis consists in a discrete modelling of the backward front propagation of an erosion pipe, as can take place in embankment dams or dikes. Some numerical tools have been developed to this end, based on the coupling between the Discrete Element Method (DEM) and the Lattice Boltzmann Method (LBM) for the representation of the solid and uid phases, respectively. The implementation of DEM follows a standard molecular dynamics approach and the interaction among grains are regulated by unilteral frictional visco-elastic and breakable visco-elastic bonds, in order to take into account a slightly cohesive soil behaviour. The LBM was implemented according to the Multiple Relaxation Time (MRT) scheme along with an interpolated non-slip conditions for moving boundaries, in order to improve the numerical stability of the calculations. The coupling scheme is described along with the criteria for the numerical parameters of the two methods. A representative specimen of a granular soil located at the front of an erosion pipe is first assembled by a \dry" preparation precedure and then tested under fully-saturated conditions and increasing hydraulic load over time. Backward erosion is takes place in the form of clusters of grain being eroded at the erosion front after a degradation of the material due to the breakage of tensile bonds. The other interesting feature that was observed is the creation of arches of compressive force chains. These arches enabled the specimen to maintain a stable or metastable configuration under the increasing hydraulic load

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Bednarek, Xavier. "Simulation de l'homogénéisation de poudres dans un mélangeur conique à vis par la méthode des éléments discrets." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEM016.

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Abstract:

Un procédé industriel d’homogénéisation de poudres dans un mélangeur conique à vis est étudié via des simulations numériques utilisant la méthode des éléments discrets (DEM). Après une revue de la littérature, la construction d’une méthode de calibration robuste du modèle numérique est présentée et est suivie de l’étude du procédé de mélange en lui-même.La calibration du modèle DEM se fait en reproduisant numériquement une expérience en laboratoire : la mesure du lieu d’écoulement d’une poudre avec la cellule de cisaillement du rhéomètre FT4 de Freeman Technology. Une procédure automatique et robuste de simulation a été développée. L’impossibilité de simuler un grain de poudre par un grain numérique a nécessité une réflexion sur les paramètres à calibrer. Une analyse de sensibilité sur une large gamme de paramètres a été conduite, que ce soit les paramètres des modèles de forces ou sur ceux dits « collectifs », liés au nombre de grains utilisés et à la distribution granulométrique. L’algorithme d’Efficient Global Optimization (EGO) a été utilisé pour optimiser l’adéquation de la mesure numérique à la mesure expérimentale.L’étude numérique du procédé de mélange est conduite avec un million de particules numériques, pour différentes configurations. La problématique du scale-up, passage d’un mélangeur d’essai à un mélangeur de production, est abordée. Différentes méthodes d’analyse basées sur divers indices de mélanges, l’étude de champs de vitesse, de température granulaire et de dispersion ont été mises en place. Une méthode d’extrapolation temporelle des résultats, basée sur l’algorithme d’appariement de Kuhn, a été développée et testée avec de bons résultats
The homogenization of powders in a conical screw mixer is studied with numerical simulations using the discrete element method (DEM). Following a literature review, two major aspects are presented: a robust calibration method of the numerical model and the study of the mixing process itself.The aim of the calibration of the DEM model is the replication of laboratory measurement by a simulation. We show that the simulation of the measurement of the yield locus with the Freeman Technology’s FT4 shear cell experiment is the best option. We developed an automated and robust simulation procedure. The difficulty of depicting a grain of real powder by a numerical one required some considerations on the parameters to be calibrated. We conduct a sensitivity analysis on a wide range of parameters values, whether they are parameters of the force models or those called "collective" - i.e. related to the number of grains used and to the particle size distribution. The Efficient Global Optimization (EGO) algorithm is used to optimize the degree of fitness between the numerical measurements and the experimental ones.The numerical study of the mixing process was conducted with one million particles, for several configurations. We discuss the issue of the scale-up, from the test mixer to the production mixer. We perform different analysis methods based on various mixing indices and study velocity fields, granular temperature and dispersion. A time extrapolation method based on Kuhn’s Hungarian algorithm solving the assignment problem was also implemented and tested with good results

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Tran, Quoc Anh. "Modélisation numérique du comportement des milieux granulaires à partir de signaux pénétrométriques : approche micromécanique par la méthode des éléments discrets." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22561/document.

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Abstract:

Dans la pratique actuelle du génie géotechnique, les essais de pénétration tels que les CPT, SPT, Panda sont largement utilisés pour caractériser mécaniquement les sols, au travers notamment d’une caractéristique de rupture appelée résistance de pointe. Par ailleurs, les dernières évolutions technologiques apportées aux essais de pénétration dynamique (Panda 3) permettent d’obtenir pendant chaque impact une courbe charge–enfoncement donnant la charge en pointe en fonction de l’enfoncement à partir de la mesure et du découplage des ondes générées durant l’essai. L’exploitation de cette nouvelle courbe fournit des informations non seulement sur la résistance de pointe dynamique mais également sur des paramètres mécaniques complémentaires mis en jeu pendant l’enfoncement de la pointe. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle numérique en 2D capable de reproduire les signaux pénétrométriques obtenus expérimentalement par essais de type statique ou dynamique. Ce modèle est basé sur la méthode des éléments discrets avec une loi de contact linéaire simple. Une fois le modèle validé, une étude paramétrique a été réalisée en jouant essentiellement sur les modes d’application de la sollicitation (vitesse d’impact ou de pénétration), la granulométrie du matériau ainsi que l’arrangement granulaire (variation de la densité). Outre l’influence de ces paramètres sur les signaux pénétrométriques et la résistance de pointe mesurée, une attention particulière est portée sur l’analyse micromécanique : dissipation d’énergie dans le milieu, évolution des chaines de force, orientations des contacts. Cette analyse nécessite de développer des outils numériques spécifiques afin de mieux comprendre le mécanisme de l’enfoncement et tenter d’expliquer la réponse mécanique macroscopique obtenue. L’effet de la vitesse n’influence significativement que sur les essais de pénétration statiques et dynamiques en régime d’écoulement dense. A vitesse d’enfoncement comparable, il n’y a aucune différence significative au niveau microscopique entre les deux modes de sollicitation statique et dynamique. En ce qui concerne l’influence des caractéristiques du matériau, les résultats obtenus par le modèle numérique conforment aux celui réel lors que le frottement entre particules ou la compacité du milieu varie. Concernant la granulométrie, la variation de la courbe charge-enfoncement et la force de pointe dynamique augmente lorsque le diamètre moyen augmente
In the field of in situ mechanical characterization of soils, penetration tests are commonly used. Penetration tests measure the properties of soils in the domain of large deformations. The tip resistances, deduced from pile driving theory, can be measured either in dynamic conditions (q d ) either in static conditions (q c ). Recently, the measurement technique in dynamic conditions has been improved and it is now possible to record the whole response of the soil during one impact in terms of tip force and penetration distance. The exploitation of this new curve provides information not only on dynamic tip resistance but also on additional mechanical parameters involved during the driving of the tip. The objective of this work is to develop a numerical model in 2D able to reproduce the penetrometric record obtained experimentally by static or dynamic penetration tests. This model is based on the discrete element method with a simple linear contact model. After the validation of the model, a parametric study was performed essentially on the loading type (static or dynamic), the penetration rate, the particle size of the granular material and the arrangement (density variation). Besides the influence of these parameters on the penetrometer signals and the tip resistance, a particular attention was focused on micromechanical analysis: energy dissipation in the medium, force chain evolution, contact orientation. This analysis requires the development of specific numerical tools to better understand the penetration mechanism and try to explain the macroscopic mechanical response obtained. The penetration rate influences significantly only in the dense flow regime on the static and dynamic penetration tests. There is no significant microscopic difference between static and dynamic penetration tests with similar penetration rates. Regarding the influence of the characteristics of the material, the numerical results obtained conform to the real results when the particle friction or the compactness of the medium varies. Concerning the particle size, the dynamic signal variation and the dynamic tip force increases when the average particle diameter increases

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Shahzad, Muhammad Kashif. "Exploitation dynamique des données de production pour améliorer les méthodes DFM dans l'industrie Microélectronique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771672.

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Abstract:

La " conception pour la fabrication " ou DFM (Design for Manufacturing) est une méthode maintenant classique pour assurer lors de la conception des produits simultanément la faisabilité, la qualité et le rendement de la production. Dans l'industrie microélectronique, le Design Rule Manual (DRM) a bien fonctionné jusqu'à la technologie 250nm avec la prise en compte des variations systématiques dans les règles et/ou des modèles basés sur l'analyse des causes profondes, mais au-delà de cette technologie, des limites ont été atteintes en raison de l'incapacité à sasir les corrélations entre variations spatiales. D'autre part, l'évolution rapide des produits et des technologies contraint à une mise à jour " dynamique " des DRM en fonction des améliorations trouvées dans les fabs. Dans ce contexte les contributions de thèse sont (i) une définition interdisciplinaire des AMDEC et analyse de risques pour contribuer aux défis du DFM dynamique, (ii) un modèle MAM (mapping and alignment model) de localisation spatiale pour les données de tests, (iii) un référentiel de données basé sur une ontologie ROMMII (referential ontology Meta model for information integration) pour effectuer le mapping entre des données hétérogènes issues de sources variées et (iv) un modèle SPM (spatial positioning model) qui vise à intégrer les facteurs spatiaux dans les méthodes DFM de la microélectronique, pour effectuer une analyse précise et la modélisation des variations spatiales basées sur l'exploitation dynamique des données de fabrication avec des volumétries importantes.

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Liu, Hua. "Nouveau procédé d'enrobage de particules en voie sèche et modélisation numérique : préparation de catalyseur solide propre pour la méthanisation." Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2021. http://www.theses.fr/2021CLIL0016.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une nouvelle méthodologie pour préparer des supports de catalyseurs pour la réaction de méthanation. En particulier,l’application d’une technique d’enrobage de particules en voie sèche. L'enrobage à sec des particules est considéré comme une technique respectueuse de l'environnement et peu coûteuse. Cependant, il est crucial de comprendre le mécanisme du processus d'enrobage à sec, les facteurs qui affectent la performance de l'enrobage, l'évaluation de la qualité de l'enrobage, la production à grande échelle ainsi que l'exploration de nouveaux champs d'application.Dans ce travail, la méthode de préparation de nouveaux supports de catalyseurs consiste à enrober des particules de γ-Al2O3 et d’acier 316L avec des nanoparticulesde TiO2, SiO2, et Zeolite. Cependant, ces poudres (TiO2, SiO2, et Zeolite) sont très cohésives et forment des agglomérats de tailles incontrôlables, l'échelle nanométrique des poudres pose un problème majeur dans la précision des mesures de la taille. Le processus de revêtement nécessite une analyse des nanoparticules. Cinq techniques d’analyses ont été appliquées et comparées. Le principe de base du processus d'enrobage des particules en voie sèche consiste à mélanger des particules hôtes et invitées sous l'effet des forces mécaniques (impact/compression/force de cisaillement). Particules hôtes : γ-Al2O3 et l’acier 316L ont un diamètre moyen d'environ 67μm et 98.3 μm seront utilisées comme particules hôtes pour préparer de nouveaux supports. Les particules invitées : TiO2, SiO2 et Zeolite de taille nanométrique seront utilisées pour revêtir la surface de γ-Al2O3 et d’acier 316L pour préparer les nouveaux supports (tels que TiO2/γ-Al2O3, SiO2/γ-Al2O3, zéolite/γ-Al2O3, TiO2/S316L,SiO2/S.S316L, zéolite/S316L). L'enrobage des particules en voie sèche est dû aux forces mécaniques/cisaillements et il dépend des paramètres comme les mouvements des particules forces de collisions, interactions entre les particules et l'impact des conditions opératoires (la vitesse de rotation et le temps d'enrobage) dans le mélangeur.Ainsi, on a mis en place un programme de modélisation numérique par DEM (Discrete Element Method) qui semble indispensable pour permettre de répondre et d'expliquer les phénomènes et le mode d'enrobage.Les résultats de l'analyse des nanoparticules ont montré que la technique de diffraction/diffusion laser (LD) met en évidence une plus grande taille de particules de nanopoudres (surestimation) par contre la diffusion dynamique de la lumière (DLS) montre une taille plus petite. La microscopie électronique à transmission (TEM)indique le plus petit diamètre des nanopoudres. Les résultats de l'enrobage met en évidence un bon enrobage par nanoparticules SiO2, TiO2, et Zeolite sur la surface des solides γ-Al2O3 et acier 316L sous 3500 rpm et 5 min. Cependant, pour les mêmes particules invitées avec différentes particules hôtes, le revêtement de l’acier316L montre un enrobage excellent. La modélisation numérique révèle que les principaux facteurs affectant la simulation sont : la vitesse de rotation et la taille des particules. La simulation de l’enrobage, indique que l'énergie interfaciale entre l'hôte et l'invité s'est avérée être le principal paramètre affectant le revêtement
The objective of this thesis is to propose a new methodology – dry particle coating technique to prepare catalyst supports for the methanation reaction. Dry particlecoating is considered as an environmentally friendly and low-cost technique. However, it is crucial to understand the mechanism of the dry coating process, the factorsaffect the coating performance, the evaluation of the coating quality, the large-scale production as well as the exploration of new application fields.In this work, the method of preparing new catalyst supports is to coat γ-Al2O3 and 316L steel (S.S316L) particles with TiO2, SiO2, and Zeolite nanoparticles. However,these powders (TiO2, SiO2, and Zeolite) are highly cohesive and form agglomerates of uncontrollable sizes, the nanoscale of the powders poses a major problem inthe accuracy of size measurements. The coating process requires analysis of the nanoparticles. Four analytical techniques were applied and compared. The basicprinciple of the dry particle coating process is the mixing of particles under mechanical force (impact/compression/shear force). Host particle: γ-Al2O3 and S.S316Lhave an average diameter of about 67 μm and 98.3 μm will be used as host particles to prepare new carriers. The guest particles: TiO2, SiO2 and Zeolite with nanosizewill be used to coat the surface of γ-Al2O3 and S.S316L to prepare the new substrates (such as TiO2/S.S316L, SiO2/S.S316L, Zeolite/S.S316L and TiO2/γ-Al2O3,SiO2/γ-Al2O3, Zeolite/γ-Al2O3,). The coating of particles in dry process is due to mechanical/shear forces and it depends on collisions, particle movements, interactionsbetween particles and the impact of operating conditions (the rotation speed and coating time) in the mixer. A numerical modeling DEM (Discrete Element Method)has been implemented to answer and explain the phenomena and the coating process.The results of the analysis of the nanoparticles showed that the technique of diffraction/laser scattering (LD) highlights a larger size of particle of the nanopowder(overestimation) on the other hand the dynamic diffusion of the light (DLS) shows a smaller size. Transmission electron microscopy (TEM) indicates the smallerdiameter of the nanopowder. The coating results highlight a good coating by SiO2, TiO2, and Zeolite nanoparticles on the surface of γ-Al2O3 and S.S316L under 3500rpm and 5 min. However, for the same guest particles with different host particles, the S.S316L coating shows excellent coating. Numerical modeling reveals that themain factors affecting the simulation are: rotational speed and particle size. Simulation of the coating indicates that the interfacial energy between the host and theguest is the main parameter affecting the coating

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Abdulhay, Enas. "Une nouvelle méthode non-invasive d'estimation cycle à cycle du volume d'éjection cardiaque dans le signal de plethysmographie respiratoire par inductance : algorithme de "double décomposition empirique"." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10220.

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Abstract:

L'objectif principal qui guide les développements en traitement du signal de cette thèse est la mise au point d'un outil qui s'inscrit dans une démarche de physiologie intégrative où, à chaque échelle, le modèle des signaux peut être différent On cherche ici à restreindre le jeu d'hypothèses a priori à un ensemble de règles physiologiques qui régissent les interactions entre functions physiologiques en l'absence d'hypothèses fonnelles et: mathématiques sur les signaux. Nous avons appliqué cette démarche au problème de la détection des ondes cardiaques et: de l' estimation cycle à cycle du volume d'éjection dans le signal RIP (Respiratoty Inductive Plethysmography). L'approche par décomposition empirique se prête particulièrement à notre logique. Nous proposons ici la première version d'un algorithme basé sur une double décomposition empirique du signal RIP. La méthode choisie et: les outils correspondants ont été testés sur deux types de données, d'une part des signaux simulés, d'autre part des signaux enregistrés sur volontaires sains. Notre objectif est donc aussi de mettre au point un modèle cardiorespiratoire pouvant servir d'outil de simulation des signaux ventilatoires, cardiaques et: de RIP avec la simulation de l'effet de chaque système sur l'autre. Les résultats montrent que la méthode proposée est adaptée à l'analyse du signal RIP et: à l' estimation du volume d'éjection
The main objective that guides the signal processing approaches ofthis thesis is the development of a tool that oould be part of an integrative physiology approach where, at each scale, the model of signais may be different We seek here the restriction of asstnnptions a priori to a set: of rules goveming the physiological interactions between physiological functions in the absence of fannal and mathematical assumptions. We applied this approach to the problem of cardiac waves detection and estimation of cycle-to-cycle stroke volume in the RIP signal (Respiratory Inductive Plethysmography). The empirical decomposition approach seems to be particularly adapted to our logic. We propose here the first version of an algorithm based on RIP double decomposition. The method and its COITeSpül1ding tools have been tested on two types of data, simulated signais and real signais recorded at healthy volunteers. Our aim is also therefore to develop a cardio-respiratory model that can serve as a tool for ventilatory, cardiac and RIP signals simulation along with the simulation of the effect of each system on the other. The results show that the proposed method is suitable for RIP signal analysis and for stroke volume estimation

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Mazor, Alon. "Modelling of roll compaction process by finiite element method." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2017. http://www.theses.fr/2017EMAC0009/document.

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Abstract:

Dans l’industrie pharmaceutique, la granulation sèche par compactage à rouleaux est un procédé d’agglomération de poudres en granulés pour améliorer les propriétés d’écoulement nécessaire pour le procédé de compression en matrice. Comprendre le procédé de compactage à rouleaux et optimiser l’efficacité de production est limitée par l’utilisation de l’approche expérimentale à cause du coût élevé des poudres, le temps des essais et la complexité du procédé. Dans ce travail, une méthode d’éléments finis en 3D, est développée dans le but d’identifier les paramètres critiques du matériau et du procédé pour le contrôle de la qualité de la production. Le modèle de comportement de Drucker-Prager Cap est utilisé pour décrire le comportement en compression de poudres et sa calibration est déterminée à partir des essais standard. Pour surmonter la complexité liée à l’existence de deux mécanismes différents, l’alimentation en poudre par une vis sans fin et le compactage entre les rouleaux, une nouvelle méthode d’interfaçage entre la méthode des éléments discrets (DEM) employée pour décrire l’écoulement dans l’alimentation et la méthode des éléments finis (FEM) utilisée pour le compactage entre les rouleaux est développée. Enfin, pour une modélisation de compactage de rouleaux plus réaliste, prenant en compte la variation de l’entrefer entre les rouleaux, une nouvelle approche de couplage Euler-Lagrange est proposée. Les résultats de simulations par éléments finis montrent clairement l’effet des différents paramètres du procédé sur les distributions de pression et de densité dans la zone de compactage. En outre, les résultats montrent que l'utilisation de plaques de confinement de la poudre entre les rouleaux, développe une distribution de pression et de densité non homogène dans le compact, avec une densité plus élevée au centre et plus faible aux bords. D'autre part, l’utilisation de rouleaux dont l’un est surmonté d’une jante de confinement, a montré une distribution de propriétés globalement plus uniforme sur la largeur du compact avec des valeurs légèrement plus élevées aux bords qu’au centre. La méthodologie combinant les méthodes DEM & FEM montre clairement une corrélation directe entre la vitesse des particules entraînées par la vis dans la zone d’alimentation et la pression du rouleau. Tous les deux oscillent avec la même période. Cela se traduit par un compact anisotrope avec un profile de densité variant de manière sinusoïdale le long de sa largeur. Afin d'étudier la capacité du modèle à prédire les propriétés des compacts produits par compactage à rouleaux, les prédictions par simulations numériques sont comparées aux données de la littérature et validées par des mesures spécifiques
In the pharmaceutical industry, dry granulation by roll compaction is a process of size enlargement of powder into granules with good flowability for subsequent die compaction process. Understanding the roll compaction process and optimizing manufacturing efficiency is limited using the experimental approach due to the high cost of powder, time-consuming and the complexity of the process. In this work, a 3D Finite Element Method (FEM) model was developed to identify the critical material properties, roll press designs and process parameters controlling the quality of the product. The Drucker-Prager Cap (DPC) model was used to describe the powder compaction behavior and was determined based on standard calibration method. To overcome the complexity involving two different mechanisms of powder feeding by the screw and powder compaction between rolls, a novel combined approach of Discrete Element Method (DEM), used to predict the granular material flow in the feed zone and the Finite Elements Method (FEM) employed for roll compaction, was developed. Lastly, for a more realistic roll compaction modelling, allowing the fluctuation of the gap between rolls, a Coupled-Eulerian Lagrangian (CEL) approach was developed. FEM simulation results clearly show the effect of different process parameters on roll pressure and density distribution in the compaction zone of powder between the rolls. Moreover, results show that using a cheek-plates sealing system causes a nonuniform roll pressure and density distribution with the highest values in the middle and the lowest at the edges. On the other hand, the resultant pressure and density distributions with the rimmed-roll obtained higher values in the edges than in the middle and overall a more uniform distribution. The combined DEM-FEM methodology clearly shows a direct correlation between the particle velocity driven by the screw conveyor to the feed zone and the roll pressure, both oscillating in the same period. This translates into an anisotropic ribbon with a density profile varying sinusoidally along its length. To validate the results, the simulations are compared with literature and experimentally measured values in order to assess the ability of the model to predict the properties of the produced ribbons

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Taforel, Paul. "Apport de la Méthode des Éléments Discrets à la Modélisation des Maçonneries en Contexte Sismique : Vers une Nouvelle Approche de la Vulnérabilité Sismique." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00801814.

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Abstract:

L'évaluation des risques naturels et du risque sismique en particulier a pris une importance croissante pour les autorités publiques ces dernières années, entraînant une adaptation importante des outils utilisés jusqu'à présent dans l'étude de la vulnérabilité du bâti. Il est nécessaire de mieux évaluer ces risques afin de mieux y faire face. De nouvelles approches doivent être proposées pour répondre à ces objectifs dont les approches numériques font partie. Parmi les méthodes numériques développées pour tenir compte de la spécificité du bâti maçonné figurent les approches par éléments discrets comme la méthode NSCD (" Non Smooth Contact Dynamics "). Les travaux présentés dans cette thèse visent à mieux appréhender le comportement mécanique et dynamique des ouvrages maçonnés en utilisant ce type de méthode implémenté dans le code de calcul LMGC90, afin d'affiner la compréhension et la caractérisation de la vulnérabilité sismique des édifices en maçonnerie. La méthodologie que nous cherchons à mettre en place vise à traiter la vulnérabilité sismique de bâtiments spécifiques ou au contraire d'ensembles de bâtiments de même typologie.

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Béreaux, Yves. "Simulation numérique d’écoulements de fluides viscoélastiques à formulation intégrale, par la méthode des tubes de courant." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0005.

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Abstract:

La methode des tubes de courant est bien adaptee a la simulation numerique des ecoulements de fluides viscoelastiques, notamment les fluides decrits par des lois de comportement integrales, representatives des polymeres fondus ou en solutions. L'hypothese fondamentale est de poser comme inconnue l'existence d'une fonction de transformation f, qui fait passer du domaine physique a un domaine transforme simple ou les lignes de courant sont rectilignes et paralleles. Dans le cadre de cette methode, nous avons developpe un code de calcul prenant en compte les lois de comportement integrales codeformationnelles. Plusieurs points cles ont ete resolus: 1) un calcul simple et precis du tenseur des contraintes viscoelastiques le long des lignes de courant transformees est effectue, sans l'obstacle du probleme de suivi de la particule, a l'aide d'une forme explicite du tenseur des deformations et d'une integration de gauss-laguerre. 2) l'interpolation precise de la fonction de transformation f et de ses derivees partielles est assuree grace a un element d'hermite specifique. 3) le systeme d'equations non lineaires resultant est resolu par un algorithme d'optimisation de type region de confiance, applique aux problemes de moindres carres non lineaires et beneficiant d'une propriete de convergence globale. Dans le cadre des filieres axisymetriques, de nombreux calculs ont ete effectues, avec des geometries convergentes d'angles 45 ou 90, avec des modeles de la litterature ou specifiques permettant des comparaisons avec des resultats experimentaux sur les pertes de charge totales et d'entree. La premiere ligne de courant calculee montre l'importance de la zone de recirculation et les effets de singularites sur les contraintes. La formulation a ete etendue aux ecoulements veritablement tridimensionnels

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Husseini, Hassan Al. "Adaptation de la méthode de corrélation d'images numériques pour la gestion des discontinuités du milieu et de la transformation." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2270/document.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire consiste à adapter la méthode de corrélation d'images numériques (CIN) pour la gestion des discontinuités du milieu et de la transformation. Le cadre d'utilisation des méthodes optiques de mesure i.e. celui de la mécanique des milieux continus, impose une continuité matérielle : i) du domaine et ii) de la transformation. Pour traiter les discontinuités en question, on peut reconsidérer la continuité (milieu et transformation) par morceaux. Dans le cadre de la CIN, cela se traduit par la possibilité d'adapter localement la forme et la taille des fenêtres de corrélation à la zone d'intérêt et à sa cinématique. Pour ce faire, il est possible d'utiliser des masques : un masque-objet pour traiter les discontinuités du milieu et un masque-discontinuité pour traiter les discontinuités de la transformation. Cependant, avant l'implémentation des masques dans la procédure de corrélation, plusieurs essais expérimentaux de déplacement sur des modèles comportant les deux types de discontinuité, ont été conduits. Ces essais ont permis de prouver l'influence des discontinuités sur la dégradation de la précision de mesure par CIN. Ensuite, des essais de traction ont été menés sur une éprouvette en polycarbonate conduisant à un mode I d'ouverture ou de fermeture de fissure. Après l'implémentation des masques dans le logiciel de corrélation Correla, le calcul des champs de déplacement et de déformation a été opéré avec succès à la surface de cette éprouvette, démontrant ainsi l'efficacité de la CIN adaptée
The development of the digital image correlation method (DIC) for the management of discontinuities of the material and the transformation is discussed in this thesis. As we know, the framework for the use of the optical measurement methods i.e. of continuum mechanics requires a continuity of: i) domain and ii) transformation. To treat those discontinuities, we can consider a piecewise continuity (material and transformation). In the case of DIC method, this can be done by adapting locally the shape and size of the correlation subsets to the zone of interest and its kinematics. A novel way to do it, is by using masks: an object mask to process material discontinuities and a discontinuity mask to process transformation discontinuities. However before the implementation of masks in the correlation process, several experimental displacement tests on models reproducing the two types of discontinuity at small scale were performed. Those tests proved the influence of discontinuities on the degradation of the measurement accuracy by DIC. Then, tensile tests were conducted on a polycarbonate made specimen knowing a mode I opening or closing crack. After implementing masks in the correlation software Correla, the calculation of displacement and deformation fields was successfully performed on the surface of this specimen for all its edges, demonstrating the effectiveness of the adapted DIC

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Louati, Haithem. "Experimental and numerical study of humid granular material : influence of liquid content in quasi-static regime." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2016. http://www.theses.fr/2016EMAC0008/document.

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Abstract:

Cette thèse est une étude expérimentale et numérique du comportement au cisaillement de milieu granulaire humide sous l’effet de la quantité de liquide introduite et la contrainte normale appliquée. Les expériences ont été faites sur une cellule de cisaillement annulaire, pour une large gamme de contraintes appliquées allant de presque 0.3 kPa à 12 kPa. Les résultats donnent la variation de la contrainte de cisaillement en régime stationnaire en fonction de la contrainte normale pour une large variation de la quantité de liquide. Le liquide dans le milieu granulaire va de ponts liquides formés au point de contact jusqu’au remplissage totale de l'espace entre les grains. L’effet de liquide sur la résistance au cisaillement et la porosité de milieu granulaire a été analysé. Différents régimes du comportement de milieu granulaire humide ont été identifiés. Afin d’acquérir une compréhension microscopique du comportement au cisaillement de milieu granulaire sec et partiellement humide, la méthode des éléments discrets (DEM) a été utilisée. Des billes de verre de grande taille (2 mm de diamètre) ont été utilisées pour réduire le temps de simulation et faciliter la caractérisation à l’échelle de particule. Une première partie a été consacrée à l’étude de l’effet des propriétés microscopiques de particule (Module de Young et la friction de glissement) sur les propriétés macroscopiques de milieu granulaire sec et humide (le nombre de coordination, la porosité, le ratio de contraintes et la vitesse de particules). Une deuxième partie a été concernée par l’étude du comportement au cisaillement de milieu granulaire humide pour différentes fractions de liquide et différentes contraintes normales appliquées. En particulier, les forces capillaires et le nombre de ponts liquide ont été quantitativement analysés
We study experimentally and numerically the shear behaviour of wet granular material. We investigate the effect of the liquid content and the applied normal stresses to this behaviour. An annular shear cell was used to carry out the experiments, for a large range of applied normal stress from about 0.3 kPa to 12 kPa. The results give the variation of the shear stress at steady-state as a function of the normal stress for a wide range of liquid fraction. The incorporated liquid goes from forming bridges at the contact point to completely filling the space between grains. The shear resistance and the voidage fraction variations with the liquid fraction were analysed. Depending on the applied normal stress and the liquid fraction, different regimes of the shear resistance were identified. The discrete element method (DEM) was used to gain a microscopic understanding of the shear behaviour of dry and partially wet granular material in the shear cell. Large size glass beads were used to speed up the computational time and to facilitate characterisation at the particle scale. First, the influence of the microscopic properties of the particle (The Young’s modulus and the sliding friction) on the macroscopic properties of dry and wet granular materials (the coordination number, the voidage fraction, the shear ratio and the velocity of particles) was investigated. Secondly, the shear behaviour of the partially wet granular material for different liquid fractions and normal stresses was studied. The capillary forces and the number of liquid bridges were quantitatively analysed

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Pimentel, Torres Gaspar Ana Patricia. "Contribution to control uncertainties in numerical modelling of dam performances : an application to an RCC dam." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2014. http://www.theses.fr/2014ECAP0053/document.

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Abstract:

L’application des approches probabilistes pour tenir compte des incertitudes dans le domaine des barrages est un sujet en développement. Cependant, la plupart des études ont été réalisées sur l’évaluation de la sécurité des barrages pendant leur service. Ce travail de thèse vise à appliquer ce type d’approches et à faire une contribution à l’analyse de risque des barrages en béton compacté au rouleau (BCR) d`es sa construction, à l’aide d’une simulation numérique. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent l’application d’une méthodologie qui vise à quantifier la vulnérabilité vis-à-vis de l’apparition de la fissuration pendant la construction du barrage, ce qui peut affecter `a long-terme la perméabilité et par conséquent, compromettre son comportement structurel. Pour ce faire, l’accent est mis sur les incertitudes liées à quelques caractéristiques des matériaux (e.g., résistance, rapport eau-ciment, entre autres) et aux conditions environnementales pendant la phase de construction. Un modèle thermo-chemo-mécanique est utilisé pour décrire le comportement du BCR. En ce qui concerne le modèle probabiliste, deux aspects sont étudiés: i) comment les incertitudes liées aux variables d’entrée sont propagées dans le modèle, et ii) quelle est l’influence de leur dispersion par rapport à la dispersion totale de la sortie. Ce dernier est évalué par l’intermédiaire d’une analyse de sensibilité globale effectuée avec la méthode RBD-FAST. En outre, la variabilité spatiale des paramètres d’entrée est aussi prise en compte à travers des champs aléatoires bidimensionnels. Par ailleurs, un couplage entre des méthodes de fiabilité et la méthode d’éléments finis est effectué de façon à évaluer le potentiel de fissuration dans chaque couche de BCR lors de sa construction en utilisant un concept de densité de fissuration. Comme résultat important issu de ce travail de recherche, des courbes de probabilité pour la densité de fissuration sont obtenues au niveau de chaque couche en fonction de leur âge et des conditions aux limites, ce qui est considérée comme étant une contribution originale de cette thèse.La méthodologie proposée peut être utilisé pour aider à comprendre comment les incertitudes vont affecter le comportement du barrage pendant sa construction et servir d’appui dans le futur pour améliorer et soutenir la phase de conception du projet de barrage
The use of fully probabilistic approaches to account for uncertainties within dam engineering is a recently emerging field on which studies have been mostly done concerning the safety evaluation of dams under service. This thesis arises within this framework as a contribution on moving the process of risk analysis of dams beyond empirical knowledge, applying probabilistic tools on the numerical modelling of a roller compacted concrete (RCC) dam during its construction phase.The work developed here aims to propose a methodology so as to account for risks related to cracking during construction which may compromise the dam’s functional and structural behaviour.In order to do so, emphasis is given to uncertainties related to the material itself (i.e.strength, water-to-cement ratio, among others) as well as to ambient conditions during the construction phase of RCC dams. A thermo-chemo-mechanical model is used to describe theRCC behaviour. Concerning the probabilistic model, two aspects are studied : how the uncertainties related to the input variables are propagated through the model, and what is the influence of their dispersion on the dispersion of the output, assessed by performing a global sensitivity analysis by means of the RBD-FAST method. Also, spatial variability of some input parameters is accounted for through bi-dimensional random fields. Furthermore, a coupling between reliability methods and finite element methods is performed in order to evaluate the cracking potential of each casted RCC layer during construction by means of a cracking density concept. As an important outcome of this applied research,probability curves for cracking density within each casted layer as functions of both age and boundary conditions are predicted, which is believed to be an original contribution of this thesis. The proposed methodology may therefore be seen as a contribution to help engineers understand how uncertainties will affect the dam behaviour during construction and rely on it inthe future to improve and support the design phase of the dam project

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Taha, Habib. "Mechanical behavior of eroded soils : numerical study based on the DEM." Thesis, Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019NANT4029.

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Abstract:

La suffusion peut induire une perte de particules fines au sein de sols granulaires et par conséquent une modification leur comportement mécanique. Cette thèse a pour objectif d'étudier la conséquence de cette perte de particules fines sur les propriétés mécaniques des sols aux échelles macroscopique et microscopique en utilisant la méthode des éléments discrets (MED). Des échantillons granulaires composés de particules sphériques dont la taille suit une distribution granulométrique lacunaire sont modélisés par la MED. A cause d'un coût de calcul élevé, l'écoulement du fluide à travers l'espace poral entre particules solides n'est pas modélisé. Nous proposons plutôt une représentation de l'état interne du sol après la suffusion suivant trois niveaux de complexité croissante. Pour le niveau 1, des échantillons considérés comme érodés sont générés à une densité donnée et avec un pourcentage des fines plus petit que celui de l'échantillon original. Le niveau 2 consiste à retirer une fraction des particules fines de l'échantillon original à un état de contrainte donné. Pour cela, nous proposons une méthode permettant d'identifier une fraction lâche composée des particules qui ne participent pas significativement à supporter la sollicitation. Le niveau 3 a pour objectif de prendre en compte le transport et le blocage des particules fines par des constrictions dans l'espace poral formé par le squelette solide. Le point essentiel à ce niveau réside dans la description du réseau des pores. Cette étude a montré que les particules fines peuvent avoir un effet négligeable, positif ou négatif sur la résistance mécanique selon le pourcentage de fines. Une extraction des particules fines conduit à une diminution de la résistance mécanique des sols érodés. Nous avons montré que la réduction de la résistance mécanique est plus forte si des particules fines sont retirées de façon aléatoire que si seules des particules fines de la fraction lâche sont retirées. Pour la description du réseau des pores, une nouvelle méthode a été proposée pour associer des tétraèdres voisins résultant de la triangulation de Delaunay. Ce réseau des pores sera incorporé dans un modèle pour prendre en compte le transport et le blocage des particules fines au sein de l'espace poral formé par le squelette solide
Suffusion can induce a loss of fine particles to granular soils and consequently a modification of their mechanical behavior. In this PhD thesis, we aim to study the effect of the loss of fine particles caused by suffusion on mechanical properties of soils at the macroscopic and microscopic scales by using the Discrete Element Method (DEM). Granular samples composed of spherical particles with a gap-graded particle size distribution (PSD) are simulated by the DEM. Due to a very high computational cost, the fluid flow through the void space between solid particles is not simulated. Instead, we propose a representation of the internal state of soils after suffusion at three different levels with increasing complexity. For the level 1, a sample considered as eroded is generated at a target density and with a fine content lower than that of the original sample. The level 2 consists in removing a fraction of fine particles from the original sample at a given stress state. We proposed thus a method to identify the loose fraction composed of particles which do not carry significantly stresses. The level 3 aims to take into account the transport of fine particles in the pore network of the solid skeleton and the blockage of fine particles by constrictions. The key point in this model is how to describe the pore network. This study showed that fine particles can have a negligible effect, positive or negative effect on the shear strength depending on fine content. A removal of fine particles causes a significant reduction in shear strength to gap-graded soils. It was also showed that a random removal of fine particles leads to a greater reduction in shear strength than a removal of only fine particles in the loose fraction. For the description of the pore network of the solid skeleton, we propose a new method for merging neighboring tetrahedra issued from the Delaunay triangulation. This pore network will be incorporated into a model to take into account the transport and blockage of fine particles within the pore network of the solid skeleton

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Mesnier, Aline. "Étude expérimentale et simulation de la ségrégation mécanique et thermique de billes millimétriques dans un séchoir de type tambour tournant." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1046/document.

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Abstract:

La problématique de l’homogénéité de traitement mécanique et thermique d’un lit particulaire bi-disperse en tailles ou en densités dans un tambour tournant horizontal a été abordée. Dans la première partie, le mélange des billes sphériques millimétriques dans un tambour de type ‘tranche’ a été observé expérimentalement à l’aide des maquettes originales et simulé numériquement à l’aide d’un code commercial de type DEM. En ajustant le coefficient de frottement entre les billes, un accord satisfaisant a été obtenu entre les résultats des simulations et des expériences. Le lit a été globalement caractérisé par l’indice de ségrégation radial, la répartition des billes dans la couche frontale et l’angle de talus dynamique. Des phénomènes importants de ségrégation radiale et axiale ont été mis en évidence. Une réduction très significative de l’indice de ségrégation radiale a été obtenue dans le cas des ailettes multiples et longues par rapport au cas avec peu d’ailettes courtes ou pas d’ailettes. Dans la deuxième partie, le chauffage des billes par contact avec la paroi périphérique du tambour a été simulé par la méthode DEM. Des lits mono-disperse, bi-disperse (comme dans la partie 1), et à dispersion gaussienne ont été considérés. Les indices de ségrégation mécanique et thermique ont été comparés pour les différents types de lits et différentes configurations d’ailettes. L’intensité de la ségrégation thermique a été renforcée, dans l’ensemble, par la ségrégation mécanique et a été la plus forte pour le lit bi-disperses en densités. L’augmentation de la hauteur et du nombre des ailettes a considérablement amélioré l’homogénéité thermique du lit et la vitesse globale de chauffage
Product homogeneity issue during mechanical and thermal processing of a bi-dispersed bed with two particles’ sizes or two particles’ densities in a horizontal rotary drum was considered. In the first part, the mixing of milli-metric size spherical beads in a two-dimensional drum was simulated by means of a commercial discrete element software and optically observed in a specially designed laboratory scale device. The spatial distribution of the particles in the front bed section, the radial mechanical segregation index and the dynamic slope angle were analyzed. After adjusting the friction coefficient, the simulation results were close to the experimental ones. Important phenomena of radial and axial segregation have been highlighted. The radial segregation index was found to be significantly decreased by applying an important number of long baffles, while using few short baffles had practically no influence on segregation intensity. In the second part, the heating of the bed of spherical beads in a 2D drum with hot peripheral wall was simulated by means of the discrete element software. Mono-dispersed, gaussian-dispersed and bi-dispersed beds (same as in part 1) were considered. The mechanical segregation and the thermal segregation indexes were calculated for the different types of bed and for different baffles configurations. The thermal segregation was found to be generally enhanced by the mechanical segregation and reached its highest values for the bi-density bed. Increasing the number and the length of the baffles considerably improved the overall heating rate and the thermal homogeneity of the considered beds

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Tatin, Maxime. "Comportement thermique des barrages en béton : amélioration des modèles d'analyses physico-statistiques des mesures de déplacements." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI059/document.

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Abstract:

Les déplacements des barrages en béton sont influencés par de nombreux facteurs tels que lacharge hydrostatique, les effets thermiques et les effets irréversibles. Pour interpréter les mesures,séparer les différentes influences et identifier un éventuel comportement pathologique,des modèles physico-statistiques de type régression multi-linéaire sont couramment utilisés parl’ingénierie. L’estimation de la composante thermique est cependant une source d’incertitudesignificative pour ces modèles. Les objectifs de cette thèse sont alors de mettre en évidenceles mécanismes à l’origine des déplacements thermiques, de clarifier les hypothèses des modèlesactuels et de déterminer les principales sources d’incertitudes parmi les influences environnementalesafin de proposer des pistes d’amélioration de la modélisation statistique. Deux nouveauxmodèles physico-statistiques ont alors été développés pour prendre en compte l’influence de latempérature de l’eau qui s’est révélée être l’un des facteurs prépondérants d’incertitude. Dansun premier temps, uniquement la valeur moyenne a été introduite. Puis, parallèlement à desmesures in-situ, des profils réalistes sont pris en compte sur la hauteur du barrage. Ces modèlesont été testés sur un environnement virtuel (modèle aux éléments finis) puis sur un cas d’étuderéel, montrant une diminution significative de la dispersion résiduelle ainsi qu’une augmentationdu caractère prédictif
Concrete dam displacements are influenced by various factors such as hydrostatic load, thermaleffects, and irreversible effects. In order to interpret measurements, to split apart all the differentinfluences and to identify a potential pathological behaviour, physico-statistical modelssuch as multi-linear regression are commonly employed in dam engineering. Nevertheless, thethermal component estimation is an important source of uncertainty for these models. Thus, theobjectives of this thesis are to highlight the mechanism that generate thermal displacement, toclarify model hypothesis, to determine the main sources of uncertainty from environnemental influencesso as to propose improvements of statistical modelling. Two original physico-statisticalmodels have been develloped to account for water temperature which has been identified as amain source of uncertainty. Firstly, only the mean value has been introduced. Then, in parallelto in-situ measurements, realistic temperature profils are accounted for over the dam’s height.These models have been tested both on a virtual environnement (finite element model) and ona real study case. The results show a significant reduction of the residual dispersion and anincrease of the predictive capacity of the models

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Maione, Riccardo. "Modélisation d’un système de pyrogazéification de la biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0088/document.

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Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le projet LORVER, soutenu par la Région Grand Est et le FEDER. Il est destiné à créer une filière de production de biomasse végétale non alimentaire par valorisation de sites dégradés et de sous-produits industriels, en Lorraine. Un des procédés de valorisation de la biomasse produite est un procédé thermochimique de pyro-gazéification qui générerait de la chaleur et de l’électricité. Ce procédé, développé par SEA Marconi, se compose de trois réacteurs différents : un tambour tournant, pour la pyrolyse de particules de bois, la chaleur étant amenée par des billes d’acier chauffées ; un réacteur à vis sans fin pour l’oxydation du char qui permet de réchauffer les billes d’acier ; un réacteur de craquage des goudrons. L’objectif de cette thèse est de réaliser des modèles qui puissent permettre d’avoir une prédiction adaptée du comportement du système. Des modèles 3D du type DEM et CFD-DEM ont été conçus pour la modélisation des phénomènes qui interviennent dans le système. Les paramètres du modèle DEM ont été calibrés dans un tambour tournant de laboratoire. Pour le réacteur de pyrolyse, la simulation DEM a permis de prédire de façon satisfaisante la ségrégation pour des mélanges de billes d’acier et de particules non sphériques de bois, et de concevoir un modèle thermique et chimique 1D, sur lequel une étude de sensibilité a été effectuée. Un modèle CFD-DEM a été codé et validé sur un rhéomètre granulaire, permettant la simulation du réacteur d’oxydation partielle du char, qui n’a pas pu être réalisé dans le cadre de cette thèse
This work is part of the LORVER project, funded by Grand Est Région and FEDER. It aims to create a non-food biomass production chain by using and upgrading brownfields and industrial by-products in Lorraine. One possible valorization process of the produced biomass is a thermochemical pyro-gasification process that would generate heat and electricity. This process, developed by SEA Marconi, involves three different reactors: a rotating drum, for the pyrolysis of wood particles, the heat required being brought by hot steel balls; an Auger for partial oxidation of the char that allows heating the steel balls; a reactor for tar cracking. The aim of this thesis is to develop models that can predict the behavior of the system. 3D models based on DEM or CFD - DEM were designed for the modeling of phenomena involved in the system. The DEM model parameters were first calibrated in a rotating drum. The DEM simulation was able to predict in a satisfactory manner segregation between steel balls and non-spherical wood particles; it also helped to design a 1D thermal and chemical model, on which a sensitivity study has been done. A CFD - DEM model has been coded and validated on a granular rheometer allowing the simulation of the char oxidation reactor, even if this simulation was not possible during the PhD

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Vo, Quoc Thang. "Imagerie d'essais mécaniques sur des composites à matrice métallique : contribution expérimentale à la validation de méthodes d'homogénéisation et identification de propriétés mécaniques par phases." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20151/document.

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Abstract:

Ce travail vise à étudier un matériau biphasé métallique matrice/inclusion. Une méthode simple est proposée pour évaluer les propriétés élastiques d'une phase si les propriétés de l'autre phase sont connues. La méthode est basée à la fois sur un modèle d'homogénéisation inverse et sur les mesures de champs mécaniques par corrélation d'images numériques 2D. L'originalité de la méthode repose sur l'échelle étudiée, à savoir l'échelle de la microstructure du matériau : la taille caractéristique des inclusions est d'environ quelques dizaines de microns. L'évaluation est réalisée sur des essais de traction uniaxiale standards associés à un microscope longue distance. Cela permet d'observer la surface de l'échantillon à l'échelle de la microstructure au cours de la sollicitation mécanique. Tout d'abord, la précision de la méthode est examinée à partir de champs mécaniques 'parfaits' provenant des simulations numériques pour quatre microstructures : inclusions simples élastiques ou poreux ayant une forme sphérique ou cylindrique. Deuxièmement, cette précision est examinée sur les vrais champs mécaniques provenant des deux microstructures simples : une matrice métallique élasto-plastique contenant un ou quatre micro-trous cylindriques arrangés en un motif carré. Troisièmement, la méthode est utilisée pour évaluer les propriétés élastiques des inclusions de forme arbitraire dans un échantillon Zircaloy-4 oxydé présentant le gainage du combustible d'un réacteur à eau sous pression après un accident de perte de réfrigérant primaire (APRP). Dans toute cette étude, les phases sont supposées avoir des propriétés isotropes
This work is focused on a matrix/inclusion metal composite. A simple method is proposed to evaluate the elastic properties of one phase while the properties of the other phase are assumed to be known. The method is based on both an inverse homogenization scheme and mechanical field's measurements by 2D digital image correlation. The originality of the approach rests on the scale studied, i.e. the microstructure scale of material: the characteristic size of the inclusions is about few tens of microns. The evaluation is performed on standard uniaxial tensile tests associated with a long-distance microscope. It allows observation of the surface of a specimen on the microstructure scale during the mechanical stress. First, the accuracy of the method is estimated on ‘perfect' mechanical fields coming from numerical simulations for four microstructures: elastic or porous single inclusions having either spherical or cylindrical shape. Second, this accuracy is estimated on real mechanical field for two simple microstructures: an elasto-plastic metallic matrix containing a single cylindrical micro void or four cylindrical micro voids arranged in a square pattern. Third, the method is used to evaluate elastic properties of inclusions with arbitrary shape in an oxidized Zircaloy-4 sample of the fuel cladding of a pressurized water reactor after an accident loss of coolant accident (LOCA). In all this study, the phases are assumed to have isotropic properties

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Ben, Turkia Salma. "Etude expérimentale et numérique du comportement mécanique des matériaux granulaires : De la simulation discrète d'essais de laboratoire à la mise en place d'une procédure de calibration des paramètres d'entrée." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2020. http://www.theses.fr/2020MTLD0004.

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Abstract:

Le traitement, le transport, la maniabilité et le stockage des matériaux granulaires sont à l’origine de nombreuses opérations industrielles. Il est donc essentiel de prévoir de manière fiable la dynamique des matériaux granulaires pour un bon fonctionnement et une optimisation du processus. Les matériaux granulaires sont des systèmes complexes qui peuvent se présenter sous différents états statiques, quasi-statiques et dynamiques. La manifestation des phénomènes de ségrégation et de blocage (formation de voûtes) peuvent être problématiques pour les industriels. La prédiction du comportement en vrac des milieux granulaires nécessite une bonne compréhension des mécanismes dominants impliqués à l’échelle des grains. Il est donc essentiel de réaliser des simulations numériques pour pouvoir prédire avec précision la dynamique granulaire quel que soit le régime de sollicitation. Dans la méthode des éléments discrets (DEM), il existe des modèles constitutifs qui décrivent les réponses des matériaux pour différentes conditions de chargement mécanique. Cependant, des ressources de calcul informatiques importantes sont nécessaires pour simuler un grand nombre de particules, ce qui rend souvent les simulations à grande échelle difficilement réalisables.Dans cette étude, nous utilisons le code BlazeDEM3D-GPU basé sur des calculs sous GPU (Graphic Processing Unit), permettant d’augmenter considérablement l’efficacité des calculs. Cela crée de nouvelles opportunités dans la DEM et rend possible la résolution des problèmes qui étaient auparavant considérés comme trop exigeants en termes de calculs. L’utilité et la généralité du modèle à éléments discrets dépendent fortement de la qualité du processus de calibration du modèle. Le processus que nous proposons débute par la calibration virtuelle d’une expérience sur des matériaux en vrac utilisant les plans d’expériences, l’optimisation et la variation des paramètres pour identifier les valeurs optimales du problème virtuel. Cela garantit non seulement une meilleure correspondance entre les réponses du modèle expérimental et numérique, mais aussi l’unicité des paramètres du modèle eux-mêmes. En particulier, deux approches de calibration expérimentales et virtuelles distinctes sont étudiées pour vérifier la généralité des modèles DEM calibrés pour des applications à l’échelle du laboratoire et de futures applications virtuelles
The processing, transport, handling and storage of granular materials underlies the operations of numerous industries. Thus, reliably predicting the dynamics of granular materials is critical for successful process operation and sensible process optimization. Granular materials are complex systems that can display solid, liquid and gas phases that are often characterized by nonfrivolous transitions between static, quasi-static and dynamic states. Needless to say, the manifestation of segregation, arching and jamming can have dire consequences for manufacturers. Predicting the bulk behavior of granular media requires a good understanding of the dominant mechanisms involved at grain or particle level. It is therefore essential to numerically simulate at the grain or particle scale to accurately predict granular dynamics over all regimes. In the discrete element method (DEM) there are constitutive models that describe the material responses for different mechanical loading conditions. However, significant computational resources are required to simulate large number of particles often making bulk and industrial scale simulations intractable.In this study, we use the BlazeDEM3D-GPU simulation framework that uses GPU (Graphic Processing Unit) compute, allowing DEM simulations to be conducted tens to hundreds times faster. This tremendous increases in compute efficiency creates new opportunities in DEM to solve problems that previously were thought to be too computationally demanding. The usefulness and generality of the discrete element model strongly depends on the quality of the calibration process of the model. The process we proposed first conducts a virtual calibration of a bulk experiment that uses design of experiments, optimization and variation maps over the parameter domain to identify known optima in the virtual problem. This not only ensures a better match between the experimental and numerical model responses but also the uniqueness of the model parameters themselves. In particular, two distinct experimental and virtual calibration approaches are investigated to verify the generality of the calibrated DEM models for laboratory scale applications and future industrial applications

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Desbordes, Paul. "Méthode de sélection de caractéristiques pronostiques et prédictives basée sur les forêts aléatoires pour le suivi thérapeutique des lésions tumorales par imagerie fonctionnelle TEP." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR030/document.

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Abstract:

La radiomique propose de combiner des caractéristiques images avec celles issues de la clinique, de la génomique, de la protéomique, etc . . .afin de mettre en place une médecine personnalisée dans la prise en charge du cancer. L’objectif est d’anticiper, à partir d’un examen initial, les chances de survie du patient ou la probabilité de la maladie de répondre à un traitement. En médecine, des méthodes statistiques classiques sont généralement utilisées comme l’analyse de Mann-Whitney pour les études prédictives et l’analyse des courbes de survie de Kaplan-Meier pour les études pronostiques. Cependant, l’augmentation du nombre de caractéristiques étudiées pose des problèmes pour l’utilisation de ces statistiques. C’est pour cela que nous nous sommes orientés vers l’utilisation des algorithmes d’apprentissage automatique et des méthodes de sélectionde caractéristiques. Ces méthodes sont résistantes aux grandes dimensions, ainsi qu’aux relations non-linéaires entre caractéristiques. Nous avons proposé 2 méthodes de sélection des caractéristiques basées sur la méthode d’apprentissage automatique des forêts aléatoires. Nos méthodes ont permis la sélection de sous-ensembles de caractéristiques prédictives et pronostiques sur 2 bases de données (cancer de l’oesophage et du poumon). Nos algorithmes ont montré les meilleures performances de classification comparées aux méthodes statistiques classiques et aux autres méthodes de sélection des caractéristiques étudiées
Radiomics proposes to combine image features with those extracted from other modalities (clinical, genomic, proteomic) to set up a personalized medicine in the management of cancer. From an initial exam, the objective is to anticipate the survival rate of the patient or the treatment response probability. In medicine, classical statistical methods are generally used, such as theMann-Whitney analysis for predictive studies and analysis of Kaplan-Meier survival curves for prognostic studies. Thus, the increasing number of studied features limits the use of these statistics. We have focused our works on machine learning algorithms and features selection methods. These methods are resistant to large dimensions as well as non-linear relations between features. We proposed two features selection strategy based on random forests. Our methods allowed the selection of subsets of predictive and prognostic features on 2 databases (oesophagus and lung cancers). Our algorithms showed the best classification performances compared to classical statistical methods and other features selection strategies studied

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Skander, Achraf. "Méthode et modèle DFM pour le choix des procédés et l'intégration des contraintes de fabrication vers l'émergence de la solution produit." Troyes, 2006. http://www.theses.fr/2006TROY0001.

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Abstract:

Le travail proposé dans ce mémoire s’inclut dans un cadre général d’ingénierie simultanée. Nous avons adopté en particulier une démarche de conception intégrée et plus particulièrement de conception pour la fabrication DFM qui permet, en plus de la simultanéité des activités, une intégration de contraintes de fabrication. Ce travail est motivé par un besoin de créer des outils d’aide à la conception qui explorent les solutions de conception et identifient les modifications et les spécifications à apporter pour être en conformité avec les contraintes du cycle de vie du produit et ceci au moment même de la conception. Dans ce cadre général, nous présentons une démarche de choix des procédés et d’intégration des contraintes de fabrication. Cette démarche se base sur deux éléments : une méthode de choix des procédés et d’intégration de leurs contraintes et un modèle du produit. Ce modèle est nommé modèle d’interface produit-procédés. Il utilise les entités peau et squelette et permet la gestion simultanée des données du produit et des procédés de fabrication et de leurs contraintes. En résultat, nous avons l’émergence d’un ensemble de solutions du produit qui ne comportent pas uniquement des données géométriques telles que la forme et la variation de la forme mais aussi d’autres données du produit comme la rugosité et l’intervalle de tolérance. Cette approche permet de réellement justifier les données et la géométrie du produit à partir de l’expertise fabrication
In a general context of concurrent engineering, Design for Manufacturing tackles the problem of acceptable manufacturing processes selection (product analysis) and integration, as soon as possible, of constraints related to these processes in product definition (constraints synthesis). The research results are related to the specification of product definition method that aims to manufacturing processes selection and integration of their constraints during product design. On the one hand, this DFM method analyzes the product data issued of processes (form, roughness, tolerance interval, etc. ). On the other hand, it treats manufacturing information (manufacturing processes constraints). It manages simultaneously these data using a skin-skeleton model (product-processes interface model). The use of the skin and skeleton features is justified by their capacity to make a simplify product representation that gives possibility to integrate both design and manufacture data and therefore defines the product data at least commitments

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Vergez, Guillaume. "Méthodes numériques avec des éléments finis adaptatifs pour la simulation de condensats de Bose-Einstein." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR014/document.

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Abstract:

Le phénomène de condensation d’un gaz de bosons lorsqu’il est refroidi à zéro degrés Kelvin futdécrit par Einstein en 1925 en s’appuyant sur des travaux de Bose. Depuis lors, de nombreux physiciens,mathématiciens et numériciens se sont intéressés au condensat de Bose-Einstein et à son caractère superfluide. Nous proposons dans cette étude des méthodes numériques ainsi qu’un code informatique pour la simulation d’un condensat de Bose-Einstein en rotation. Le principal modèle mathématique décrivant ce phénomène physique est une équation de Schrödinger présentant une non-linéarité cubique,découverte en 1961 : l’équation de Gross-Pitaevskii (GP). En nous appuyant sur le logiciel FreeFem++,nous nous servons d’une discrétisation spatiale en éléments-finis pour résoudre numériquement cette équation. Une méthode d’adaptation du maillage à la solution et l’utilisation d’éléments-finis d’ordre deux nous permet de résoudre finement le problème et d’explorer des configurations complexes en deux ou trois dimensions d’espace. Pour sa version stationnaire, nous avons développé une méthode de gradient de Sobolev ou une méthode de point intérieur implémentée dans la librairie Ipopt. Pour sa version instationnaire, nous utilisons une méthode de Time-Splitting combinée à un schéma de Crank-Nicolson ou une méthode de relaxation. Afin d’étudier la stabilité dynamique et thermodynamique d’un état stationnaire, le modèle de Bogoliubov-de Gennes propose une linéarisation de l’équation de Gross-Pitaevskii autour de cet état. Nous avons élaboré une méthode permettant de résoudre ce système aux valeurs et vecteurs propres, basée sur un algorithme de Newton ainsi que sur la méthode d’Arnoldi implémentée dans la librairie Arpack
The phenomenon of condensation of a boson gas when cooled to zero degrees Kelvin was described by Einstein in 1925 based on work by Bose. Since then, many physicists, mathematicians and digitizers have been interested in the Bose-Einstein condensate and its superfluidity. We propose in this study numerical methods as well as a computer code for the simulation of a rotating Bose-Einstein condensate.The main mathematical model describing this phenomenon is a Schrödinger equation with a cubic nonlinearity, discovered in 1961: the Gross-Pitaevskii (GP) equation. By using the software FreeFem++ and a finite elements spatial discretization we solve this equation numerically. The mesh adaptation to the solution and the use of finite elements of order two allow us to solve the problem finely and to explore complex configurations in two or three dimensions of space. For its stationary version, we have developed a Sobolev gradient method or an internal point method implemented in the Ipopt library. .For its unsteady version, we use a Time-Splitting method combined with a Crank-Nicolson scheme ora relaxation method. In order to study the dynamic and thermodynamic stability of a stationary state,the Bogoliubov-de Gennes model proposes a linearization of the Gross-Pitaevskii equation around this state. We have developed a method to solve this eigenvalues and eigenvector system, based on a Newton algorithm as well as the Arnoldi method implemented in the Arpack library

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Pizette, Patrick. "Simulation de la compaction de poudres céramiques par la méthode des éléments discrets : application à la mise en forme des combustibles nucléaires mixtes." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0190.

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Abstract:

Le combustible nucléaire mixte (MOX) est élaboré sous forme de pastilles par compaction en matrice puis frittage d'un mélange de poudres d'oxydes d'uranium et de plutonium. Du fait de la variabilité des poudres et compte tenu de la nécessité industrielle de maintenir constants les paramètres de fabrication sur des quantités importantes de produit, l'opération de compaction peut être à l'origine de rejets des pastilles lors des contrôles. En particulier, la solidité et la maîtrise dimensionnelle des comprimés sont des enjeux majeurs du procédé. La méthode des éléments discrets (DEM), mise en œuvre ici, offre un outil puissant de compréhension et de simulation. Elle s'appuie sur une modélisation explicite du caractère particulaire des poudres. Deux représentations, à l'échelle des agrégats de cristallites et à l'échelle des cristallites sont considérées pour simuler la consolidation de la poudre. Une méthodologie à partir d'expériences numériques est proposée pour établir des lois de comportement susceptibles de renseigner un code par éléments finis. Enfin, la modélisation à l'échelle des cristallites permet d'identifier les principaux paramètres microstructuraux qui influent sur la solidité des comprimés
Nuclear mixed oxide fuel (MOX) is formed as pellets by cold compaction of a powder blend of oxides of uranium and plutonium followed by sintering. Because of the variability of incoming powders in the process and taking into account the need to maintain constant industrial settings for processing significant quantities of pellets, the compaction process may generate some rejection during controls. In particular, compact strength and dimensional precision are key features of the industrial process. The Discrete Element Method (DEM), which has been used here, offers a powerful tool for understanding and simulating the compaction stage. It relies on an explicit modeling of the particulate nature of the uranium oxide powders. Two models, at the length scale of the aggregate of crystallites and at the length scale of the crystallites are used to simulate the powder compaction. A methodology, based on numerical experiments, is proposed to generate constitutive laws to feed a finite element code. Finally, the modeling at the crystallite length scale is used to identify the main microstructural parameters that control the compact strength

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Nguyen, Trung Kien. "Modelisation multi-echelle des materiaux granulaires frottant-cohesifs." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062483.

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Abstract:

Ce travail de recherche présente la modélisation du comportement mécanique des matériaux granulaires cohésifs par une approche multi-échelle en combinant la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des éléments discrets (DEM). A l'échelle microscopique, la DEM est utilisé pour modéliser un assemblage granulaire alors qu'à l'échelle macroscopique, la solution numérique est obtenue par la FEM. Afin de faire un pont entre l'échelle micro et macroscopique, un Volume Elementaire Représentative (VER) est considéré dans lequel la contrainte suite à une déformation imposée résulte d'un calcul numérique de type DEM. Par cette manière, la loi numérique constitutive est déterminé par la modélisation de la microstructure, et par conséquent prenant en compte les natures des matériaux granulaires. Après avoir achevé à construire la loi numérique, on propose d'étudier les propriétés de cette loi incrémentale en terme des enveloppes de réponse Gudehus, et des analyses en bande de cisaillement. Cet étude nous permet d'avoir une vision générale sur cette nouvelle loi. Dans cette contribution numérique multi-échelle, en implémentant la loi numérique DEM dans un code de calcul par éléments finis, un outil numérique est obtenu et utilisé à simuler des essais menés au laboratoire. Des résultats obtenus produisant la localisation de la déformation en bandes de cisaillement seront analysés et discutés.

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Al, Tfaily Bilal. "Capacité prévisionnelle de la modélisation discrète pour application aux ouvrages géotechniques complexes." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALI077.

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Abstract:

L'ingénierie géotechnique est un domaine crucial dans la conception et la construction de fondations, de tunnels, de remblais et autres ouvrages en interaction avec le sol ou la roche. Cependant, la description de la réponse élastoplastique du sol, avec des déformations fortement non linéaires et irréversibles ainsi qu’une règle d'écoulement non associée, reste complexe. La difficulté est encore plus élevée dans le cas de chemins de chargement non monotones où les relations constitutives phénoménologiques nécessitent des paramètres d’histoire ad hoc et des essais mécaniques avancés pour leur calibration.La méthode des éléments discrets s'est avérée être une méthode efficace pour décrire quantitativement la réponse constitutive des sols, même dans le cas de chargements complexes (avec rotation des axes principaux de contraintes ou des cycles de chargement/déchargement) où les relations constitutives élastoplastiques conventionnelles peuvent conduire à des réponses simulées non réalistes. Pour les sols granulaires à granulométrie étroite, une représentation directe des grains du sol par des particules polyédriques ou à partir de level set est possible, tandis que pour les sols plus fins ou à granulométrie plus étalée, des solutions alternatives doivent être envisagées. Des particules sphériques avec des lois de contact enrichies ou des agrégats de sphères peuvent être utilisées pour conserver un modèle numérique relativement léger afin de résoudre des problèmes aux limites avec un coût en calcul limité. Cependant, même si ces modèles donnent des résultats satisfaisants pour des essais de cisaillement direct ou des compressions triaxiales drainées par rapport aux mesures expérimentales, leur validation par rapport à des trajets de chargement plus complexes tels que la compression isochore ou le chemin à déviateur de contrainte constant présente encore des difficultés, en particulier pour les assemblages granulaires initialement lâches.Dans cette étude, nous proposons tout d'abord de comparer de tels modèles. Cette comparaison se fait en termes de capacités prédictives à l'échelle macroscopique des réponses constitutives des sols, en particulier pour des trajets de chargement complexes. Deux types de modèles discrets sont considérés : (i) des particules sphériques avec une résistance au roulement, (ii) des agrégats simples composés de 2 à 6 sphères. Les modèles sont calibrés à partir de deux compressions triaxiales drainées sur du sable d’Hostun dense et lâche. Ils sont ensuite évalués, en fonction de la réponse macroscopique, sur des trajets de chargement nettement différents des trajets de calibration (compressions isochores, chemins de contrainte circulaires dans le plan déviatoire, chemin à déviateur de contrainte constant, etc.).Ensuite, nous étudions l'importance de la description de l'anisotropie de la micro-structure initiale et de la loi de frottement inter-particules dans les réponses simulées des assemblages granulaires lâches pour différents types de chemins de chargement. Cela montre comment la combinaison des deux peut modifier de manière importante les réponses simulées pour certains chemins de chargement. Cette étude est réalisée avec un modèle numérique discret composé de sphères comparé à des résultats expérimentaux réalisés sur un sable.Enfin, le modèle est utilisé pour simuler l'interaction non linéaire entre une fondation superficielle d'une structure de bâtiment et le sol lors de sollicitations sismiques intenses, comme testé expérimentalement pour le projet TRISEE avec un modèle physique à échelle 1. Une technique de discrétisation adaptative est mise en œuvre pour limiter le nombre de particules dans un tel problème aux limites et rendre le calcul possible avec un ordinateur de bureau classique. Les résultats numériques sont comparés aux mesures expérimentales du projet TRISEE, ainsi qu'à des simulations numériques par éléments finis (FEM) ou des modèles basés sur des macro-éléments
Geotechnical engineering is a crucial field in the design and construction of foundations, embankments, tunnels, and other structures interacting with soil and rock. However, the description of the elastoplastic response of soil, with preponderant non-linear and non-reversible deformations together with a non-associative flow rule, is complex. The difficulty is even higher in the case of non-monotonous loading paths where phenomenological constitutive relations require ad-hoc history parameters and advanced experimental tests for their calibration.Discrete element method has been proved to be an effective method in predicting quantitatively the constitutive response of soils, even in the case of complex loadings (with rotation of principal stress directions, or loading/unloading cycles) where conventional elastoplastic constitutive relations may fail to simulate realistic responses. For granular soils with a narrow grading, a direct representation of soil grains by polyhedral particles or with the level set method is possible, whereas for finer soils, or soils with a wider grading, alternative solutions should be considered. Spherical particles with enriched contact laws (e.g. by introducing rolling resistance at the contact) or rather simplified clumps of spheres can be used to keep the model relatively light to tackle further boundary value problems with limited computational cost. However, even if the models provide satisfying results for direct shear tests or drained triaxial compression loading paths compared to experimental measurements, their validation with respect to more complex loading paths as the isochoric compression or the path at constant stress deviator still present difficulties, in particular for initially loose granular assemblies.First, this study aims to compare such different approaches in terms of the prediction abilities at the macroscopic scale of the constitutive responses of soils, particularly for complex loading paths. Two kinds of discrete models are considered: (i) spherical particles with rolling resistance, (ii) simple clumps made of 2 to 6 spheres. The models are calibrated from two drained triaxial compressions on dense and loose Hostun sand. They are then assessed, according to the macroscopic response, on loading paths significantly different from the calibration loading paths (isochoric compressions, circular stress paths in the deviatoric plane, constant deviatoric stress path, etc.).Then, we investigate the importance of the description of the anisotropy of the initial fabric and of the inter-particle friction law in the simulated responses of loose granular assembly to different kinds of loading paths. It shows how the combination of both can modify importantly the simulated responses to some kinds of loading paths. This investigation is carried out for a numerical discrete model made of spheres by comparison with experimental results on sand.Finally, the model is used to simulate the nonlinear interaction between a shallow foundation of building structure and the supporting soil during strong seismic loadings, as tested experimentally for the TRISEE project with a full scale physical model. An adaptative discretization technique is implemented to limit the number of particles in such a boundary value problem and make the computation possible with a conventional desktop computer. Numerical results are benchmarked against experimental measurements from the TRISEE project, and FEM numerical simulations or macro-element models

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Lorenat, Jemma. ""Die Freude an der Gestalt" : méthodes, figures et pratiques de la géométrie au début du dix-neuvième siècle." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066079/document.

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Abstract:

L'histoire standard de la géométrie projective souligne l'opposition au 19e siècle entre méthodes analytiques et synthétiques. Nous nous interrogeons sur la manière dont les géomètres du 19e siècle ont vraiment opéré ou non des distinctions entre leurs méthodes et dans quelle mesure cette géométrie était "moderne'' comme le clamaient ses praticiens, et plus tard leurs historiens. Poncelet insistait sur le rôle central de la figure, qui selon lui pourrait être obscurci par les calculs de l'algèbre. Nous étudions son argument en action dans des problèmes de construction résolus par plusieurs auteurs différents -comme la construction d'une courbe du second ordre ayant un contact d'ordre trois avec une courbe plane donnée, dont cinq solutions paraissent entre 1817 et 1826. Nous montrons que l'attention visuelle est au coeur de la résolution, indépendamment de la méthode suivie, qu'elle n'est pas réservée aux figures, et que les débats sont aussi un moyen de signaler de nouvelles zones de recherche à un public en formation. Nous approfondissons ensuite la réception des techniques nouvelles et l'usage des figures dans les travaux de deux mathématiciens décrits d'ordinaire comme opposés, l'un algébriste, Plücker, et l'autre défendant l'approche synthétique, Steiner. Nous examinons enfin les affirmations de modernité dans les manuels français de géométrie publiés pendant le premier tiers du dix-neuvième siècle. Tant Gergonne et Plücker que Steiner ont développé des formes de géométrie qui ne se pliaient pas en fait à une caractérisation dichotomique, mais répondaient de manière spécifique aux pratiques mathématiques et aux modes d'interaction de leur temps
The standard history of nineteenth century geometry began with Jean Victor Poncelet's contributions which then spread to Germany alongside an opposition between Julius Plücker, an analytic geometer, and Jakob Steiner, a synthetic geometer. Our questions centre on how geometers distinguished methods, when opposition arose, in what ways geometry disseminated from Poncelet to Plücker and Steiner, and whether this geometry was "modern'' as claimed.We first examine Poncelet's argument that within pure geometry the figure was never lost from view, while it could be obscured by the calculations of algebra. Our case study reveals visual attention within constructive problem solving, regardless of method. Further, geometers manipulated and represented figures through textual descriptions and coordinate equations. We also consider the debates involved as a medium for communicating geometry in which Poncelet and Gergonne in particular developed strategies for introducing new geometry to a conservative audience. We then turn to Plücker and Steiner. Through comparing their common research, we find that Plücker practiced a "pure analytic geometry'' that avoided calculation, while Steiner admired "synthetic geometry'' because of its organic unity. These qualities contradict usual descriptions of analytic geometry as computational or synthetic geometry as ad-hoc.Finally, we study contemporary French books on geometry and show that their methodological divide was grounded in student prerequisites, where "modern'' implied the use of algebra. By contrast, research publications exhibited evolving forms of geometry that evaded dichotomous categorization.The standard history of nineteenth century geometry began with Jean Victor Poncelet's contributions which then spread to Germany alongside an opposition between Julius Plücker, an analytic geometer, and Jakob Steiner, a synthetic geometer. Our questions centre on how geometers distinguished methods, when opposition arose, in what ways geometry disseminated from Poncelet to Plücker and Steiner, and whether this geometry was "modern'' as claimed.We first examine Poncelet's argument that within pure geometry the figure was never lost from view, while it could be obscured by the calculations of algebra. Our case study reveals visual attention within constructive problem solving, regardless of method. Further, geometers manipulated and represented figures through textual descriptions and coordinate equations. We also consider the debates involved as a medium for communicating geometry in which Poncelet and Gergonne in particular developed strategies for introducing new geometry to a conservative audience. We then turn to Plücker and Steiner. Through comparing their common research, we find that Plücker practiced a "pure analytic geometry'' that avoided calculation, while Steiner admired "synthetic geometry'' because of its organic unity. These qualities contradict usual descriptions of analytic geometry as computational or synthetic geometry as ad-hoc.Finally, we study contemporary French books on geometry and show that their methodological divide was grounded in student prerequisites, where "modern'' implied the use of algebra. By contrast, research publications exhibited evolving forms of geometry that evaded dichotomous categorization

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Olmedilla, González de Mendoza Antonio. "Grain motion and packing : application to metallic alloy solidification." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0265/document.

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Abstract:

La modélisation multi-échelle multi-physique de la solidification d'alliages métalliques demande de combiner des phénomènes à l'échelle macroscopique du produit et microscopiques à l'échelle des structures de solidification. Dans cette thèse, l'empilement aléatoire des grains équiaxes avec des morphologies typiques de solidification est étudié. Nous mettons tout d'abord en évidence les paramètres hydrodynamiques adimensionnels qui régissent l'empilement de grains équiaxes : le nombre de Stokes, St, le nombre d'Archimède, Ar, et le rapport entre le temps caractéristique de la croissance et le temps caractéristique du mouvement, Γ. Un dispositif expérimental a été conçu par similitude hydrodynamique avec le phénomène réel de l'empilement de la solidification afin d'étudier l'influence de la géométrie des grains équiaxes et l'influence des conditions hydrodynamiques sur la fraction d'empilement. En outre, un outil numérique basé sur le méthode des éléments discrets a été développé pour compléter le travail expérimental de détermination de : la fraction d'empilement locale, le nombre de particules voisines en contact et l'orientation des particules. Des fractions d'empilement entre environ 0,53 et 0,67 ont été mesurées et calculées pour les grains sphériques non-cohésifs, alors que des valeurs allant jusqu'à environ 0,30 sont trouvées pour les grains dendritiques non-cohésifs. Enfin, nous étudions la dynamique de l'empilement, qui est la transition d'un régime de sédimentation à l'équilibre mécanique. L'évolution des variables comme la fraction locale de solide, le nombre de particules voisines en contact et l'orientation du grain en fonction du temps est présentée
Solidification multiphase multiscale modeling of metal alloys is based on the combination of the phenomena at the macroscopic scale of the product and at the microscopic scale of the solidification structures. In this thesis, the random packing of the typical equiaxed grain morphologies in metal alloy solidification is investigated. Firstly, we highlight the hydrodynamic dimensionless parameters governing the grain packing in the melt: the Stokes number, St, the Archimedes number, Ar, and the growth-to-motion ratio, Γ. Subsequently, an experimental setup is designed by hydrodynamic similarity with the actual solidification packing phenomenon in order to investigate the influence of the equiaxed grain geometry and the hydrodynamic conditions on the average solid packing fraction. Additionally, a numerical Discrete Element Method tool is developed to complement the experimental work by accessing to those granular variables which result difficult to be experimentally obtained such as the local packing fraction, the contacting neighbors and the particle orientation. Packing fractions between approximately 0.53 and 0.67 are measured and computed for the spherical noncohesive grains, for different hydrodynamic, frictional and polydispersity conditions, whereas values down to approximately 0.30 are found for noncohesive dendrite envelopes. Finally, we investigate the packing dynamics, which is the transition from a sedimentation regime to the mechanical equilibrium (packing). The evolution of the local solid fraction, contacting neighbors, mechanical contacts and grain orientation are given

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Yaseri, Alireza. "Analysis of earth dam-flexible canyon interaction by 3D hybrid FEM-SBFEM." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/70281.

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Abstract:

La géométrie et la flexibilité d'un canyon sont les paramètres qui affectent grandement la valeur des périodes naturelles dans les barrages en terre. Le canyon entourant des barrages peut être considéré comme un domaine illimité. Pour prendre en compte ces deux effets, le canyon a été modélisé par SBFEM et le barrage en terre, à géométrie limitée, par FEM. La technique hybride SBFEM-FEM pour l'analyse tridimensionnelle dynamique de l'interaction sol-barrage a été validée avec les résultats disponibles dans la littérature. Comme la matrice de rigidité dynamique du domaine non borné est complexe et dépendante de la fréquence, la méthode classique de superposition de modes n'est pas simple pour le système d'interaction sol-structure. Ainsi, pour obtenir la fréquence propre fondamentale, le barrage a été excité en direction amont-aval. Les périodes naturelles du barrage de terre pour des canyons de formes géométriques et de coefficient de impédance différents ont été obtenues. Ils se sont avérés avoir des effets significatifs sur la période naturelle. Les résultats ont été comparés aux données enregistrées réelles. Il a été constaté que les graphiques proposés dans cette étude peuvent être utilisés par des concepteurs de barrages pour l'estimation des périodes naturelles des barrages en terre dans des canyons de formes et de propriétés matérielles différentes. Plusieurs fonctions d'amplification correspondant à différentes conditions de canyon ont été obtenues en appliquant un déplacement uniforme à la limite du canyon. Une étude approfondie a été réalisée pour examiner les effets de la géométrie et de la flexibilité du canyon sur la réponse en régime permanent du barrage. Ces deux effets ont influencé de manière importante les fonctions d'amplification. Alors que la flexibilité du canyon affecte de manière significative la valeur de la fonction d'amplification maximale, cette valeur ne change pas pour les barrages en terre dans lesquels les canyons ont des formes différentes et la même longueur. De plus, la réponse latérale du barrage de terre dans le domaine temporel a été calculée pour analyser les effets susmentionnés lors d'un tremblement de terre réel. Les fonctions d'amplification proposées ont été utilisées pour comparer les spectres de réponse enregistrés du barrage d'El Infiernillo lors des tremblements de terre de 1966 avec la fonction d'amplification calculée. Un accord raisonnable a été observé entre eux. La méthode linéaire équivalente (EQL) a été implémentée dans le FEM. La technique FEMSBFEM a été étendue pour prendre en compte l'effet du comportement non linéaire des barrages en terre. Il a été observé que le comportement non linéaire affecte grandement la fréquence naturelle, la fonction d'amplification et l'accélération de crête maximale du barrage de terre situé dans les canyons. Les effets de la géométrie et de la flexibilité du canyon sur le comportement non linéaire ont été examinés, et on a vu qu'en augmentant la flexibilité du canyon, l'effet de la non-linéarité était diminué. Le barrage d'El Infiernillo a été modélisé par FEM-SBFEM non linéaire 3D, et une comparaison de la fonction d'amplification de crête obtenue par la méthode proposée avec les données enregistrées montre la précision du FEM-SBFEM non linéaire.
The canyon surrounding a dam can be assumed as an unbounded domain, and the geometry and flexibility of a canyon are parameters that greatly affect the values of natural periods in earth dams. In this thesis, in order to take into account these two effects, canyons are modeled by SBFEM, and earth dams, which have limited geometries, are modeled by FEM. The hybrid FEM-SBFEM technique used for the dynamic three-dimensional analysis of soil-earth dam interactions is validated with results available in the literature. Because the dynamic-stiffness matrix of the unbounded domain is complex and frequency-dependent, the classical mode-superposition method is not straightforward for a soil-structure interaction system, and thus, to obtain their fundamental natural frequencies, the modeled dams were excited in the upstream-downstream direction. The natural periods of earth dams in canyons with different geometries shapes and impedance ratios are obtained, and are found to have significant effects on the dams’ natural periods. The results are compared with actual recorded data, and it is found that the graphs put forward in this study may be used by practical engineers for the estimation of natural periods of earth dams in canyons with different shapes and material properties. Several amplification functions corresponding to different canyon conditions are obtained by applying a uniform displacement at the canyons’ boundaries. A comprehensive study is performed to examine the effects of canyon geometry and flexibility on the steady-state responses of the dams, and it is found that these two effects significantly influence the amplification functions. While the flexibility of the canyon does affect the maximum amplification function value, this value does not change for earth dams in canyons that have different shapes but the same length. In addition, the lateral responses of earth dams in the time domain are computed in order to analyze the aforementioned effects under an actual earthquake. The proposed amplification functions are used to compare the recorded response spectra of the El Infiernillo dam under the two 1966 earthquakes with the calculated amplification function, and a reasonable agreement is observed between them. The equivalent linear method (EQL) is implemented into the FEM, and the FEM-SBFEM technique is extended in order to take into consideration the effect of earth dams’ nonlinear behavior. It is observed that such nonlinear behavior greatly affects the natural frequency, the amplification function, and peak crest acceleration of earth dams located in canyons. The effects of canyon geometry and flexibility on the nonlinear behavior are examined, and it is found that by increasing canyon flexibility, the effect of nonlinearity is decreased. The El Infiernillo dam is modeled by the 3D nonlinear FEM-SBFEM, and comparison of the crest amplification function obtained by the proposed method with the recorded data shows the accuracy of the nonlinear FEM-SBFEM.

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Al-Arkawazi, Sherko Ahmad Flamarz. "Modélisation des interactions fluide-milieu granulaire par couplage CFD-DEM, incluant les transferts thermiques." Amiens, 2014. http://www.theses.fr/2014AMIE0116.

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Abstract:

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'étude du comportement hydrodynamique et thermique des lits fluidisés par simulations numériques. Au moyen d'un couplage entre la méthode des éléments discrets (DEM) et la mécanique des fluides numérique (CFD), nous modélisons les interactions entre un fluide et un milieu granulaire. L'interaction est traduite à travers une force de traînée, et l'effet de la concentration locale en particules sur la force de traînée est pris en compte par une fonction de porosité. Les résultats de simulations sur un lit fluidisé sont commentés et comparés à des résultats expérimentaux, notamment en termes de hauteur d'expansion du lit fluidisé. L'influence des coefficients de frottement et de restitution des grains sur le comportement macroscopique du lit est également étudiée. À titre d'exemple, différentes géométries de colonnes de fluidisation sont modélisées. Pour chacune d’elles, les résultats des simulations sont analysés, notamment grâce à un indice de fluidisation. Ces exemples illustrent la possibilité d'optimiser des systèmes complexes d'écoulement granulaires par la méthode de simulation couplée CFD–DEM présentée dans ce travail. Nous avons proposé une approche thermique (conduction-convection) basée sur la méthode des volumes finis pour calculer le transfert de chaleur fluide-particules et particules-particules. Les effets des dissipations par le choc et la friction ont été également pris en compte et analysés. Les résultats des validations montrent que l'approche thermique a été bien intégrée avec le modèle de couplage CFD–DEM, et a prouvé son efficacité qu'il sagisse d'un lit fixe ou fluidisé
In this work, we are interested in the study of hydrodynamic and thermal behavior of fluidized beds by numerical simulations. By means of a coupling between the discrete element method (DEM) and computational fluid mechanics (CFD), we are modeling the interaction between a fluid and a granular medium. The interaction is translated through a drag force, and the effect of local concentration of the particles on the drag force is taken into account by a porosity function. Simulation results on a fluidized bed are discussed and compared with experimental ones, especially in terms of height of expansion of the fluidized bed. The influence of friction and restitution coefficients on the macroscopic behavior of the bed is also studied. For example, different geometries of fluidizing columns are modeled. For each of them, simulation results are analyzed, through a fluidization index. These examples illustrate the ability of the coupling CFD–DEM method presented in this work to optimize complex granular flow. We proposed a thermal approach (conduction-convection) based on the finite volume method to calculate the heat transfer between fluid-particle and particle-particle. The effects of dissipation by shock and friction were also taken into account and analyzed. The validation results depicted that the thermal model has proven its effectiveness whether on a fixed or fluidized bed

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Farah, Nicolas. "Flow Modelling in Low Permeability Unconventional Reservoirs." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066503/document.

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Abstract:

Les réservoirs non-conventionnels présentent un milieu fracturé à multi-échelles, y compris des fractures stimulées et des fractures naturelles, augmentant l'hétérogénéité et la complexité de la simulation de réservoir. Ce travail propose un modèle unique et simple tout en tenant compte des paramètres clés d'un réservoir, tels que l'orientation des fractures, l'anisotropie et la faible perméabilité du réservoir. L'échange matrice-fracture n'est pas correctement modélisé en utilisation les modèles Discrete Fracture Model (DFM) standards en raison de la très faible perméabilité. Dans ce travail nous proposons l'extension de la méthode MINC (Multiple interagissant Continua) aux modèles DFM afin d'améliorer l'échange matrice-fracture. Notre DFM basé sur la méthode MINC, est un modèle triple porosité où les fractures de très grandes conductivités sont explicitement discrétisées et le reste est homogénéisé. Autrement aux modèles standards et afin d'améliorer l'échange de flux entre la matrice et la fracture, une maille matrice est subdivisé selon une fonction de proximité en tenant compte de la distribution des fractures. Notamment, notre approche est particulièrement utile pour les simulations multiphasique avec un changement de phase dans l'échange matrice/fracture, qui ne peut pas être simulé avec une approche standard. Enfin, nous avons appliqué notre approche pour un cas DFN synthétique dans un réservoir de gaz à condensat et un réservoir tight-oil. Un bon accord a été observé en comparant nos résultats à des solutions de référence obtenues avec des maillages très fins
Unconventional low permeability reservoirs present a multi-scale fractured media, including stimulated fractures and natural fractures of various sizes, increasing the heterogeneity and the complexity of the reservoir simulation. This work proposes a methodology to address this challenge, taking into account reservoir key parameters such as fractures locations, orientation, anisotropy and low permeability matrix in a unique model as simple as possible. Using standard Discrete Fracture Models (DFMs), the matrix-fracture interaction is not properly handled due to the large grid cells and very low matrix permeability. In this work, we extended the MINC (Multiple INteracting Continua) method to the DFM in order to improve the matrix-fracture flow exchange. Our DFM based on a MINC proximity function is computed by taking into account all discrete fractures, within a triple-porosity model where the propped fractures are explicitly discretized and other fractures are homogenized. In order to improve the flow exchange between the matrix and fracture media, the matrix grid cell is subdivided according to the MINC proximity function based on the distance to all discrete fractures, by using randomly sampled points. Our approach is particularly useful for multi-phase flow simulations in matrix-fracture interaction with phase change, which cannot be handled by a standard approach. Finally, we applied our technique to synthetic DFM case in a retrograde gas and a tight-oil reservoirs. A good agreement is observed by comparing our results to a reference solution where very fine grid cells were used

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Bautista, Rozo Lola Xiomara. "Reconstruction de phase pour la microscopie à Contraste Interférentiel Différentiel." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4045/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la microscopie DIC (Differential interference contrast) en couleur. L’imagerie DIC est reconnue pour produire des images à haut contraste et à haute résolution latérale. L'un de ses inconvénients est que les images observées ne peuvent pas être utilisées directement pour l'interprétation topographique et morphologique, car les changements de phase de la lumière, produits par les variations de l'indice de réfraction de l'objet, sont cachés dans l'image d'intensité. Il s’agit donc d’un problème de reconstruction de phase. Nous présentons un modèle de formation d'image pour la lumière polychromatique, et décrivons de manière détaillée la réponse impulsionnelle du système. Le problème de la reconstruction de phase est abordé sous l’angle d’un problème inverse par minimisation d’un terme d’erreur des moindres carrés (LS) non linéaire avec un terme de régularisation préservant les discontinuités, soit par le potentiel hypersurface (HS), soit par la variation totale (TV). Nous étudions les propriétés des fonctions objectives non convexes résultantes, prouvons l'existence de minimisateurs et proposons une formulation compacte du gradient permettant un calcul rapide. Ensuite, nous proposons des outils d'optimisation efficaces récents permettant d'obtenir à la fois des reconstructions précises pour les deux régularisations lisse (HS) et non lisse (TV) et des temps de calculs réduits
In this dissertation we address the problem of estimating the phase from colorimages acquired with differential–interference–contrast (DIC) microscopy. This technique has been widely recognized for producing high contrast images at high lateral resolution. One of its disadvant ages is that the observed images cannot be easily used for topographical and morphological interpretation, because the changes in phase of the light, produced by variations in the refractive index of the object, are hidden in the intensity image. We present an image formation model for polychromatic light, along with a detailed description of the point spread function (PSF). As for the phase recovery problem, we followed the inverse problem approach by means of minimizing a non-linear least–squares (LS)–like discrepancy term with an edge–preserving regularizing term, given by either the hypersurface (HS) potential or the total variation (TV) one. We investigate the analytical properties of the resulting objective non-convex functions, prove the existence of minimizers and propose a compact formulation of the gradient allowing fast computations. Then we use recent effective optimization tools able to obtain in both the smooth and the non-smooth cases accurate reconstructions with a reduced computational demand. We performed different numerical tests on synthetic realistic images and we compared the proposed methods with both the original conjugate gradient method proposed in the literature, exploiting a gradient–free linesearch for the computation of the steplength parameter, and other standard conjugate gradient approaches

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Vareilles, Julie. "Etude de l'influence de la distribution de la taille des grains sur le seuil d'érosion des lits de sédiments non cohésifs par la méthode DEM." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627859.

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Abstract:

Les modèles d'érosion et de transport couramment utilisés sont construits à partir de données empiriques obtenues avec des sédiments de granulométries quasi uniformes. Or, il y a beaucoup de situations pour lesquelles la granulométrie des sédiments n'est pas uniforme. Les expériences réalisées en laboratoire et dans les rivières montrent que l'érosion et le transport des sédiments dépendent de la dispersion du diamètre des grains. Cette observation est à l'origine de cette thèse qui a pour objectif l'étude de l'influence de la distribution du diamètre des grains sur le transport de sédiments. Cette influence est envisagée à partir du développement d'un modèle numérique. La prédiction de l'érosion et du transport de sédiments tient de la résolution de deux problèmes : le premier est lié à l'écoulement au dessus du lit, le second à la mise en mouvement du sédiment. Le modèle développé détermine explicitement le mouvement des grains dans le lit de sédiments lorsque sa face supérieure est soumise à un écoulement. Pour cela, il mobilise la Méthode des Eléments Discrets (DEM), développée par Cundall et Strack (1979). Afin de reproduire l'effet de la topographie du lit sur le champ de vitesse du fluide, le modèle DEM est couplé avec le modèle d'écoulement FLOWSTAR. Le modèle FLOWSTAR est proposé par Carruthers et al. (2004) pour déterminer l'écoulement moyen dans une couche limite turbulente atmosphérique au-dessus des collines de faible pente. Le modèle numérique développé est appliqué à différents types d'arrangements de grains. Il permet d'estimer l'évolution du débit de sédiments au cours du temps pour différentes vitesses de frottement. Les seuils d'érosion des lits et l'évolution des débits de sédiments en fonction de la vitesse de frottement sont conformes à l'expérience. L'utilisation de l'approche DEM permet par ailleurs de connaître le comportement des grains dans et à la surface du lit au cours du temps (profil vertical de la vitesse des grains à l'intérieur de l'arrangement par exemple)

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Federico, Carlos. "Effets couplés de la température et de la vitesse de déformation sur le comportement mécanique non-linéaire des polymères amorphes : Caractérisation expérimentale et modélisation de la superposition vitesse de déformation-température." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM009/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de proposer une stratégie simplifiée et précise pour caractériser et modéliser le comportement mécanique des polymères amorphes de l'état quasi-fluide à l'état solide.L'étude a été réalisée sur des PMMA de masses molaires et de degré de réticulations différentes.D’abord, le comportement mécanique dans le domaine viscoélastique linéaire est étudié à l'aide de tests DMTA et rhéologiques. Il ressort de l’étude que l'augmentation de la masse molaire et du degré de réticulation augmentait les modules de stockage et de perte en tant que la transition α. En parallèle, l'utilisation du principe de superposition temps-température a permis de déterminer «des vitesses de déformation équivalentes à la température de référence».Ensuite, le comportement mécanique à grande déformation est étudié par essais cycliques en traction uni-axial et de cisaillement à haute température et couplés à la DIC. De plus, les effets de la vitesse de déformation et de la température ont été couplés grâce à "vitesse de déformation équivalent à la température de référence" extrait des observations dans le domaine linéaire. Les résultats ont montré que cibler la même vitesse de déformation équivalente conduira aux mêmes courbes contrainte-déformation, c'est-à-dire la même réponse mécanique. Ceci permet de réduire le nombre de tests expérimentaux nécessaires pour caractériser le comportement mécanique des polymères amorphes.Enfin, un modèle basée dans un cadre thermodynamique a été utilisée pour reproduire la réponse mécanique des PMMAs à grande déformation. Le modèle présentait un bon accord avec les données expérimentales, étant capable de reproduire des comportements visco-élasto-plastiques, viscoélastiques, hyperélastiques et visco-hyperelastiques pour la traction cyclique
The present PhD thesis proposes a simplified and accurate strategy for characterising and modelling the mechanical behaviour of amorphous polymers from the quasi-fluid state up to the solid state.The study was carried out on PMMAs with different molar masses and crosslinking degree.First, we addressed the mechanical behaviour in the linear viscoelastic domain using DMTA and rheological tests. Results showed that increasing the molar mas and crosslinking degree increased the elastic and loss moduli as the α-transition. In parallel, using the time-temperature superposition principle allowed determining “equivalent strain rates at reference temperature”.Then, we performed uniaxial tensile and shear uploading-unloading tests at high temperature and coupled with DIC, to characterise the mechanical behaviour at large strain. Additionally, strain rate and temperature effects were coupled by means of the “equivalent strain rate at reference temperature” extracted from observations in the linear domain. Results showed that targeting the same equivalent strain rate lead to the same stress-strain curves, i.e. same mechanical response. This allows reducing the number of experimental tests needed to characterise the mechanical behaviour of amorphous polymers.Finally, a constitutive modelling based in a thermodynamics framework, was used to reproduce the mechanical response of the PMMAs at large deformation. The model presented a good agreement with the experimental data, being able to reproduce viscoelastoplastic, viscoelastic, hyperelastic and viscohyperelastic behaviours for cyclic loading tensile

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Zouaghi, Ahmed. "Modélisation multi-échelle du comportement non linéaire et hétérogène en surface de l'acier AISI H11." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0008/document.

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Abstract:

Les outillages de mise en forme en acier martensitique de type AISI H11 sont des pièces critiques dont le comportement en service est étroitement lié à leurs structures internes et à leur évolution. Les conditions des sollicitations lors de la mise en oeuvre du procédé est souvent à l'origine de modifications microstructurales en surface, à savoir la morphologie des lattes de martensite, les orientations cristallographiques, l'état d'écrouissage interne ou encore le profil de surface. Ces aspects peuvent éventuellement altérer les performances mécaniques de l'acier AISI H11. Afin d'appréhender et d'optimiser le comportement mécanique de celui-ci, une approche multi-échelle est mise en oeuvre dans ce travail. Celle-ci s'articule autour d'une investigation expérimentale et d'un traitement numérique. L'étude expérimentale s'attache à reproduire, à l'échelle du laboratoire, des surfaces équivalentes à celles issues lors des procédés de mise en oeuvre des outillages. Des techniques de caractérisation spécifiques, à savoir le MEB, l'EBSD, la nanoindentation ou encore l'altimétrie permettent de mettre en évidence un gradient de la stéréologie du matériau en surface et sous-surface. Les hétérogénéités locales induites concernent la morphologie des lattes de martensite, les orientations cristallographiques, l'état d'écrouissage interne mais également le profil de surface. Des essais mécaniques in-situ associés à la technique de corrélation d'images numériques sont réalisés pour des chargements monotones quasi-statiques et cycliques de type traction-traction. Une investigation des champs mécaniques locaux en surface est ainsi effectuée, elle permet d'analyser les schémas de localisations des déformations non linéaires liés aux artéfacts stéréologiques. Le traitement numérique s'intéresse à une modélisation multi-échelle, et plus particulièrement à des calculs par la méthode des éléments finis sur des microstructures virtuelles générées par tesselations de Voronoï. Celles-ci sont effectuées de manière à reproduire les structures martensitiques et considèrent des relations d'orientations spécifiques (de type Kurdjumov-Sachs) à l'issue du traitement thermique entre les lattes de martensite et le grain austénitique parent. Les équations constitutives du modèle de plasticité cristalline (élasto-viscoplastique) de Méric-Cailletaud sont implantées dans le code de calcul par éléments finis Abaqus dans le cadre de l'hypothèse des petites perturbations (HPP) et de la théorie des transformations finies. La formulation du modèle dans le contexte de la théorie des transformations finies est effectuée dans le cadre d'une description spatiale où la notion de dérivée objective est considérée. Celle-ci consiste en celle d'Oldroyd ou de Truesdell de manière à ce qu'une telle formulation soit équivalente à une description lagrangienne. Le traitement numérique a permis de reproduire de manière qualitative les schémas de localisation en surface mise en évidence lors de l'investigation expérimentale. L'influence des divers paramètres stéréologiques, évoqués ci-dessus, sur les champs mécaniques locaux a été analysée. De par cette approche, il a été possible de mettre en évidence certains mécanismes élémentaires, notamment les effets d'interaction et de surface. Enfin, il a été constaté que la prise en compte des rotations des réseaux cristallins par la théorie des transformations finies permet de relâcher certaines zones de localisation des champs mécaniques autour d'artéfacts stéréologiques
AISI H11 martensitic tool steels are critical mechanical components that behaviour during service is drastically linked to their internal structures and their possible evolution. Their manufacture processes are often at the origin of microstructural changes at the surface, namely the morphology of martensitic laths, the crystallographic orientations, the internal hardening state and the surface profile These aspects can potentially alter the mechanical performance of AISI H11 martensitic steel. In order to get better insight into and optimize its mechanical behaviour, a multi-scale approach involving an experimental investigation and a numerical treatment is taken in this work.The experimental investigation focuses to reproduce, at the laboratory scale, equivalent surfaces to those resulting from tool steels manufacture processes. Specific characterization techniques, namely SEM, EBSD, nanoindentation and altimetry enable to highlight a stereology gradient of the material in surface and sub-surface. The induced local heterogeneities consist in morphology of martensitic laths and crystallographic orientations, internal hardening state and surface profile. In-situ mechanical tests with digital image correlation technique (DIC) are carried out for monotonous quasi-static and tension-tension cyclic loads. An investigation of the local mechanical fields at the surface is thus performed and allows to analyze the localizations schemes of nonlinear strains which are related to stereological artifacts.The numerical treatment is focused on a multi-scale modelling, and more particularly on finite element calculations on virtual microstructures which are generated by Voronoi tesselations. The latters are carried out such that to reproduce martensitic structures and consider a specific orientation relationship between martensitic laths and parent austenitic grains (i.e. Kurdjumov-Sachs) after the heat treatment. The constitutive equations of the (elasto-viscoplastic) crystal plasticity of Méric-Cailletaud are implemented in the finite element code Abaqus in the context of the small strain assumption and the finite strain theory. The formulation of the model in the context of finite strain theory is is given a spatial description where the notion of objective derivative, namely the so called one of Oldroyd or Truesdell, is used in such a way that such formulation is equivalent to a Lagrangian description.The numerical treatment has allowed to qualitatively reproduce the localization patterns at the surface which have been highlighted in the experimental investigation. The influence of the different stereological parameters mentioned above on the local mechanical fields was analyzed. By this approach, it was possible to highlight some elementary mechanisms including interaction and surface effects. Finally, it was found that the inclusion of lattice rotations via the theory of finite strain allows to release certain areas of mechanical fields localization that are related to stereological artifacts

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Ernould, Clément. "Développement et application d’une méthode à haute résolution angulaire pour la mesure des gradients d’orientation et des déformations élastiques par microscopie électronique à balayage." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0225.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes de déformation dans les matériaux cristallins passe par la caractérisation fine des microstructures. Dans le cadre de la microscopie électronique à balayage, la mesure précise des gradients d’orientation et des déformations élastiques du cristal est l’objectif des méthodes dites à haute résolution angulaire. Pour cela, elles emploient des techniques de corrélation d’images numériques afin de recaler les clichés de diffraction électronique. Cette thèse propose une méthode de recalage originale. Le champ de déplacement à l’échelle du scintillateur est décrit par une homographie linéaire. Il s’agit d’une transformation géométrique largement utilisée en vision par ordinateur pour modéliser les projections. L’homographie entre deux clichés est mesurée à partir d’une grande et unique région d’intérêt en utilisant un algorithme de Gauss-Newton par composition inverse numériquement efficace. Une correction des distorsions optiques causées par les lentilles de la caméra lui est intégrée et sa convergence est assurée par un pré-recalage des clichés. Ce dernier repose sur des algorithmes de corrélation croisée globale basés sur les transformées de Fourier-Mellin et de Fourier. Il permet de rendre compte des rotations allant jusqu’à une dizaine de degrés avec une précision comprise typiquement entre 0,1 et 0,5°. La détermination de l’homographie est indépendante de la géométrie de projection. Cette dernière n’est considérée qu’à l’issue du recalage pour déduire analytiquement les rotations et les déformations élastiques. La méthode est validée numériquement sur des clichés simulés distordus optiquement, désorientés jusqu’à 14° et présentant des déformations élastiques équivalentes jusqu’à 5×10⁻². Cette étude montre que la mesure précise de déformations élastiques comprises entre 1×10⁻⁴ et 2×10⁻³ nécessite de corriger la distorsion optique radiale, même lorsque la désorientation est faible. Finalement, la méthode est appliquée à des clichés acquis par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) et en transmission en utilisant la nouvelle configuration TKD on-axis (transmission Kikuchi diffraction). Des métaux polycristallins déformés plastiquement ainsi que des semi-conducteurs sont caractérisés. La méthode retranscrit des détails fins de la microstructure d’un acier martensitique trempé et revenu et d’un acier sans interstitiels déformé de 15% en traction, malgré la détérioration du contraste de diffraction induit par la déformation plastique. Les structures de déformation sont également analysées dans de l’aluminium nanostructuré obtenu par déformation plastique sévère grâce au couplage de la méthode de recalage et de la configuration TKD on-axis. Ce couplage permet d’atteindre simultanément une haute résolution spatiale (3 à 10 nm) et une haute résolution angulaire (0,01 à 0,05°). Des cartes de déformation élastiques sont obtenues à l’échelle de quelques nanomètres dans une lame mince de SiGe et les densités de dislocations dans un monocristal de GaN sont déterminées avec une résolution voisine de 2,5×10⁻³ µm⁻¹ (soit 8×10¹² m⁻²)
Understanding the deformation mechanisms in crystalline materials requires a fine characterization of microstructures. The precise measurement of lattice rotations and elastic strains in the scanning electron microscope is the aim of the so-called high-angular resolution methods. For this purpose, digital image correlation techniques are used in order to register electron diffraction patterns. In this thesis, an original registration approach is proposed. The displacement field across the whole scintillator is modelled by a linear homography. Such a shape function is often met is the field of computer vision to describe projective transformations. The homography between two patterns is measured from a single and large region of interest using a numerically efficient inverse-compositional Gauss-Newton algorithm. It integrates a correction of optical distortions caused by camera lenses and its convergence is ensured by a pre-alignment step of the patterns. The latter relies on global cross-correlation algorithms based on Fourier-Mellin and Fourier transforms. It fairly accounts for rotations up to approximately ten degrees with an accuracy typically between 0.1 and 0.5°. The homography is measured independently from the projection geometry, which is only considered afterwards to analytically deduce the rotations and elastic strains. The proposed method is validated numerically from simulated and optically distorted patterns showing disorientations up to 14° in the presence of elastic strains up to 5×10⁻². The accurate measurement of elastic strains between 1×10⁻⁴ and 2×10⁻³ requires a correction of radial distortion effects, even when the disorientation angle is small. Finally, the method is applied to patterns acquired by means of electron backscatter diffraction (EBSD) and in transmission using the new on-axis transmission Kikuchi diffraction (TKD) configuration. Plastically deformed polycrystalline metals as well as semiconductors are characterized. The method highlights fine details of the microstructure of a quenched and tempered martensitic steel and of an interstitial free steel deformed by 15% in tension, although plastic deformation deteriorates the diffraction contrast. The deformation structures in a nanostructured aluminium obtained by severe plastic deformation are also analysed by coupling the image registration method to the on-axis TKD configuration. This coupling allows a high spatial resolution (3 to 10 nm) and a high angular resolution (0.01 to 0.05°) to be reached simultaneously. Elastic strain maps are obtained at the nanoscale in a SiGe thin foil. The geometrically necessary dislocation densities in a GaN single crystal are mapped with a resolution of about 2.5×10⁻³ µm⁻¹ (i.e. 8×10¹² m⁻²)

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Drui, Florence. "Modélisation et simulation Eulériennes des écoulements diphasiques à phases séparées et dispersées : développement d’une modélisation unifiée et de méthodes numériques adaptées au calcul massivement parallèle." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC033/document.

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Abstract:

Dans un contexte industriel, l’utilisation de modèles diphasiques d’ordre réduit est nécessaire pour pouvoir effectuer des simulations numériques prédictives d’injection de combustible liquide dans les chambres de combustion automobiles et aéronautiques, afin de concevoir des équipements plus performants et moins polluants. Le processus d’atomisation du combustible, depuis sa sortie de l’injecteur sous un régime de phases séparées, jusqu’au brouillard de gouttelettes dispersées, est l’un des facteurs clés d’une combustion de bonne qualité. Aujourd’hui cependant, la prise en compte de toutes les échelles physiques impliquées dans ce processus nécessite une avancée majeure en termes de modélisation, de méthodes numériques et de calcul haute performance (HPC). Ces trois aspects sont abordés dans cette thèse. Premièrement, des modèles de mélange, dérivés par le principe variationnel de Hamilton et le second principe de la thermodynamique sont étudiés. Ils sont alors enrichis afin de pouvoir décrire des pulsations des interfaces au niveau de la sous-échelle. Des comparaisons avec des données expérimentales dans un contexte de milieux à bulles permettent de vérifier la cohérence physique des modèles et de valider la méthodologie. Deuxièmement, une stratégie de discrétisation est développée, basée sur une séparation d’opérateur, permettant la résolution indépendante de la partie convective des systèmes à l’aide de solveurs de Riemann approchés standards et les termes sources à l’aide d’intégrateurs d’équations différentielles ordinaires. Ces différentes méthodes répondent aux particularités des systèmes diphasiques compressibles, ainsi qu’au choix de l’utilisation de maillages adaptatifs (AMR). Pour ces derniers, une stratégie spécifique est développée : il s’agit du choix de critères de raffinement et de la projection de la solution d’une grille à une autre (plus fine ou plus grossière). Enfin, l’utilisation de l’AMR dans un cadre HPC est rendue possible grâce à la bibliothèque AMR p4est, laquelle a montré une excellente scalabilité jusqu’à plusieurs milliers de coeurs de calcul. Un code applicatif, CanoP, a été développé et permet de simuler des écoulements fluides avec des méthodes de volumes finis sur des maillages AMR. CanoP pourra être utilisé pour des futures simulations d’atomisation liquide
In an industrial context, reduced-order two-phase models are used in predictive simulations of the liquid fuel injection in combustion chambers and help designing more efficient and less polluting devices. The combustion quality strongly depends on the atomization process, starting from the separated phase flow at the exit of the nozzle down to the cloud of fuel droplets characterized by a disperse-phase flow. Today, simulating all the physical scales involved in this process requires a major breakthrough in terms of modeling, numerical methods and high performance computing (HPC). These three aspects are addressed in this thesis. First, we are interested in mixture models, derived through Hamilton’s variational principle and the second principle of thermodynamics. We enrich these models, so that they can describe sub-scale pulsations mechanisms. Comparisons with experimental data in a context of bubbly flows enables to assess the models and the methodology. Based on a geometrical study of the interface evolution, new tracks are then proposed for further enriching the mixture models using the same methodology. Second, we propose a numerical strategy based on finite volume methods composed of an operator splitting strategy, approximate Riemann solvers for the resolution of the convective part and specific ODE solvers for the source terms. These methods have been adapted so as to handle several difficulties related to two-phase flows, like the large acoustic impedance ratio, the stiffness of the source terms and low-Mach issues. Moreover, a cell-based Adaptive Mesh Refinement (AMR) strategy is considered. This involves to develop refinement criteria, the setting of the solution values on the new grids and to adapt the standard methods for regular structured grids to non-conforming grids. Finally, the scalability of this AMR tool relies on the p4est AMR library, that shows excellent scalability on several thousands cores. A code named CanoP has been developed and enables to solve fluid dynamics equations on AMR grids. We show that CanoP can be used for future simulations of the liquid atomization

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Croissant, Baptiste. "Intensification du procédé de vaporeformage du gaz naturel : fonctionnalisation catalytique d'échangeurs-réacteurs." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0115.

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Abstract:

Le vaporeformage du méthane (SMR) est encore aujourd’hui la méthode industrielle de synthèse d’hydrogène la plus rentable. L’efficacité globale de ce procédé est cependant limitée par les contraintes techniques intrinsèques au design des unités de production actuelles. Dans un souci constant d’intensification des procédés, des échangeurs-réacteurs intensifiés sont à l’étude chez AIR LIQUIDE. Les progrès dans le domaine des techniques de fabrication additive métallique ont permis d’envisager des unités de production sous formes d’équipements compacts, présentant des canaux millimétriques, qui optimisent les transferts de masse et de chaleur. Pour atteindre des taux de conversion élevés, et ce malgré des temps de contacts réduits, ces structures obligent à développer de nouvelles architectures de catalyseurs. Des phases actives supportées stables et très actives pour la réaction SMR à base de rhodium ont été préparés à partir de supports MgAl2O4 commerciaux. L’étude de l’impact du taux de métal noble, des propriétés des supports, ainsi que des traitements thermiques a permis de comprendre les interactions existantes entre les phases actives et les supports oxydes. Les propriétés catalytiques en condition de reformage ont pu être reliées aux morphologies des phases actives synthétisées. La fonctionnalisation des canaux des échangeurs-réacteurs millistructurés par une méthode proche du dip-coating est détaillée dans cette thèse. Des formulations de suspensions adaptées, aux comportements rhéologiques maîtrisés, ont permis avec des protocoles de dépôt adéquats, de rendre fonctionnel des échangeurs-réacteurs de taille semi-industrielle qui ont été testés avec succès durant plusieurs centaines d’heures
The Steam Methane Reforming (SMR) process is still today the most profitable industrial synthesis process of hydrogen. The efficiency of this technique is however facing intrinsically technical limitations due to the design of production units. In order to intensify the global process, exchangers-reactors are under investigation at AIR LIQUIDE. Thanks to recent progresses in metallic additive manufacturing, new compact equipment can be designed. Structures made of millimetric channels allow optimizing heat and mass transfers. New catalyst architecture design needs to be developed to reach high conversion rates despite extreme low contact times in such devices. Stable and highly active rhodium-based catalysts supported on spinel MgAl2O4 have been prepared in this aim. The impact of rhodium loading, properties of supports, as well as thermal treatments have allowed us understanding active phase and support interactions. Catalyst properties under SMR conditions have been linked to active phase morphologies. Functionalization of exchangers-reactors channels through a dip-coating technique has been detailed in this thesis. The formulations of suspensions of washcoat have been optimized thanks to rheological behavior characterizations to achieve very low viscosities. A procedure to deposit homogeneous coatings with controlled thicknesses on the internal channels has been validated on a pilot structure. These new intensified exchangers-reactors have been successfully tested for methane conversion during several hundred of hours

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Saied, Mazen. "Etude de la stabilité et de la précision des modèles utilisés dans la correction des effets de proximité optique en photolithographie." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00682907.

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Abstract:

À l'heure actuelle, les modèles photochimiques utilisés dans la correction des effets de proximitéoptique (OPC) en photolithographie sont devenus complexes et moins physiques afin de permettre decapturer rapidement le maximum d'effets optiques et chimiques. La question de la stabilité de tels modèlespurement empiriques est devenue d'actualité. Dans ce mémoire, nous avons étudié la stabilité desmodèles photochimiques actuels en examinant les différentes causes d'instabilité vis-à-vis des paramètresdu procédé. Dans la suite, nous avons développé une méthode perturbative permettant d'évaluer le critèrede la stabilité. L'obtention de modèles simples et stables nous conduit à séparer les effets optiques desautres effets chimiques. De plus, les approximations utilisées dans la modélisation des systèmes optiquesopérant à grande ouverture numérique entraînent des erreurs résiduelles pouvant dégrader la précisionet la stabilité des modèles OPC. Ainsi, nous nous sommes intéressés à étudier les limites de validitéde l'approximation de Kirchhoff, méthode qui, jusqu'à présent, est la plus utilisée dans la modélisationdu champ proche d'un masque. D'autres méthodes semi-rigoureuses, permettant de modéliser les effetstopographiques, ont été également évaluées. Ces méthodes approchées permettent de gagner en précisionmais dégradent le temps de calcul. Nous avons ainsi proposé différentes façons de corriger les effetstopographiques du masque, tout en gardant l'approximation de Kirchhoff dans la modélisation de la partieoptique. Parmi les méthodes proposées, nous exploitons celle permettant de réduire les erreurs liéesaux effets topographiques du masque par l'intermédiaire d'un second modèle empirique. Nous montronsque pour garantir une précision adéquate, il est nécessaire d'augmenter la complexité du modèle en rajoutantdes termes additionnels. Enfin, pour garantir la stabilité numérique du modèle empirique, nousintroduirons une nouvelle méthode approchée hybride rapide et précise, la méthode des multi-niveaux,permettant d'inclure les effets topographiques par décomposition multi-niveaux du masque fin et discuteronsses avantages et ses limites.

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Moussa, Hassan. "Contribution to the Decentralized Energy Management of Autonomous AC-Microgrid." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0161/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur des micro-réseaux AC isolées qui permettent l’intégration des ressources énergétiques distribuées (DER) pouvant fournir leur énergie d'alimentation existante de manière contrôlée pour assurer le bon fonctionnement global du système. L'interconnexion d'un DER à une micro-réseau s'effectue habituellement en utilisant un convertisseur d'interface distribué (DIC) (i.e. un bloc d'interface d'électronique de puissance générale) qui est constitué d’un module de convertisseur à l'entrée de la source, un onduleur de tension (VSI), un module d'interfaçage de sortie, et le module de commande. Dans cette thèse on réalise plusieurs lois de commande basées sur des méthodes décentralisées. L'accent principal est mis sur les fonctions "Droop" qui ont la tâche de maintenir un équilibre de distribution d'énergie entre les différentes sources énergétiques connectées à la micro-réseau. L'objectif est d'assurer la stabilité du système et d’améliorer les performances dynamiques en partageant la puissance entre les différents générateurs d’électricité distribués (DGs) en fonction de leur puissance nominale. Le développement d'une analyse de stabilité en boucle fermée s’avère utile pour étudier la dynamique du système afin d'obtenir une réponse transitoire souhaitée qui permet d'identifier les paramètres de contrôle de boucle appropriés. L'amélioration de la qualité d’énergie des micro-réseaux est également un objectif de cette thèse. La réduction des distorsions harmoniques de la tension de sortie en présence de charges linéaires et non linéaires est prise en compte dans nos travaux. D'autres aspects seront étudiés sur la façon de traiter les charges constantes connectées au réseau et les grandes perturbations qu’ils produisent. Cela donne lieu à d'autres études de recherche portant sur la stabilité grand signal des micro-réseaux
This thesis deals with islanded AC microgrid that allows any integration of Distributed Energy Resources (DERs) that may provide their existing supply energy in a controlled manner to insure overall system functioning. The interconnection of a DER to a microgrid is done usually by using a Distributed Interface Converter (DIC), a general power electronics interface block, which consists of a source input converter module, a Voltage Source Inverter module (VSI), an output interface module, and the controller module. The thesis realizes several control laws based on decentralized methods. The major focus is on the Droop functions that are responsible for providing a power distribution balance between different Energy Resources connected to a microgrid. The aim is to insure system stability and better dynamic performance when sharing the power between different DGs as function to their nominal power. Developing a closed loop stability analysis is useful for studying system dynamics in order to obtain a desired transient response that allows identifying the proper loop control parameters. Power Quality enhancement in microgrids is also a purpose of this research. The reduction of harmonic distortions of the output voltage when supplying linear and non-linear loads are taken in consideration in this thesis. Further aspects will be studied about how to deal with constant power loads connected to the grid and the large perturbations exerted. This results to further research studies that deal with large-signal stability of microgrids

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Zinsmeister, Louis. "Étude de l'évolution hydromécanique d'un carbonate après altération chimique. Application des méthodes de corrélation d'images 2D et 3D à la mesure des champs locaux de déformation lors d'essais mécaniques à différentes échelles." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00955351.

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Abstract:

Devant le défi grandissant de diminuer la libération dans l'atmosphère des gaz à effet de serre plusieurs solutions ont été envisagées. Une des plus étudiée est le stockage géologique du CO2 par injection dans des aquifères salins profonds. Ces structures géologiques sont présentes dans les bassins sédimentaires et se caractérisent par leur épaisseur (plusieurs centaines de mètres) et leur étendue géographique (l'ensemble du bassin parisien, par exemple, pour la couche du Dogger). Le second interêt de ces structures est que les roches carbonatées qui les composent sont généralement très poreuses (10 à 30% de porosité) et présentent une perméabilité suffisamment élevée pour faciliter l'injection de fluides. Cependant, le comportement et l'évolution à long terme de ces réservoirs, après l'injection de CO2 dans la saumure en place, est incertain. Aussi, la résistance mécanique et les propriétés d'écoulement de ces roches sont étudiées pour réaliser des modèles prédictifs d'évolution, afin de garantir l'intégrité et la pérennité des sites de stockage. Le travail de cette thèse repose sur un protocole d'acidification retardée, développé et utilisé à l'IFPEN, permettant une altération homogène d'échantillons de carbonates. Notre objectif a été de déterminer les effets de ce type d'altération sur le comportement hydromécanique de la roche calcaire de Lavoux. La caractérisation des propriétés d'écoulement de la roche a été combinée à une étude microstructurale. Les paramètres étudiés sont la porosité et la perméabilité avant et après altération. Les résultats d'évolution de la perméabilité ont été analysés en s'appuyant sur une méthode de soustraction d'images de microtomographie RX, qui permet de visualiser la mobilité de particules fines au sein du réseau poreux. Ces dernières sont aussi révélées à postériori dans les effluents par diffraction laser. L'étude microstructurale de la roche après altération a permis la mise en évidence des mécanismes de dissolution et d'altération. Le comportement mécanique de notre roche à différents stades d'altération a été étudié à l'aide d'essais triaxiaux classiques réalisés à différents états de confinement. Ces essais ont montré que l'altération induit une transition du domaine de rupture fragile vers le domaine de rupture ductile. Afin de mieux comprendre ce comportement, nous avons mené des essais mécaniques uniaxiaux avec observation et acquisition d'images numériques " in-situ " : i) sur une presse électromécanique classique équipée de caméras CCD et de microscopie optique, ii) à l'aide d'un dispositif de compression miniaturisé adapté à l'enceinte d'un microscope électronique à balayage. La technique de corrélation d'images numériques a pu être appliquée tout au long du chargement mécanique à différentes échelles, depuis celle de l'échantillon, jusqu'à celle de la microstructure. Les mesures de champs de déformation ainsi réalisées ont permis de mettre en évidence les modes d'endommagement et de rupture selon l'état d'altération. Une cellule triaxiale miniaturisée pour être montée dans l'enceinte du microtomographe a spécialement été développée à l'IFPEN pour cette étude. Cette cellule nous a permis de mener des essais à 5 et 10 MPa de confinement avec observation volumique " in-situ " par tomographie. Nous avons pu identifier pour trois états d'altération, trois types de comportements à la rupture, avec l'observation i) d'une bande de cisaillement en régime de rupture fragile, ii) d'une étroite bande de cisaillement en compaction, iii) d'une large bande de compaction en cisaillement. L'ensemble des résultats obtenus sur les propriétés mécaniques et sur les propriétés d'écoulement (notamment la variation de perméabilité et la présence de fines dans le réseau poreux) tend à montrer que l'altération affecte fortement la microporosité du calcaire, avec des conséquences quant au comportement cisaillant compactant de notre roche.

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Cortez, Diego. "Amélioration des méthodes pour la détection des éléments intégrés dans les génomes de bactéries et d’archaeaÉtude du système Xer-dif chez les Archaea." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112111.

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Abstract:

Les archées, le troisième domaine du vivant, ont des chromosomes circulaires et une machinerie de recombinaison homologue active. Par conséquent, les archées doivent héberger un mécanisme pour résoudre les éventuels dimères de chromosomes et ainsi surmonter cet obstacle dans leur cycle cellulaire. Nous avons identifié des sites dif dans des différents chromosomes d’archées, localisés toujours dans la région où la réplication se termine. Les protéines XerA est très active et capable de résoudre et de former des multimères de plasmides. Nos résultats indiquent que Xer/dif était présent à la base des bactéries et des archées, bien qu’on ne puisse pas distinguer s’il est dû à un transfert horizontal entre domaines ou à une présence chez LUCA. Les génomes de bactéries et d’archées possèdent un certain nombre de gènes d’origine étrangère qui sont arrivés par des événements récents de transfert horizontal de gènes. Néanmoins, le rôle de ces éléments intégratifs, comme les virus, les plasmides, les transposons, dans ce processus, n’a pas été entièrement quantifié. Nous avons réalisé une analyse globale des éléments intégratifs dans 119 génomes d’archées et de bactéries. Les résultats de ce travail indiquent que les génomes d’archées et de bactéries possèdent un nombre important d’éléments étrangers (dont les séquences orphelines) qui proviennent d’un énorme réservoir des éléments intégratifs que l’on à peine commencé à explorer
Archaea, the third domain of life, have circular chromosomes and active homologous recombination. Therefore, archaea should harbour a mechanism to solve dimeric chromosomes and overcome this obstacle on their cell cycle. Here we have identified putative dif-like sites in different archaeal chromosomes. The XerA protein is highly active and specific recombining two dif sites. Our results show that the Xer/dif were already present at the base of Bacteria and Archaea, although, we failed to determine whether this is due to an ancient horizontal gene transfer between domains or because the system was already present in LUCA. Archaeal and bacterial genomes contain a number of genes of foreign origin that arose from recent horizontal gene transfer, but the role of integrative elements, such as viruses, plasmids, and transposable elements, in this process has not been extensively quantified. We have performed a large-scale survey of potential recently acquired integrative elements in 119 archaeal and bacterial genomes. Our results strongly indicate that archaeal and bacterial genomes contain an impressive proportion of recently acquired foreign genes (including ORFans) coming from a still largely unexplored reservoir of integrative elements

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Hennicker, Julian. "Discrétisation gradient de modèles d’écoulements à dimensions hybrides dans les milieux poreux fracturés." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4057/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation et la discrétisation d’écoulements Darcy dans les milieux poreux fracturés. Nous suivons l’approche des modèles, dits à dimensions hybrides, qui représentent les réseaux de fractures comme des surfaces de codimension 1 immergées dans la matrice. Les modèles considérés prennent en compte les interactions entre matrice et fractures et permettent de traiter des fractures agissant comme conduites ou comme barrières, ce que nécessite de prendre en compte les sauts de pression aux interfaces matrice-fracture. Dans le cas des écoulements diphasiques, nous proposons des modèles, qui prennent en compte les sauts de saturations aux interfaces matrice-fracture, dû à la capillarité. L’analyse numérique est menée dans le cadre général de la méthode de discrétisations gradients, qui est étendue aux modèles considérés. Deux familles de schémas numériques, le schéma Vertex Approximate Gradient et le schéma Volumes Finis Hybrides sont adaptées aux modèles à dimensions hybrides. On prouve via des résultats de densité que ce sont des schémas gradients, pour lesquels la convergence est établie. En diphasique, l’existence d’une solution est obtenue en passant. Plusieurs cas tests sont présentés. En monophasique, on observe la convergence sur des différents types de mailles pour une famille de solutions dans un milieux fracturé hétérogène et anisotrope. En diphasique, nous présentons une série de cas tests afin de comparer les modèles à dimensions hybrides au modèle de référence, dans lequel les fractures ont la même dimension que la matrice. A part quantifier le gain en performance de calcul, ces tests montrent la qualité des différents modèles réduits
This thesis investigates the modelling of Darcy flow through fractured porous media and its discretization on general polyhedral meshes. We follow the approach of hybrid dimensional models, invoking a complex network of planar fractures. The models account for matrix-fracture interactions and fractures acting either as drains or as barriers, i.e. we have to deal with pressure discontinuities at matrix-fracture interfaces. In the case of two phase flow, we present two models, which permit to treat gravity dominated flow as well as discontinuous capillary pressure at the material interfaces. The numerical analysis is performed in the general framework of the Gradient Discretisation Method, which is extended to the models under consideration. Two families of schemes namely the Vertex Approximate Gradient scheme (VAG) and the Hybrid Finite Volume scheme (HFV) are detailed and shown to fit in the gradient scheme framework, which yields, in particular, convergence. For single phase flow, we obtain convergence of order 1 via density results. For two phase flow, the existence of a solution is obtained as a byproduct of the convergence analysis. Several test cases are presented. For single phase flow, we study the convergence on different types of meshes for a family of solutions. For two phase flow, we compare the hybrid-dimensional models to the reference equidimensional model, in which fractures have the same dimension as the matrix. This does not only provide quantitative evidence about computational gain, but also leads to deep insight about the quality of the proposed reduced models

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Dissertations / Theses on the topic 'Méthode DIM'

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