Dissertations / Theses on the topic 'Tomography and anisotropy'
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1
Zhang, Qie Sandvol Eric Alan. "Seismic tomography and anisotropy: studies of intraplate seismic zones." Diss., Columbia, Mo. : University of Missouri--Columbia, 2009. http://hdl.handle.net/10355/6855.
Full textAbstract:
Title from PDF of title page (University of Missouri--Columbia, viewed on Feb 24, 2010). The entire thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file; a non-technical public abstract appears in the public.pdf file. Dissertation advisor: Dr. Eric Sandvol. Vita. Includes bibliographical references.
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Segovia-Martinez, Manuel. "Texture anisotropy analysis of brain scans." Thesis, University of Surrey, 2001. http://epubs.surrey.ac.uk/844053/.
Full textAbstract:
Currently, the world population is aging. People over 75 is one of the fastest growing age groups. This is the group most affected by Alzheimer's disease. Reliable early diagnosis and tracking methods are essential to assist therapy and prevention. This research aims to study anisotropy texture in tomographic brain scans to diagnose and quantify the severity of Alzheimer's disease. A full methodology to study computer tomography, magnetic resonance imaging and multispectral magnetic resonance imaging is presented in this thesis. Before applying any texture method to the tomographic brain images, a segmentation technique has to be used to extract the different regions of interest. We propose the use of connected filters and iterative region merging to perform the segmentation. Gradient vector histogram is applied to study the texture anisotropy of computer tomography scans. Computer tomography scans present evidence of texture changes in demented subjects compare to normal subjects. The overlap between these groups is considerable, so anisotropy texture using computer tomography does not seem to add more useful information to the diagnosis of Alzheimer's disease than other clinical criteria. Another method to study texture anisotropy is grey-level dependance histogram, which is based in a 3D generalisation for arbitrary orientation of the 2D co-occurrence matrices. This texture technique is applied to magnetic resonance imaging scans, where features extracted from the grey matter component have a strong correlation with the mini mental state examination1 scores. Finally, Multispectral Grey-Level Dependence Histogram (MGLDH), Absolute Difference Histogram (ADH) and spatial correlations are texture techniques designed to study multispectral images. These techniques are applied to multispectral magnetic resonance images. We evaluate the performance of the different multispectral texture methods, and compare them with single channel texture methods.
3
Hammond, William Charles. "Dynamics, flow and melt content of the Southern East Pacific Rise upper mantle from teleseismic tomography /." view abstract or download file of text, 2000. http://wwwlib.umi.com/cr/uoregon/fullcit?p9998033.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2000.Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 139-151). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.
4
Huang, Hui Ph D. Massachusetts Institute of Technology. "Ambient noise tomography for wavespeed and anisotropy in the crust of southwestern China." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2014. http://hdl.handle.net/1721.1/87518.
Full textAbstract:
Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, 2014.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references.
The primary objective of this thesis is to improve our understanding of the crustal structure and deformation in the southeastern Tibetan Plateau and adjacent regions using surface wave tomography. Green's functions for Rayleigh and Love waves are extracted from ambient noise interferometry. Using the Green's functions, we first conduct traditional traveltime tomography for the two shear wavespeeds Vsv and Vsh Their differences are measured as radial anisotropy. We then conduct Eikonal tomography to study azimuthal anisotropy in the crust. Our tomography results are well consistent with geology in the study region. In the Sichuan Basin, low wavespeed and positive radial anisotropy (Vsh> Vsv) in the upper crust reflect thick sedimentary layers at surface; high wavespeed and small radial anisotropy in the middle and lower crust reflect a cold and rigid basin root. Little azimuthal anisotropy is observed in the Basin, indicating small internal deformation. In the Tibetan Plateau, we observe widespread low wavespeed zones with positive anisotropy in the middle and lower crust, which may reflect combined effects of weakened rock mechanism and horizontal flow in the deep crust of southeastern Tibet. The northern part of the Central Yunnan block, which geographically coincides with the inner zone of the Emeishan flood basalt, reveals relatively higher wavespeeds than the surrounding regions and little radial anisotropy throughout the entire crust. We speculate that the high wavespeeds and small radial anisotropy are due to combined effects of the remnants of intruded material from mantle with sub-vertical structures and channel flow with sub-horizontal structures. In general, the azimuthal anisotropy in our study region is consistent with a clockwise rotation around the Eastern Himalayan Syntaxis. Careful examination reveals large angular differences between the azimuthal anisotropy in the upper and lower crust, suggesting different deformation patterns at the surface and in depth. Therefore, our tomography results support models with ductile flow in the deep crust of the southeastern Tibetan Plateau; however, the large lateral variation of both wavespeeds and anisotropy indicates that the flow also varies greatly in intensity and pattern in different geological units.
by Hui Huang.
Ph. D.
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Bui, Truong Son. "Caractérisation et modélisation de l’endommagement des géomatériaux par méthode ultrasonore." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2018/document.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche est consacré à l’étude de l’endommagement des géomatériaux en utilisant la méthode non destructive par ultrasons. Pour atteindre cet objectif, nous développons dans un premier temps un dispositif à ultrasons modern et novateur qui, en combinant avec un système de sollicitation mécanique, permet de caractériser le processus de l’endommagement du matériau au cours des essais telle que la compression uniaxiale/triaxiale. Plus précisément, le système ultrasonore construit comporte 96 voies et au cours des essais il est capable de mesurer de manière continue les trois types des ondes grâces aux capteurs piézoélectriques spécifiques.L’application de ce système ultrasonore à la caractérisation de l’endommagement des géomatériaux à matrice cimentaire a montré l’efficacité de cette approche. Au cours des essais de compression uniaxiale, l’évolution de la vitesse et de l’atténuation de trois types d’onde a été mise en évidence comme conséquence de l’endommagement au sein du matériau. Nous nous intéressons dans un deuxième temps l’application du système ultrasonore à capturer les images d’endommagement progressif à travers les tomographies des vitesses et de l’atténuation des ondes. L’étude sur les éprouvettes de mortier donne des résultats concordants avec les observations, surtout à la rupture, bien que la résolution reste assez grossière. La dernière partie de ce travail de recherche vise à modéliser l’endommagement du matériau par une approche dite changement d’échelle. Un modèle conceptuel est proposé pour ce type de matériau qui permet de prendre en compte deux mécanismes principaux d’endommagement : la propagation des fissures au sein de la matrice cimentaire et la décohésion entre les inclusions et la matrice. Via un schéma d’homogénéisation en deux étapes, l’influence de ces mécanismes sur l’évolution des vitesses des ondes ultrasonores a été élucidée. Une comparaison des prédictions numériques avec les résultats expérimentaux permet de valider le modèle utiliséThis research is devoted to study the damage of geomaterials using the nondestructive method like ultrasound. To this aim, we develop in the first step a modern and innovative system of ultrasound which, in combining with a mechanical system, can characterize the process of damage in material during the tests such as uniaxial/triaxial compression. More specifically, our ultrasonic system comprises 96 channels and can be able to measure continuously the three types of waves thanks to the specific piezoelectric sensors.The application of the developped system for characterization of the damage of a cement-based géomatériaux showed the efficacy of this approach. Under uniaxial loading, the evolution of the ultrasonic velocities and the attenuation of three types of wave have been detected as a result of damage within the material.We are interested in the second step the application of the ultrasonic system on the tomography (such as the velocities and attenuation) of damage during loading of materials. The study on some mortar specimens give good agreement between the obtained results and the observations, especially at failure , although the resolution is fairly coarse. The last part of this research is to model the damage of material by using a so-called up-scaling approach. A conceptual model is proposed for this type of material that allows to take into account two main damage mechanisms: crack in the cement matrix and debonding effect between the matrix and inclusions. Via a scheme of homogenization in two steps, the impact of such mechanisms on the evolution of velocities of the ultrasonic waves has been elucidated. The comparison of numerical predictions with experimental results allows validating the model
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Salaun, Gwénaëlle. "Structure et déformation du manteau supérieur de la région Egée-Anatolie par tomographie en ondes de Rayleigh." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENU025/document.
Full textAbstract:
La tectonique actuelle et récente (~40 Ma) de la région Egée-Anatolie en fait un laboratoire naturel privilégié pour l'étude de la déformation continentale. L'analyse de la structure détaillée et de la déformation du manteau de cette zone de collision continentale immature constitue une étape indispensable pour comprendre les relations entre la cinématique de surface et la dynamique du manteau. La structure du manteau supérieur a été étudiée à l'échelle de la région en réalisant un modèle 3-D de la vitesse des ondes S par tomographie télésismique en ondes de surface. Les résolutions latérale (~100-200 km) et verticale (~50 km) des images obtenues, grâce à l'utilisation d'un réseau sismologique large bande composé de ~150 stations (permanentes et temporaires (expérience SIMBAAD), apporte de nouvelles contraintes sur la structure du manteau de la Grèce continentale à l'Anatolie centrale. Cette tomographie révèle notamment des corrélations verticales claires entre les géométries des déchirures affectant le slab Hellénique et celles des zones de cisaillement trans-tensives qui accommodent le mouvement rapide du bloc Egéen vers le SW. Le slab Chypriote est clairement imagé dans le modèle 3-D comme plissé et déchiré en plusieurs segments sous l'Anatolie. L'analyse de l'anisotropie azimutale par méthode de réseau sur les ondes de Rayleigh a permis de proposer l'existence de deux couches anisotropes dans le manteau supérieur. L'étude de variations latérales de l'anisotropie sous la région suggère que la déformation des slabs et la cinématique de surface sont contrôlées par des flux mantelliques toroïdaux de différentes échellesThe last ~40 M.y. tectonics of the Aegean-Anatolia region has shaped a natural laboratory ideal to study the continental deformation processes. The detailed analysis of the mantle structure and deformation of this non-mature continental collision zone constitutes an essential step to investigate the contribution of mantle dynamics to surface kinematics. The upper mantle structure is investigated over the entire region through a new 3-D S-wave velocity model from surface-wave tomography. The model reveals remarkable vertical correlations between geometries of the Hellenic slab tears and geometries of shear zones which accommodate the rapid SW movement of the Aegean bloc. The Cyprus slab is clearly identified in the 3-D model as fold and torn in tree segments beneath Anatolia. The observed azimuthal anisotropy from Rayleigh-wave array analysis suggests the existence of two anisotropic layers in the upper mantle. The lateral variations of anisotropy beneath the region are interpreted as the indication of toroidal mantle flows at different scales governing the slabs deformation and the surface kinematics
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Paridis, Kyriakos Costas. "The inverse conductivity problem : anisotropy, finite elements and resistor networks." Thesis, University of Manchester, 2013. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/the-inverse-conductivity-problem-anisotropy-finite-elements-and-resistor-networks(db58b164-9b6e-45f3-b4b9-4f5935c40e48).html.
Full textAbstract:
EIT is a method of imaging that exists for a century, initially in geophysics and in recent years in medical imaging. Even though the practical applications of EIT go back to the early 20th century the systematic study of the inverse conductivity problem started in the late 1970s, hence many aspects of the problem remain unexplored. In the study of the inverse conductivity problem usually Finite Element Models are used since they can be easily adapted for bodies of irregular shapes. In this work though we use an equivalent approximation, the electrical resistor network, for which many uniqueness results as well as reconstruction algorithms exist. Furthermore resistor networks are important for EIT since they are used to provide convenient stable test loads or phantoms for EIT systems. In this thesis we study the transfer resistance matrix of a resistor network that is derived from n-port theory and review necessary and sufficient conditions for a matrix to be the transfer resistance of a planar network. The so called “paramountcy” condition may be useful for validation purposes since it provides the means to locate problematic electrodes. In the study of resistor networks in relation to inverse problems it is of a great importance to know which resistor networks correspond to some Finite Element Model. To give a partial answer to this we use the dual graph of a resistor network and we represent the voltage by the logarithm of the circle radius. This representation in combination with Duffin’s non-linear resistor network theory provides the means to show that a non-linear resistor network can be embedded uniquely in a Euclidean space under certain conditions. This is where the novelty of this work lies.
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Burr, Alexis. "Investigation of pore closure during polar firn densification." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI089/document.
Full textAbstract:
.La densification du névé en glace est un processus essentiel à comprendre pour interpréter les enregistrements climatiques. Une bonne connaissance des mécanismes permet une datation précise de l'air capturé dans la glace lors de la fermeture des pores. Celle-ci est plus vieille que l'air capturé à cause du transport des gaz dans la colonne de névé plus rapide que la densification de celui-ci. Cette différence d'âge entre la glace et le gaz est généralement appelé le Δage. La densification de la neige consiste en un processus complexe de réarrangement de grains, de frittage et de déformation viscoplastique. Bien que le comportement viscoplastique du cristal de glace soit fortement anisotrope, les modèles de densification actuels ne tiennent pas compte de cette anisotropie. De plus, le caractère granulaire du névé affecte aussi sa densification. La relation entre la fermeture des pores et les mécanismes microstructuraux sous-jacents est encore méconnue. Le but de cette thèse est d'incorporer l'aspect granulaire ainsi que l'anisotropie du cristal de glace dans une approche de modélisation innovante de la densification. Des expériences sur l'indentation viscoplastique de cylindres monocristallins de glace ont été réalisées pour proposer une loi de contact basée sur la théorie de l'indentation, et prenant en compte la déformation préférentielle du cristal de glace sur les plans basaux. Cette loi de contact a été implémentée dans un code utilisant la méthode des éléments discrets pour prédire la densification du névé.La micro-tomographie aux rayons X a été utilisée pour caractériser ex situ le névé polaire en trois dimensions à différentes étapes de la densification (ρ= 0.55-0.88 g/cm3), i.e. pour différentes profondeurs (~23 à 130m). Une étude fine de la fermeture des pores et de différentes caractéristiques morphologiques et physiques a été réalisée pour les sites polaires Dome C et Lock In. Des essais mécaniques ont aussi été réalisés in situ sur du névé extrait de Dome C dans le but de modéliser la densification du névé. Les observations microstructurales des expériences ex situ et in situ révèlent d'importantes différences dues aux vitesses relativement importantes utilisées lors des essais mécaniques. Ces vitesses rapides permettent de découpler la contribution des cinétiques de diffusion de la contribution viscoplastique de la déformation. Les effets de ces contributions sur la morphologie des pores et leurs fermetures sont discutés. Pour caractériser la fermeture des pores, cette thèse propose un indice de connectivité définit par le ratio entre le volume du plus gros pore sur la porosité totale. En effet, cet indice est plus approprié lors de l'utilisation de la tomographie aux rayons X que le ratio de pores fermés pour prédire la densité au close-offDensification from firn to ice is an essential phenomenon to understand for the interpretation of the climate record. A good knowledge of this mechanism enables the precise dating of the air embedded in the ice. The step at which the air becomes entrapped is the pore closure (or close-off). Because of gas flow in the firn column, the ice is older than the entrapped air. The difference between ice and gas is generally defined as Δage.Snow densification consists of grain rearrangements, sintering and viscoplastic deformation. Although the viscoplastic behaviour of the ice crystal is strongly anisotropic, densification models do not take into account this anisotropy. Firn also bears some granular characteristics that may affect its densification. The interactions between pore closure and microstructural mechanisms in the firn are still misunderstood.The aim of this PhD thesis is to incorporate both the granular aspect of firn and its anisotropy into an innovating approach of firn densification modelling. The mutual indentation of viscoplastic monocrystalline ice cylinders was experimentally carried out to propose a contact law that is based on indentation theory and that takes into account the preferential viscoplastic deformation on the basal plane. We have integrated this contact law into a DEM (Discrete Element Method) code for the prediction of firn densification.3D X-ray micro-tomography was performed on polar firn at different stages of the densification (ρ= 0.55-0.88 g/cm3) and depths (~23 to 130m). A thorough investigation of pore closure and of different morphological and physical parameters was achieved for the Dome C and the newly drilled Lock In polar sites. In addition to these ex situ analyses, in situ X-ray micro-mechanical experiments were carried out on firn extracted from Dome C in order to model its densification. Ex situ and in situ microstructural observations indicate significant differences that can be explained by the relatively large strain-rates imposed to the firn during in situ tests. These large strain rates allow for a decoupling of the effects of diffusion kinetics and of viscoplastic deformation. Their relative weights on the morphology of pores and on their closure are discussed. To measure pore closure, we propose a connectivity index, which is the ratio of the largest pore volume over the total pore volume. We show that this index is better suited for X-ray tomography analysis than the classic closed porosity ratio to predict the close-off density
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Estève, Clément. "Evolution and Tectonics of the Lithosphere in Northwestern Canada." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2020. http://hdl.handle.net/10393/41097.
Full textAbstract:
The lithosphere of northwestern Canada recorded more than 2.5 Gy of complex tectonic
evolution, from the formation of the ancient cores of the continental lithosphere such as
the Slave craton to the Phanerozoic Cordilleran orogeny with substantial variations in crust
and upper mantle structures that led to the concentration of natural resources (i.e., diamonds
in cratons). Present-day northwestern Canada juxtaposes a thin and hot Cordilleran
lithosphere to the thick and cold cratonic lithosphere, which has important implications for
regional geodynamics. Recently, seismic station coverage has drastically increased across
northwestern Canada, allowing the development of seismic tomography models and other
passive-source seismic methods at high resolution in order to investigate the tectonic evolution
and dynamics of the lithosphere in this region. The P- and S-wave upper mantle
structures of northwestern Canada reveal that the distribution of kimberlite fields in the
Slave craton correlates with the margin of fast and slow seismic mantle anomalies, which
could delineate weak zones in the lithosphere. Based on our tomographic models we identify
two high-velocity seismic anomalies straddling the arcuate Cordillera Deformation Front
that have controlled its regional deformation, including a newly identified Mackenzie craton
characterized by high seismic velocities extending from the lower crust to the upper mantle
to the north of the Mackenzie Mountains. Furthermore, our P-wave tomography model
shows sharp velocity contrasts beneath the surface trace of the Tintina Fault. Estimates
of seismic anisotropy show a progressive rotation of fast-axis directions when approaching
the fault zone. Together, they provide seismic evidence for the trans-lithospheric nature of
the Tintina Fault. We further propose that the Tintina Fault has chiseled off small pieces
of the Laurentian craton between the Late Cretaceous and the Eocene, which would imply
that large lithospheric-scale shear zones are able to cut through small pieces of refractory
cratonic mantle and transport them over several hundred kilometers.
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VanderBeek, Brandon. "New Perspectives on Mid-Ocean Ridge Magmatic Systems and Deformation in the Uppermost Oceanic Mantle from Active- and Passive-Source Seismic Imaging in Cascadia." Thesis, University of Oregon, 2019. http://hdl.handle.net/1794/24205.
Full textAbstract:
In this dissertation, I use seismic imaging methods to constrain the evolution of the oceanic upper mantle across the Juan de Fuca (JdF) and Gorda plates. This work begins by studying the geometry of the mantle magmatic system and patterns of mantle flow beneath the northern JdF ridge in relation to ridge-parallel changes in accretionary processes. I find that the dynamics of lithospheric rifting exert the primary control on the distribution of shallow mantle melts and variations in crustal thickness and composition. The orientation of mantle divergence beneath the JdF ridge, as inferred from seismic anisotropy, is oblique to the overlying plate divergence direction. Similar observations made at the East Pacific Rise and Mid-Atlantic ridge suggest plate motions alone do not control mantle flow patterns. On the contrary, stresses exerted at the base of the plate by the asthenospheric flow field may contribute to changes in plate motion prompting a reorientation of oceanic spreading segments. The mantle anisotropic fabric of the JdF plate interior is then investigated to identify whether the rotated mantle flow field observed beneath the JdF ridge persisted throughout the recent geologic past. However, observations suggest that the anisotropic structure created at the ridge partially reorganizes off-axis obscuring the paleo-flow geometry. Next, I focus on how the physical state of the oceanic lithosphere evolves with time. Using local earthquake arrival times I test whether the seismic velocity structure of the upper mantle lithosphere is thermally controlled or dominated by heterogeneities introduced upon accretion at the ridge or by subsequent deformation off axis. Despite extensive surficial evidence of faulting across the Gorda plate, deformation appears to be restricted to crustal depths and mantle velocities are explained by conductive cooling. In contrast, the velocity structure of the JdF plate is inconsistent with conductively-cooled mantle. Hydration of the mantle lithosphere associated with tectonic discontinuities is invoked to explain anomalously slow P-wave speeds. Lastly, a joint inversion of teleseismic body and surface wave data is proposed to image the geometry of mantle upwelling and melt production beneath the JdF and Gorda Ridges.
This dissertation includes previously published and unpublished coauthored material.
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Biryol, Cemal Berk. "COMPLEX RUPTURE PROCESSES OF THE SOLOMON ISLANDS SUBDUCTION ZONE EARTHQUAKE AND SUBDUCTION CONTROLLED UPPER MANTLE STRUCTURE BENEATH ANATOLIA." Diss., The University of Arizona, 2009. http://hdl.handle.net/10150/194681.
Full textAbstract:
This dissertation explores subduction zone-related deformation both on short time scales in the form of subduction zone earthquakes and over larger time and geographical scales in the form of subduction rollback or detachment of the subducting lithosphere. The study presented here is composed of two parts. First, we analyzed the source-rupture processes of the April 1, 2007 Solomon Islands Earthquake (Mw=8.1) using a body-wave inversion technique. Our analysis indicated that the earthquake ruptured approximately 240 km of the southeast Pacific subduction zone in two sub-events.In the second part of this study, we used shear-wave splitting analysis to investigate the effects of the subducting African lithosphere on the upper-mantle flow field beneath the Anatolian Plate in the Eastern Mediterranean region. Our shear-wave splitting results are consistent with relatively uniform southwest-directed flow towards the actively southwestward-retreating Aegean slab. Based on spatial variations in observed delay times we identified varying flow speeds beneath Anatolia and we attribute this variation to the differential retreat rates of the Aegean and the Cyprean trenches.Finally, we used teleseismic P-wave travel-time tomography to image the geometry of the subducting African lithosphere beneath the Anatolia region. Our tomograms show that the subducting African lithosphere is partitioned into at least two segments along the Cyprean and the Aegean trenches. We observed a gap between the two segments through which hot asthenosphere ascends beneath the volcanic fields of western Anatolia. Our results show that the Cyprean slab is steeper than the Aegean slab. We inferred that this steep geometry, in part, controls the flow regime of asthenosphere beneath Anatolia causing variations in flow speeds inferred from shear-wave splitting analysis.
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Alder, Chloé. "Etude de la déformation de la croûte et du manteau terrestres à partir de l'anisotropie sismique des modèles tomographiques." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEN021.
Full textAbstract:
L’anisotropie est souvent utilisée en sismologie comme proxy de la déformation des roches. Elle se développe lorsque des minéraux acquièrent une orientation préférentielle. C’est le cas de l’olivine des péridotites du manteau qui s’aligne selon la direction des flux de matière. Néanmoins, l’anisotropie observée en tomographie peut aussi provenir d’hétérogénéités chimiques non résolues par les ondes sismiques longues périodes : elle s’apparente alors à̀ de l’anisotropie artificielle. Les théories et développements méthodologiques actuels ne permettent pas de distinguer l’anisotropie réelle de l’anisotropie artificielle dans les signaux sismiques. Dans cette thèse nous avons utilisé des modèles simples de manteau terrestre pour étudier théoriquement et numériquement le lien entre le niveau d’hétérogénéités non résolues et l’anisotropie radiale artificielle. Nous en avons conclu que l’anisotropie est proportionnelle au carré des hétérogénéités et que 10% de contraste de vitesse sismique peut engendrer plus de 3% d’anisotropie, un niveau non négligeable au regard des observations tomographiques. Une tomographie 3-D anisotrope de l’Europe, centrée sur les Alpes et les Apennins, a également enté réalisée. Les données d’ondes de surface utilisées sont issues de corrélations de bruit sismique et permettent d’imager la croûte et le manteau supérieur. La structure isotrope de notre modelé illumine particulièrement bien la plaque adriatique en subduction sous les Apennins ainsi qu’une rupture de ce panneau située au sud de la chaîne. Par ailleurs, la méthode d’inversion en profondeur utilisée prend en compte le biais entre anisotropie et hétérogénéités. Nous présentons ainsi le premier modelé 3-D d’anisotropie radiale en Europe réalisé pour des profondeurs aussi faibles. Nos résultats suggèrent que la croûte inférieure est marquée par une structuration horizontale dans les Apennins, probablement en lien avec la déformation extensive actuelle observée dans la régionSeismic anisotropy is often used as a proxy for rock deformation. It arises from the preferred orientation of anisotropic minerals. For instance, olivine in mantellic peridotites align according to mantle flow. However, anisotropy in tomographic models can be the result of small scale heterogeneities unresolved by long period seismic waves. It is thus considered as artificial. Theories and methodological developments do not allow to distinguish the relative contributions of real and artificial anisotropy in seismic signals. In this thesis, we used simple models of the Earth’s mantle to analytically and numerically study the link between unresolved heterogeneities and the level of artificial radial anisotropy. We concluded that anisotropy is proportional to the square of heterogeneities and that 10% of velocity contrast can be responsible for 3% of anisotropy, which is non negligible compared to the observed anisotropy in tomography. A 3-D anisotropic model of Europe, focusing on the Alps and Apennines, was constructed from surface waves data. The dispersion measurements were made from noise correlation and allow to image the crust and uppermost mantle. The isotropic structure of the model shows particularly well the Adriatic plate subducting under the Apennines, as well as a slab break-off in the Southern part of the chain. The method used for the depth inversion takes into account the trade-off between layering and anisotropy. Our model is therefore the first 3-D model of radial anisotropy built at shallow depths in Europe. Our results suggest that the lower crust has a horizontal organization in the Apennines, probably related to the extensive regime observed in the area
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Brath, Alexander J. "Advanced techniques for ultrasonic imaging in the presence of material and geometrical complexity." University of Cincinnati / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1510053440115292.
Full text
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Olsson, Sverker. "Analyses of Seismic Wave Conversion in the Crust and Upper Mantle beneath the Baltic Shield." Doctoral thesis, Uppsala University, Department of Earth Sciences, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-7930.
Full textAbstract:
Teleseismic data recorded by broad-band seismic stations in the Swedish National Seismic Network (SNSN) have been used in a suite of studies of seismic wave conversion in order to assess the structure of the crust and upper mantle beneath the Baltic Shield. Signals of seismic waves converted between P and S at seismic discontinuities within the Earth carry information on the velocity contrast at the converting interface, on the depth of conversion and on P and S velocities above this depth.
The conversion from P to S at the crust-mantle boundary (the Moho) provides a robust tool to constrain crustal thicknesses. Results of such analysis for the Baltic Shield show considerable variation of Moho depths and significantly improve the Moho depth map. Analysis of waves converted from S to P in the upper mantle reveals a layered lithosphere with alternating high and low velocity bodies. It also detects clear signals of a sharp velocity contrast at the lithosphere-asthenosphere boundary at depths around 200 km.
Delay times of P410s, the conversion from P to S at the upper mantle discontinuity at 410 km depth, were used in a tomographic inversion to simultaneously determine P and S velocities in the upper mantle. The polarisation of P410s was also used to study anisotropy of the upper mantle. Results of these analyses are found to be in close agreement with independently derived results from arrival time tomography and shear-wave splitting analysis of SKS.
The results presented in this thesis demonstrate the ability of converted wave analysis as a tool to detect and image geological boundaries that involve sharp contrasts in seismic properties. The results also show that this analysis can provide means of studying aspects of Earth’s structure that are conventionally studied using other types of seismic data.
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Eken, Tuna. "Isotropic and Anisotropic P and S Velocities of the Baltic Shield Mantle : Results from Analyses of Teleseismic Body Waves." Doctoral thesis, Uppsala universitet, Geofysik, 2009. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-102501.
Full textAbstract:
The upper mantle structure of Swedish part of Baltic Shield with its isotropic and anisotropic seismic velocity characteristics is investigated using telesesismic body waves (i.e. P waves and shear waves) recorded by the Swedish National Seismological Network (SNSN). Nonlinear high-resolution P and SV and SH wave isotropic tomographic inversions reveal velocity perturbations of ± 3 % down to at least 470 km below the network. Separate SV and SV models indicate several consistent major features, many of which are also consistent with P-wave results. A direct cell by cell comparison of SH and SV models reveals velocity differences of up to 4%. Numerical tests show that differences in the two S-wave models can only be partially caused by noise and limited resolution, and some features are attributed to the effect of large scale anisotropy. Shear-wave splitting and P-travel time residual analyses also detect anisotropic mantle structure. Distinct back-azimuth dependence of SKS splitting excludes single-layer anisotropy models with horizontal symmetry axes for the whole region. Joint inversion using both the P and S data reveals 3D self-consistent anisotropic models with well-defined mantle lithospheric domains. These domains of differently oriented anisotropy most probably retain fossil fabric since the domains' origin, supporting the idea of the existence of an early form of plate tectonics during formation of continental cratons already in the Archean. The possible disturbing effects of anisotropy on seismic tomography studies are investigated, and found to be potentially significant. P-wave arrival times were adjusted based on the estimates of mantle anisotropy, and re-inverted. The general pattern of the velocity-perturbation images was similar but changed significantly in some places, including the disappearance of a slab-like structure identified in the inversion with the original data. Thus the analysis demonstrates that anisotropy of quite plausible magnitude can have a significant effect on the tomographic images, and should not be ignored. If, as we believe, our estimates of anisotropy are reasonably correct, then the model based on the adjusted data should give a more robust and correct image of the mantle structure.
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Sharifi, Brojerdi Fatemeh. "Analysis of Seismic Data Acquired at the Forsmark Site for Storage of Spent Nuclear Fuel, Central Sweden." Doctoral thesis, Uppsala universitet, Geofysik, 2015. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-251621.
Full textAbstract:
The Forsmark area, the main study area in this thesis, is located about 140 km north of Stockholm, central Sweden. It belongs to the Paleoproterozoic Svecokarelian orogen and contains several major ductile and brittle deformation zones including the Forsmark, Eckarfjärden and Singö zones. The bedrock between these zones, in general is less deformed and considered suitable for a nuclear waste repository. While several site investigations have already been carried out in the area, this thesis focuses primarily on (i) re-processing some of the existing reflection seismic lines to improve imaging of deeper structures, (ii) acquiring and processing high-resolution reflection and refraction data for better characterization of the near surface geology for the planning of a new access ramp, (iii) studying possible seismic anisotropy from active sources recorded onto sparse three-component receivers and multi-offset-azimuth vertical seismic profiling data (VSP). Reflection seismic surveys are an important component of these investigations. The re-processing helped in improving the deeper parts (1-5 km) of the seismic images and allowing three major deeper reflections to be better characterized, one of which is sub-horizontal while the other two are dipping moderately. These reflections were attributed to originate from either dolerite sills or brittle fault systems. First break traveltime tomography allowed delineating an undulating bedrock-surface topography, which is typical in the Forsmark area. Shallow reflections imaged in 3D, thanks to the acquisition design were compared with existing borehole data and explained by fractured or weak zones in the bedrock. The analysis of seismic anisotropy indicates the presence of shear-wave splitting due to transverse isotropy with a vertical symmetry axis in the uppermost hundreds of meters of crust. Open fractures and joints were interpreted to be responsible for the large delays observed between the transverse and radial components of the shear-wave arrivals, both on surface and VSP data.
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Liu, Yu. "Simulation study on PEM fuel cell gas diffusion layers using X-ray tomography based Lattice Boltzmann method." Thesis, Loughborough University, 2011. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/9254.
Full textAbstract:
The Polymer Electrolyte Membrane (PEM) fuel cell has a great potential in leading the future energy generation due to its advantages of zero emissions, higher power density and efficiency. For a PEM fuel cell, the Membrane-Electrode Assembly (MEA) is the key component which consists of a membrane, two catalyst layers and two gas diffusion layers (GDL). The success of optimum PEM fuel cell power output relies on the mass transport to the electrode especially on the cathode side. The carbon based GDL is one of the most important components in the fuel cell since it has one of the basic roles of providing path ways for reactant gases transport to the catalyst layer as well as excess water removal. A detailed understanding and visualization of the GDL from micro-scale level is limited by traditional numerical tool such as CFD and experimental methods due to the complex geometry of the porous GDL structural. In order to take the actual geometry information of the porous GDL into consideration, the x-ray tomography technique is employed which is able to reconstructed the actual structure of the carbon paper or carbon cloth GDLs to three-dimensional digital binary image which can be read directly by the LB model to carry out the simulation. This research work contributes to develop the combined methodology of x-ray tomography based the three-dimensional single phase Lattice Boltzmann (LB) simulation. This newly developed methodology demonstrates its capacity of simulating the flow characteristics and transport phenomena in the porous media by dealing with collision of the particles at pore-scale. The results reveal the heterogeneous nature of the GDL structures which influence the transportation of the reactants in terms of physical parameters of the GDLs such as porosity, permeability and tortuosity. The compression effects on the carbon cloth GDLs have been investigated. The results show that the c applied compression pressure on the GDLs will have negative effects on average pore size, porosity as well as through-plane permeability. A compression pressure range is suggested by the results which gives optimum in-plane permeability to through-plane permeability. The compression effects on one-dimensional water and oxygen partial pressures in the main flow direction have been studied at low, medium and high current densities. It s been observed that the water and oxygen pressure drop across the GDL increase with increasing the compression pressure. Key Words: PEM fuel cell, GDL, LB simulation, SPSC, SPMC, x-ray tomography, carbon paper, carbon cloth, porosity, permeability, degree of anisotropy, tortuosity, flow transport.
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Linde, Niklas. "Characterization of Hydrogeological Media Using Electromagnetic Geophysics." Doctoral thesis, Uppsala universitet, Geofysik, 2005. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-5912.
Full textAbstract:
Radio magnetotellurics (RMT), crosshole ground penetrating radar (GPR), and crosshole electrical resistance tomography (ERT) were applied in a range of hydrogeological applications where geophysical data could improve hydrogeological characterization. A profile of RMT data collected over highly resistive granite was used to map subhorizontal fracture zones below 300m depth, as well as a steeply dipping fracture zone, which was also observed on a coinciding seismic reflection profile. One-dimensional inverse modelling and 3D forward modelling with displacement currents included were necessary to test the reliability of features found in the 2D models, where the forward models did not include displacement currents and only lower frequencies were considered. An inversion code for RMT data was developed and applied to RMT data with azimuthal electrical anisotropy signature collected over a limestone formation. The results indicated that RMT is a faster and more reliable technique for studying electrical anisotropy than are azimuthal resistivity surveys. A new sequential inversion method to estimate hydraulic conductivity fields using crosshole GPR and tracer test data was applied to 2D synthetic examples. Given careful surveying, the results indicated that regularization of hydrogeological inverse problems using geophysical tomograms might improve models of hydraulic conductivity. A method to regularize geophysical inverse problems using geostatistical models was developed and applied to crosshole ERT and GPR data collected in unsaturated sandstone. The resulting models were geologically more reasonable than models where the regularization was based on traditional smoothness constraints. Electromagnetic geophysical techniques provide an inexpensive data source in estimating qualitative hydrogeological models, but hydrogeological data must be incorporated to make quantitative estimation of hydrogeological systems feasible.
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Favier, Noémie. "Tomographie anisotrope haute résolution d'une frontière de plaque transformante : application à la Californie du Sud." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30101.
Full textAbstract:
Cette thèse développe une nouvelle théorie, celle des noyaux de sensibilité pour les paramètres anisotropes, qui permet de réaliser la première tomographie anisotrope tridimensionnelle haute-résolution en utilisant la biréfringence des ondes SKS. En utilisant la théorie de Born dans un milieu de référence homogène isotrope et pour des perturbations transverses isotropes dont l'axe rapide est dans le plan horizontal, les noyaux de sensibilité pour l'intensité du splitting sont dérivés de manière analytique. Pour l'étude de la lithosphère, l'influence des différents termes de champ lointain, moyen, proche et local des noyaux de sensibilité est discutée. Pour l'étude de l'anisotropie lithosphérique, tous les termes sont à prendre en compte, et surtout le terme de champ moyen dont l'importance est réelle jusqu'à une profondeur de l'ordre de la longueur d'onde utilisée. Pour des incidences faibles et un axe rapide horizontal, l'intensité du splitting dépend principalement de deux paramètres anisotropes gc et gs, liés à l'azimut et à la différence relative des vitesses des ondes S. En Californie, les mesures de l'intensité du splitting montrent des variations rapides à la fois de la direction de l'axe rapide et de l'amplitude de l'anisotropie. Les effets de fréquence finie doivent donc être pris en compte. En utilisant les noyaux de sensibilité, il est possible de construire un problème inverse et de déterminer la structure tridimensionnelle anisotrope de la région. Le modèle anisotrope obtenu, comparé à un modèle isotrope de la région montre que l'anisotropie est beaucoup plus forte et plus variable dans la lithosphère que dans l'asthénosphère. .Shear wave splitting observations are often used to constrain upper-mantle anisotropy. In this thesis, the effects of transverse isotropic perturbations of the elastic parameters on shear-wave splitting are investigated taking the finite-frequency content of the shear wave field into account. The theory, based on the first-order Born approximation, allows the analytical derivation of three-dimensional sensitivity kernels for a new seismic observable called splitting intensity. We investigate the influence of near-field terms of the Green's tensor on the sensitivity kernels for splitting intensity. As a result, near-field terms must be used in tomographic studies of the lithosphere that rely on long period body waves. In California, splitting intensity measurements at the surface show small-scale lateral variations for both the fast axis direction and the delay time. We present three-dimensional high resolution anisotropic tomography of Southern California. To our knowledge, this is the first high resolution regional study of anisotropy using sensitivity kernels for shear wave splitting. The anisotropic structure is determined from the analysis of shear wave splitting and takes into account the finite frequency content of SKS waves
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Kaderali, Ayiaz. "Investigating anisotropy and inhomogeneity using tomographic inversion of VSP traveltimes: validation of analytic expressions for linearly inhomogeneous elliptically anisotropic models /." Internet access available to MUN users only. Search for this title in:, 2009.
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Maudet, Florian. "Couches nanostructurées par dépôt en incidence oblique : corrélations microstructure et propriétés optiques pour application aux traitements antireflets hautes performances dans le visible étendu et l'infrarouge." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2295/document.
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Les traitements antireflets (AR) sont très largement utilisés pour améliorer la transmission de systèmes optiques composés de hublots, lentilles, de lames séparatrices,… Dans cette thèse les gammes spectrales visées sont le visible étendu [400-1800nm] et le moyen infrarouge [3,7-4,8µm]. La méthode de nanostructuration par dépôts de films minces utilisant des techniques PVD en incidence oblique (Oblique Angle Deposition) a été choisie car elle permet d’envisager des AR hautes performances sur une large gamme de longueur d’onde, via un procédé industrialisable. L’introduction de porosité via le contrôle des angles de dépôt est utilisée pour nanostructurer l’architecture de chaque couche et de l’empilement ; méthode permettant de modifier et d’optimiser les propriétés optiques des couches constituantes en vue d’un design complet optimal. Une cartographie des indices effectifs accessibles par OAD a été dégagée concernant les trois matériaux déposés (TiO2, SiO2 et Ge). Mais les propriétés optiques de ces couches nanostructurées diffèrent largement de celles des couches denses du fait de la présence d’anisotropie, de gradient d’indice, de diffusion et d’absorption. A partir de caractérisations microstructurales, chimiques et optiques poussées (AFM, MEB, MET, tomographie FIB, tomographie MET, EDX, EELS, spectrophotométrie et ellipsométrie généralisée) un modèle optique analytique plus complexe et couplé à des analyses par éléments finis (FDTD) est présenté. L’ensemble du travail a permis d’élaborer par OAD de simples antireflet bicouches démontrant déjà de hauts niveaux de transmission, supérieurs aux traitements AR existants (interférentiel) ou en développement (Moth-eyes)Anti-reflective (AR) coatings are widely used to improve the transmission of optical systems composed of window, lenses, separating filters,... In this thesis, the spectral ranges targeted are the extended visible [400-1800nm] and the mid infrared [3.7-4.8µm]. Thin film deposition nanostructuring method using oblique angle deposition (oblique angle deposition) PVD technique was chosen because it allows high performance AR to be considered over a wide wavelength range, by an industrial process. The introduction of porosity with the control of deposition angle is used to nanostructure the architecture of each layer and stack; a method for modifying and optimizing the optical properties of the constituent layers for optimal complete design. A mapping of the effective indices accessible by OAD has been identified for the three materials deposited (TiO2, SiO2 and Ge). However optical properties of these nanostructured layers differ greatly from those of dense layers due to the presence of anisotropy, index gradient, diffusion and absorption. Based on advanced microstructural, chemical and optical characterizations (AFM, SEM, TEM, FIB tomography, TEM tomography, EDX, EELS, spectrophotometry and generalized ellipsometry) a more complex analytical optical model coupled with finite element analyses (FDTD) is presented. All the work has enabled OAD to develop simple two-layer anti-reflective coatings that already demonstrate high levels of transmission, superior to existing (interferential) or work in progress (Moth-eyes) AR treatments
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Wheaton, Chad J. "Tomographic traveltime inversion for linear inhomogeneity and elliptical anisotropy /." Internet access available to MUN users only, 2004. http://collections.mun.ca/u?/theses,69654.
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Cherrett, Adam John. "Travel time and polarisation tomography in 3-D anisotropic media." Thesis, University of Cambridge, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.621341.
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Griot, Daphné-Anne. "Tomographie anisotrope de l'Asie centrale à partir d'ondes de surface." Paris 7, 1997. http://www.theses.fr/1997PA077035.
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Les divers processus dynamiques proposes afin d'expliquer la collision entre l'inde et l'asie s'opposent, d'une part, sur la composition de la structure mantellique et d'autre part, en ce qui concerne les mouvements de matiere dans le manteau. Plus precisement, d'un point de vue structural, le manteau superieur est-il compose de materiau chaud provenant de remontees de panaches asthenospheriques ou de materiau froid du a des enfoncements de matiere ? concernant les modes de raccourcissement, quel peut-etre le role en profondeur, des failles observees en surface ? face a de telles interrogations, nous avons realise une tomographie anisotrope d'ondes de surface qui permet non seulement de determiner les structures en vitesses mais aussi de cartographier les flux de matiere par le biais de l'anisotropie. Pour realiser cette tomographie, 619 donnees d'onde de rayleigh et 254 donnees d'onde de love ont ete inversees, en utilisant la methode de tomographie developpee par montagner 1986. Le modele 3smac (ricard & al. , 1996), modele de terre heterogene, a ete utilise comme modele de reference afin de corriger chaque donnee des effets de croute. Le modele tri-dimensionnel obtenu en vitesse met en evidence que le manteau, au dela de 120 km environ, est compose, sous le plateau tibetain, de zones a vitesse elevee dont les localisations et l'evolution en profondeur semblent caracteristiques de plusieurs subductions intracontinentales. De plus, une structure de vitesse tres faible, visible dans les 100 premiers kilometres, s'explique d'une part par la presence de la croute particulierement epaisse dans cette region, et d'autre part par des phenomenes de fusion partielle, probablement a l'origine du volcanisme tibetain. Enfin, l'anisotropie deduite de cette tomographie, montre que, dans les 200 premiers kilometres, les mouvements de matiere sont divers et fortement influences par les mouvements des failles en surface, alors que, pour des profondeurs superieures a 200 km, les mouvements de matiere semblent beaucoup plus homogenes.
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Grésillaud, Alain. "Prise en compte de l'anisotropie sismique dans les tomographies lithosphériques." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1994. http://www.theses.fr/1994STR13015.
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Dans cette these nous avons developpe une methode permettant d'obtenir a partir des temps d'arrivee d'ondes de volume teleseismiques p un modele 3d de vitesses sismiques isotropes et un modele 3d de taux d'orientation de mineraux anisotropes. Apres un rapide expose des effets de perturbations anisotropes sur les temps d'arrivee et sur les polarisations d'ondes de volume, nous avons montre a l'aide de donnees calculees le long de rais reels que des variations laterales de perturbations anisotropes ou des heterogeneites dans la distribution angulaire des rais peuvent parasiter les modeles de perturbations de vitesses isotropes issus d'une normalisation par seisme suivie d'une inversion classiques. Afin d'interpreter en terme d'anisotropie la partie restant apres inversion isotrope, nous avons applique a ces memes donnees synthetiques une methode d'exploration des directions d'anisotropie par inversions successives prenant en compte a la fois la perturbation du carre de la vitesse isotrope et le taux d'orientation des mineraux. Les tests effectues pour des geometries de rais reelles ou artificielles et pour cinq directions d'anisotropie hexagonale montrent que les directions d'anisotropie ne sont pas toujours retrouvees et que le modele de taux d'orientation n'est correctement obtenu que pour des geometries de rais denses mais irrealistes. En revanche le modele originel isotrope est bien retrouve quelle que soit l'anisotropie du milieu. L'application de la methode aux donnees du projet lithoscope fosse rhenan n'a pas permis de degager des directions anisotropes significatives mais elle confirme le modele isotrope
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Örsvuran, Rıdvan. "Vers des modèles anisotropes et anélastiques de la Terre globale : Observables et la paramétrisation de l'inversion des formes d'ondes complètes." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4015.
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Les ondes sismiques constituent le principal outil pour scanner l’intérieur de la Terre et en déduire des informations sur sa structure, son état thermique et ses propriétés chimiques. La tomographie sismique, de manière analogue à la tomographie médicale, construit des images en trois dimensions de l’intérieur de la Terre à partir des ondes sismiques déclenchées par des sources naturelles (tremblements de terre, bruit ambiant) ou contrôlées (explosions, ...).La méthode de l’état adjoint permet une implémentation efficace de l’inversion des formes d’ondes complètes (FWI : Full Waveform Inversion), une méthode d’imagerie qui exploite potentiellement toute la complexité du champ d’onde en trois dimensions pour construire des images haute résolution de l’intérieur de la Terre.Dans cette thèse, je propose de nouveaux observables fondés sur des doubles différences des temps de trajet et des formes d’ondes pour appliquer la FWI à l’échelle globale. Par ailleurs, je teste différentes paramétrisations du problème inverse pour extraire les propriétés physiques de la Terre comme l’anisotropie azimuthale et l’atténuation dans le manteau.Mes résultats suggèrent que les doubles différences utilisés avec des dispositifs denses de stations accélèrent la convergence de la FWI, améliore la résolution de l’imagerie sous le dispositif et réduisent les artefacts générés par la couverture hétérogène de la Terre par les données sismologiques.Il est connu que la composition et la déformation de la lithosphère et du manteau supérieur génèrent de l’anisotropie lors de la propagation des ondes. En partant du modèle de Terre globale GLAD-M25 développé par tomographie adjointe, le successeur du modèle GLAD-M15 et en) et en paramétrant l’inversion avec une anisotropie transverse, j’ai construit un premier modèle global du manteau supérieur anisotrope. J’ai effectué 10 itérations de la FWI adjointe en sélectionnant par fenêtrage les temps de trajet des ondes de surface combinés avec des doubles différences formés par des paires de stations. Les résultats révèlent l’empreinte au premier ordre de l’anisotropie et une résolution accrue dans les régions bénéficiant d’une forte couverture comme en Amérique du Nord et en Europe.L’atténuation est un autre paramètre physique clef pour identifier de la fusion partielle, la présence d’eau et cartographier des variations thermiques dans le manteau. Dans le dernier chapitre, j’effectue une première évaluation de la tomographie adjointe anélastique dans la perspective de construire un modèle d’atténuation du manteau par inversion conjointe des paramètres élastiques et anélastiques à partir de la phase et de l’amplitude des signaux. J’étudie les couplages entre les différentes classes de paramètres avec des tests synthétiques 2D afin de définir la meilleure stratégie pour la FWI anélastique à l’échelle globale. J’évalue également différents observables pour la reconstruction simultanée ou alternée des paramètres élastiques/anélastiques. Les tests 2D suggèrent qu’une fonction coût fondée sur l’enveloppe des signaux fournit les meilleurs résultats lors des premières itérations en réduisant la non linéarité de la FWI. Après avoir évalué l’empreinte de différents modèles d’atténuation sur les formes d’onde avec des simulations numériques dans différents modèles élastiques/anélastiques 1D/3D, j’ai conclu que la reconstruction conjointe des paramètres élastiques et anélastiques était nécessaire car l’atténuation affecte non seulement l’amplitude mais génère aussi une dispersion significative, notamment des ondes de surface. J’ai effectué une itération de la tomographie adjointe élastique/anélastique à l’échelle globale en partant du modèle élastique GLAD-M25 et du modèle anélastique 1D QRF12 et en utilisant 253 tremblements de terre. Les résultats préliminaires sont prometteurs et révèlent par exemple des zones de forte et faible atténuation sur les côtes ouest et est de l’Amérique du NordSeismic waves are our primary tools to see the Earth’s interior and draw inferences on its structural, thermal and chemical properties. Seismic tomography, similar to medical tomography, is a powerful technique to obtain 3D computed tomography scan (CT scan) images of the Earth’s interior using seismic waves generated by seismic sources such as earthquakes, ambient noise or controlled explosions. It is crucial to improve the resolution of tomographic images to better understand the internal dynamics of our planet driven by the mantle convection, that directly control surface processes, such as plate tectonics. To this end, at the current resolution of seismic tomography, full physics of (an)elastic wave propagation must be taken into account.The adjoint method is an efficient full-waveform inversion (FWI) technique to take 3D seismic wave propagation into account in tomography to construct high-resolution seismic images. In this thesis, I develop and demonstrate new measurements for global-scale adjoint inversions such as the implementation of double-difference traveltime and waveform misfits. Furthermore, I investigate different parameterizations to better capture Earth’s physics in the inverse problem, such as addressing the azimuthal anisotropy and anelasticity in the Earth’s mantle.My results suggest that double-difference misfits applied to dense seismic networks speed up the convergence of FWI and help increase the resolution underneath station clusters. I further observe that double-difference measurements can also help reduce the bias in data coverage towards the cluster of stations.Earth’s lithosphere and upper mantle show significant evidence of anisotropy as a result of its composition and deformation. Starting from the recent global adjoint tomography model GLAD-M25, which is the successor of GLAD-M15 and transversely isotropic in the upper mantle, my goal is to construct an azimuthally anisotropic global model of the upper mantle. I performed 10 iterations using the multitaper traveltimes combined with double difference measurements made on paired stations of minor- and major-arc surface waves. The results after 10 iterations, in general, show the global anisotropic pattern consistent with plate motions and achieve higher resolution in areas with dense seismic coverage such as in North America and Europe.Attenuation is also another key parameter for determining the partial melt, water content and thermal variations in the mantle. In the last chapter, I investigate anelastic adjoint inversions to ultimately construct a global attenuation mantle model by the simultaneous inversion of elastic and anelastic parameters assimilating both the phase and amplitude information, which will lead to exact FWI at the global scale. I investigate the trade-off between elastic and anelastic parameters based on 2D synthetic tests to define a strategy for 3D global FWIs. I also explore the effect of different measurements for simultaneously and sequentially inverted elastic and anelastic parameters. The 2D test results suggest that the envelope misfit performs best at earlier iterations by reducing the nonlinearity of the FWI. After analyzing the effect of different radially-symmetric attenuation models on seismic waveforms by performing forward simulations in various 1D and 3D elastic/anelastic models, the results suggest the necessity of simultaneous elastic/anelastic inversions to also improve the elastic structure as attenuation cause not only amplitude anomalies but also significant physical dispersion, particularly on surface waves. I performed one global simultaneous iteration of elastic and anelastic parameters using GLAD-M25 and its 1D anelastic model QRF12 as the starting models with a dataset of 253 earthquakes. The preliminary results are promising depicting, for instance, the high and low attenuation in the West and East coasts of North America
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Beres, Jan. "Caractérisation de l'anisotropie d'une plate-forme carbonatée karsifiée : approche méthodologique conjointe sismique et électrique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880759.
Full textAbstract:
Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d'arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale ρT, de résistivité longitudinale ρL et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180° de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques.
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Louërat, Mathilde. "Modélisation par la méthode Lattice Boltzmann de la diffusion de chaleur et d’humidité dans des matériaux biosourcés à partir de leur morphologie 3D." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC006/document.
Full textAbstract:
Avec la performance thermique croissante des bâtiments, les codes de simulation utilisés en conception requièrent des données de plus en plus précises sur les matériaux de construction. De plus, l’utilisation de matériaux biosourcés qui sont hygroscopiques (leur teneur en eau s’équilibre avec l’air humide ambiant) est en pleine expansion. Leur conductivité thermique et leur diffusivité massique doivent ainsi être caractérisées précisément. Un facteur essentiel affectant ces propriétés est la microstructure des matériaux. Ce travail de thèse propose de prédire les propriétés macroscopiques d’épicéa et de panneaux de fibres de bois (matériaux hétérogènes et anisotropes) à partir de leur morphologie réelle 3D. Celle-ci est obtenue par micro-tomographie synchrotron aux rayons X, outil très performant pour caractériser la structure interne d’un matériau de façon non destructive. Un traitement d’images permet de segmenter les phases solide et gazeuse. La méthode numérique choisie pour modéliser la diffusion de chaleur et de masse est la méthode Lattice Boltzmann car elle est simple à implémenter et à paralléliser et qu’elle peut facilement traiter des morphologies complexes. Les conductivités thermiques et diffusivités massiques équivalentes sont calculées dans trois directions orthogonales pour chaque matériau. Les résultats mettent en évidence l’influence de la structure interne et la forte anisotropie des matériaux étudiés (rapport 2 entre les directions tangentielle et longitudinale du bois en thermique et 30 en massique). La conductivité thermique transversale du panneau léger est de 0,04 W m−1 K−1As thermal performance of buildings is increasing, the simulation codes used during design require more accurate construction material data. Moreover, the use of bio-based materials which are hygroscopic (their moisture content balances with the ambient moist air) is booming. Their thermal conductivity and mass diffusivity must therefore be accurately characterized. A key factor affecting these properties is the microstructure of the materials. This work is dedicated to the prediction of macroscopic properties of spruce and fibreboards (heterogeneous and anisotropic materials) from their real 3D morphology. This is obtained by synchrotron X-ray microtomography, a powerful and nondestructive technique to characterize the internal structure of materials. Image processing allows the segmentation of the solid and gaseous phases. To model heat and mass diffusion, we choose the Lattice Boltzmann method because of its simple numerical development, suitability for parallel computing and easy processing of complex morphologies. The equivalent thermal conductivity and mass diffusivity are calculated in three orthogonal directions for each material. The results highlight the influence of the internal structure and the strong anisotropy of the materials studied (ratio of 2 between tangential and longitudinal directions of wood for heat diffusion and of 30 for mass diffusion). The transverse thermal conductivity of the lightweight board is about 0,04 W m−1 K−1
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Montagner, Jean-Paul. "Etude de la structure profonde de la terre a partir des ondes de surface de longue periode." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066188.
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Differentes methodes d'inversion de la vitesse de ces ondes sont appliquees a plusieurs regions du globe: ocean pacifique, afrique, ocean indien. La regionalisation suivant l'age du fond oceanique montre que des heterogeneites laterales de vitesse existent jusqu'a au moins 400 km de profondeur et que la correlation entre la tectonique de surface et la structure profonde est meilleure sous l'ocean pacifique que sous l'ocean indien
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Andersen, Ingrid Marie. "2D and 3D quantitative TEM mapping of CoNi nanowires." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30205.
Full textAbstract:
Les nanofils magnétiques constituent un domaine de recherche en plein essor. De section cylindrique, ils permettent la propagation des parois de domaines magnétiques à très grandes vitesses et des interactions fortes avec les ondes de spin, ce qui les rend particulièrement intéressants pour le développement de futurs composants de la spintronique. L'objectif de ce travail de thèse est de fournir une analyse quantitative et qualitative complète de la configuration magnétique locale dans des nanofils magnétiques cylindriques d'alliage CoNi à anisotropie magnétocristalline perpendiculaire en utilisant les techniques d'imagerie magnétique avancées de la microscopie électronique à transmission (MET), principalement axées sur l'holographie électronique (HE). Une étude corrélative entre les propriétés structurales, les variations locales de composition et les configurations magnétiques de ces nanofils a été réalisée. De plus, les configurations tridimensionnelles (3D) complexes des domaines et des parois magnétiques ont été analysées par tomographie holographique de champ vectoriel (THCV) afin d'obtenir les trois composantes de l'induction magnétique. Enfin, un protocole a été développé pour étudier in situ par microscopie de Lorentz la configuration magnétique de ces nanofils lors de l'injection d'impulsions de courant. La première partie de ce travail est focalisée sur la corrélation des configurations magnétiques de nanofils individuels de CoNi avec les propriétés structurales et chimiques locales. L'orientation de la phase cristalline a été cartographiée en diffraction électronique par précession et combinée à des mesures de composition par spectroscopie de perte d'énergie des électrons. Les résultats révèlent une coexistence de grains de phase cfc et de phase hcp, cette dernière présente sa direction cristallographique c orientée presque perpendiculairement à l'axe du nanofil. Cette coexistence de phases cristallographiques est à l'origine de variations localisées et abruptes de la configuration magnétique. Deux nanofil configurations principales ont été observées : une chaîne d'états transversaux par rapport à l'axe du, de type vortex, et un état longitudinal. Nous avons observé que les états transversaux sont liés à la phase hcp possédant une forte anisotropie magnétocristalline perpendiculaire, ce que confirment les simulations micromagnétiques. Une autre partie de ce travail concerne l'étude de la structure magnétique 3D des domaines et des parois de domaines dans la phase hcp. Cette étude a été menée pour des états rémanents différents en fonction de l'application d'un champ de saturation perpendiculaire et parallèle à l'axe du nanofil. Les mesures ont été réalisées par la méthode THCV afin d'extraire les trois composantes de l'induction magnétique et reconstruire en 3D la configuration magnétique locale du nanofil. Les résultats montrent une stabilisation d'une chaîne de vortex dans le cas d'une saturation perpendiculaire, et des états d'enroulement longitudinaux séparés par des parois de domaine transversales après l'application d'un champ externe parallèle à l'axe du fils. La dernière partie du manuscrit présente les résultats obtenus en microscopie de Lorentz in situ démontrant la possibilité de manipuler les parois des domaines magnétiques d'un nanofil de CoNi par injection d'impulsions électriques. Cette preuve de concept est considérée comme le précurseur des observations in situ de la dynamique des parois de domaines en EH. Un protocole précis, axé sur les étapes cruciales de préparation des échantillons et les développements à poursuivre pour réaliser ces expériences délicates, est détailléCylindrical magnetic nanowires (NWs) are currently subjects of high interest due to fast domain wall velocities and interaction with spin-waves, which are considered interesting qualities for developing future spintronic devices. This thesis aims to provide a wholesome quantitative and qualitative analysis of the local magnetic configuration in cylindrical Co-rich CoNi NWs with perpendicular magnetocrystalline anisotropy using state-of-the-art transmission electron microscopy (TEM) magnetic imaging techniques, mainly focused on two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) electron holography (EH). A correlative study between the NW's texture, modulation in composition, and magnetic configuration has been conducted. Further, the complex 3D nature of the domain and domain wall configurations have been analyzed using holographic vector field electron tomography (VFET) to retrieve all three components of the magnetic induction. Finally, I have successfully manipulated the magnetic configuration observed by Lorentz microscopy in Fresnel mode by the in situ injection of a current pulse. A TEM study comparing the magnetic configuration to the local NW structure was performed on single NWs. The crystal phase analysis was done by precession electron diffraction assisted automated crystal orientation mapping in the TEM combined with compositional analysis by scanning-TEM (STEM) electron energy loss spectroscopy (EELS) for a detailed correlation with the sample's magnetic configuration. The results reveal a coexistence of fcc grains and hcp phase with its c-axis oriented close to perpendicular to the wire axis in the same NW, which is identified as the origin of drastic local changes in the magnetic configuration. Two main configurations are observed in the NW region: a chain of transversal vortex-like states and a longitudinal curling state. The chain or vortices are linked to the hcp grain with the perpendicular magnetocrystalline anisotropy, as confirmed by micromagnetic simulations. The 3D magnetic structure of the domains and domain walls observed in the hcp grain of the NWs has been studied for two different remnant states: after the application of a saturation field perpendicular (i) and parallel (ii) to the NW axis. The measurements were done using state-of-the-art holographic VFET to extract all three components of the magnetic induction in the sample, as well as a 3D reconstruction of the volume from the measured electric potentials, giving insight into the local morphology of the NW. The results show a stabilization of a vortex chain in the case of perpendicular saturation, but longitudinal curling states separated by transversal domain walls after applying a parallel external field. Finally, preliminary Lorentz microscopy results are presented, documenting the manipulation of magnetic domain walls by the in situ injection of electrical pulses on a single cylindrical CoNi nanowire contacted by focused ion beam induced deposition. This is believed to be the forerunner for quantitative electrical measurements and in situ observations of domain wall dynamics using EH at the CEMES. A detailed protocol focusing on the crucial steps and challenges ahead for such a delicate experiment is presented, together with suggestions for future work to continue the developments
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Degirmenci, Evren. "High Resolution Imaging Of Anisotropic Conductivity With Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography (mr-eit)." Phd thesis, METU, 2010. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/3/12611982/index.pdf.
Full textAbstract:
Electrical conductivity of biological tissues is a distinctive property which differs among tissues. It also varies according to the physiological and pathological state of tissues. Furthermore, in order to solve the bioelectric field problems accurately, electrical conductivity information is essential. Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography (MREIT) technique is proposed to image this information with high spatial resolution. However, almost all MREIT algorithms proposed to date assumes isotropic conductivity in order to simplify the underlying mathematics. But it is known that most of the tissues in human body have anisotropic conductivity values. The aim of this study is to reconstruct anisotropic conductivity images with MREIT. In the study, five novel anisotropic conductivity reconstruction algorithms are developed and implemented. Proposed algorithms are grouped into two: current density based reconstruction algorithms (Type-I) and magnetic flux density based algorithms (Type-II). Performances of the algorithms are evaluated in several aspects and compared with each other. The technique is experimentally realized using 0.15T METU &ndashEE MRI System and anisotropic conductivity images of test phantoms are reconstructed using all proposed algorithms.
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Mensch, Thomas. "Cinématique de l'onde quasi P en milieux anisotropes : application à la tomographie." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066326.
Full text
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Dehghan, Kaveh. "Prise en compte d'une anisotropie réaliste dans l'imagerie sismique des zones complexes." Paris, Institut de physique du globe, 2007. http://www.theses.fr/2007GLOB0015.
Full textAbstract:
In order to respond to world energy demand in the years to come and renew reserves, it is essential to support ongoing exploration efforts by developing new methods. In this way the zones with complex geological structures are one of the main explorationzones to study. To explore these zones and reduce the risk of dry wells we need to develop high performance methods through seismic imaging which could be also used for surveying the new exploration zones and re-evaluating the potential of oil fields already exploited. Anisotropy is an omnipresent property in the sedimentary layers which is mainly originated from fine stratification, effect of mineral particles and in-situ stress conditions. For the complex geological structures, the layers dip is largely variable which can lead the principal directions of sedimentary anisotropy to vary through the layers as a function of stratification. The main goal of this work is to provide a 3D modeling software which can be used for realistic layered anisotropic media in the complex tectonics area, to study the effects of such anisotropy on seismic imaging, and proposing some solutions for taking into account the anisotropy in the treatment procedure. For defining the anisotropic media, we consider here the special case of transverse isotropy (TI) with a spatially varying symmetry axis conformed with the structure (STI). The first chapter of this thesis is consecrated to a brief introduction to seismic anisotropy. Different types of seismic anisotropy and their geologic aspects are explained. Also the way we define the STI media is presented. In the second section we present the approximate ray tracing for qP waves in inhomogeneous layered STI media. All needed equations for calculating cinematic and dynamic parameters using first-order ray tracing are given in this chapter. All the quantities required for evaluation of the Green s function are calculated to first order, except the traveltime that is calculated to second order. In this chapter the accuracy of developed algorithm is verified on simple models with respect to exact ray-tracing results, then the method is applied to simple STI models and to a realistic overthrust model to study the cinematic and dynamic effects of STI media. The two next sections are consecrated to applications of developed algorithm to AVAZ study and tomography. The third chapter includes an application of our dynamic ray tracing algorithm to AVA analysis. The relative importance of several factors affecting the amplitude versus azimuth in a realistic 3D model is analyzed and the results obtained by using our dynamic ray tracing algorithm are compared with 1D analytical solutions which are current in the industry. Then we present the first attempts to STI inversion using our ray tracing algorithm. It is explained how we can calculate the partial derivatives of traveltimes with respect to the model parameters in TI media. Then the formulation used by the 3D reflection tomography software (called Jerry) developed by KIM research consortium (IFP) is presented, and the inversion method is applied to a synthetic STI example. Finally, the main points are summarized in the fifth chapter of thesis which is consecrated to conclusions and some perspectives to this study
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Stopin, Alexandre. "Détermination de modèle de vitesse anisotrope par tomographie de réflexion des modes de compression et de cisaillement." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2001. http://www.theses.fr/2001STR13203.
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Wieczorek, Matthias [Verfasser], Tobias [Akademischer Betreuer] Lasser, Tobias [Gutachter] Lasser, Michel [Gutachter] Defrise, and Franz [Gutachter] Pfeiffer. "Anisotropic X-ray Dark-field Tomography / Matthias Wieczorek ; Gutachter: Tobias Lasser, Michel Defrise, Franz Pfeiffer ; Betreuer: Tobias Lasser." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2017. http://d-nb.info/1169304109/34.
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Robins, P. "The use of electric potential and magnetic measurements for in vivo electrical impedance tomography of anisotropic biological tissue." Thesis, University of Bristol, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.390381.
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Lebail, Hervé. "Caractérisations microscopiques et tomographiques de microstructures de matériaux composites et étude des relations aux propriétés élastiques associées." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0073/these.pdf.
Full textAbstract:
Les modélisations de comportement élastique macroscopique des matériaux hétérogènes à l'aide des méthodes d'homogénéisation sont à même de prendre en compte quantitaivement des informations descriptives sur leurs microstructures. Ces informations sont accessibles de plus en plus précisément grâce aux progrès en résolution des techniques de caractérisation microscopique (2D) et tomographique X (3D). De l'analyse morphologique microstructurale on accède donc aux paramètres des modèles. Cette thèse s'intéresse à cette problèmatique pour des matériaux multiphasés soit spécifiquement élaborés (" modèles " compte tenu de leur morphologie structurale contrôlée), soit issus du monde industriel, pour lesquels on caractérise leurs structures aux échelles adéquates et on mesure les propriétés élastiques globales par méthode ultrasonore. L'utilisation des concepts et méthodes de la morphologie mathématique en fournit une description statique qui est utilisée pour calculer à l'aide des modèles (encadrement et estimations) le comportement élastique effectif associé. On analyse les effets relatifs des paramètres microstructuraux sur les résultats obtenus via ces deux approches, expérimentale et théorique, en s'aidant notamment de simulations numériques de microstructures et de méthodes alternatives de calcul de propriétés effectives par transformation de Fourier rapide. L'étude s'articule autour des notions d'homogénéité / hétérogénéité et d'isotropie / anisotropie de répartition spatiale des phases constituantes, pour des organisations biphasées et multi-phasées. A l'issue de ces analyses, les différentes méthodes d'homogénéisation sont éprouvées et leurs limitations respectives sont discutéesThe modelling of the elastic macroscopic behaviour of heterogeneous materials with the help of homogenization methods are able to take quantitatively into account some descriptive information of their microstructures. These data are obtained more and more precisely thanks to recent resolution’s progress in microscopic (2D) and tomographic (3D) characterization techniques. From the morphological analysis of the microstructure, access is allowed to the modelling parameters. This is the subject matter of this thesis, either for specifically elaborated multiphase materials (“model materials” in the sense of their controlled morphology) and common-used industrial materials, for which one characterizes their structure at a proper scale and measures their overall elasticity properties by ultrasonic methods. The use of the concepts and methods of mathematical morphology provides s statistical description which is used in order to calculate from the model (bounds and estimates) the associated elastic behaviour. One analyses the relative effects of the microstructural parameters on the obtained results from this two approaches, experimental and theoretical, with the help, in particular, of numerical simulations and alternative homogenisation methods by fast Fourier transform calculation. This study deals with the notions of homogeneity / heterogeneity and isotropy / anisotropy of spatial phase repartition, in the case of 2-phase and multi-phase materials. From these analyses, the different homogenisation methods are questioned their respective limitation are discussed
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Lebail, Hervé Franciosi Patrick. "Caractérisations microscopiques et tomographiques de microstructures de matériaux composites et étude des relations aux propriétés élastiques associées." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=lebail.
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Sicilia, Deborah. "Tomographie anisotrope du manteau superieur sous la Corne de l'Afrique: Implications geodynamiques du point chaud de l'Afar." Phd thesis, Institut de physique du globe de paris - IPGP, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003005.
Full textAbstract:
Dans une region geologiquement tres riche du continent Africain, un nouvel ocean est en train de naitre. En effet, il y a pres de 30Ma, l'arrivee en surface d'un panache mantellique provenant d'une profondeur encore
non determinee aurait initie l'extension dans la Corne de l'Afrique. Le but de cette these est de definir
le role du point chaud de l'Afar dans la geodynamique du Nord de l'Afrique. Une etude tomographique a partir du mode fondamental des ondes de surface a ete realisee dans cette intention. Les vitesses de phase moyennes le long des grands cercles reliant les epicentres aux stations sont calculees a partir d'un nouvel algorithme d'inversion non-lineaire. L'inversion simultanee des ondes de Rayleigh et des ondes de Love permet non seulem
ent de retrouver les perturbations de vitesses d'ondes SV et les directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale
mais egalement d'acceder a l'information sur l'anisotropie radiale. La distribution des directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale est tres perturbee au voisinage du point chaud et cette caracteristique est accentuee aux faibles profondeurs. Elles restent neanmoins en accord avec de precedentes etudes d'ondes SKS. Les
cratons affichent des vitesses rapides jusqu'a 250km coherentes avec des resultats anterieurs. On observe u
ne anomalie negative de forte amplitude sous le point chaud de l'Afar. La signature persiste clairement jusqu'a
350km. Un second point chaud situe sur le rift Est-Africain est aussi visible a grande profondeur (300km). Contrairement aux traces profondes du rift ethiopien et de la mer Rouge, le Golfe d'Aden met en evidence des vitesses
lentes jusqu'a seulement 150km. Les points chauds d'Afrique du Nord semblent egalement de nature superficielle
et pourraient s'averer etre une consequence de convection secondaire a petite echelle. La structure heterogene alternant entre un contraste positif et negatif selon l'orientation Est-Ouest vient appuyer cette idee.
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Saur, Hugo. "Étude des microstructures par tomographie à rayons X : application aux roches clastiques à grain fin." Electronic Thesis or Diss., Pau, 2022. http://www.theses.fr/2022PAUU3005.
Full textAbstract:
L’étude de la microstructure des roches est indispensable pour nos enjeux contemporains et futurs en matière d'énergie, d’ingénierie et de construction. D’autre part, cette étude permet de caractériser les processus de déformation géologique ayant conduit à l’état actuel des unités lithologiques. Les roches clastiques à grain fin, communément appelées "shales" en anglais, représentent environ deux-tiers de l’ensemble des roches sédimentaires. Les données 3D relatives aux grains de silt ou clastes inclus dans la matrice argileuse et poreuse de ce type de roche sont peu fréquentes. Ces données sont pourtant cruciales pour comprendre les propriétés anisotropes à l’échelle macroscopique mais aussi pour évaluer l’état de déformation de la matrice rocheuse. Mieux connaitre la microstructure de ces roches permettrait d’être prédictif quant à leurs propriétés mécaniques ou physiques indispensables pour les applications du secteur de l’énergie par exemple. La tomographie à rayons X (XCT) est une technique non destructive permettant d’obtenir une image 3D de la microstructure d'un objet. Une caractérisation géométrique directe des constituants des roches clastiques à grain fin est envisageable grâce à cette technique. Sur la base d'images XCT, cette thèse vise d’abord à développer des aspects méthodologiques pour étudier la fabrique de forme 3D des clastes ainsi que leur distribution spatiale. Ces aspects sont élaborés à partir de la méthode des moments d’inertie qui est appliquée sur les grains segmentés des images 3D numériques. Nous présentons ensuite des applications sur des roches à grain fin possédant une fabrique sédimentaire et sur des roches à grain fin déformées présentant une fabrique d’origine tectonique. Le premier volet applicatif de la thèse s’intéresse à une même unité lithologique ayant enregistrée différentes quantités de déformation. Des échantillons du bassin sud-pyrénéen et des échantillons issus d’un affleurement historique dans les Appalaches centrales ont été collectés. Nous apportons de nouvelles données sur l’évolution de la forme 3D des grains et des pores à l’échelle micrométrique et sur leur agencement dans la matrice rocheuse en fonction de la déformation. Les données obtenues permettent de discuter des mécanismes de déformation à l’échelle du grain des différentes phases minéralogiques. Cependant, la petite taille des échantillons imagés par XCT (≤ 2 mm de diamètre) soulève la question de la représentativité de ces analyses. Sur le chantier sud-pyrénéen, certains échantillons sont étudiés de manière plus approfondie pour vérifier l’homogénéité des résultats. Nous y montrons que les données XCT complètent les mesures indirectes pétrophysiques en permettant de décrire et de localiser les sous-fabriques intégrées dans une mesure globale de la fabrique. Les limites apparaissent lorsque la dimension caractéristique des structures de déformation avoisine la taille de l'échantillon imagé par XCT. Dans le second volet applicatif, des échantillons provenant de systèmes turbiditiques du bassin sud-pyrénéen sont analysés. Ces systèmes, lorsque déformés en tectonique compressive, présentent l’avantage d’enregistrer la même quantité de raccourcissement différemment exprimée dans les unités lithologiques qui les constituent. Les résultats obtenus à partir de la forme des clastes sont comparés à nos mesures magnétiques globales de la fabrique et montrent une bonne cohérence. La méthodologie présentée dans ce travail peut s’étendre à d'autres types de milieux poreux et granulaires pour une meilleure compréhension de l'influence de l'anisotropie structurale sur leurs propriétés macroscopiques et leur comportement mécaniqueThe study of the microstructure of rocks is essential for our contemporary and future challenges in energy, engineering and construction. Furthermore, this study allows us to characterize the geological deformation processes that led to the current state of geological formations. Fine-grained clastic rocks, commonly called "shales", represent about two-thirds of all sedimentary rocks. 3D data concerning silt-sized grains or clasts embedded in the porous clay-rich matrix of this type of rock are relatively scarce despite the fact that these data are crucial to understand the anisotropic properties of these rocks at the macroscale but also to evaluate the deformation state of the rock matrix. A better understanding of the microstructure of these rocks would allow us to predict their mechanical or physical properties, which are essential for applications in the energy sector, among others. X-ray computed tomography (XCT) is a non-destructive technique providing a 3D image of the microstructure of any object. A direct geometric characterization of the constituents of fine-grained clastic rocks is possible with this technique. Based on XCT images, this thesis aims first to develop methodological aspects to study the 3D shape fabric of silt particles and their spatial distribution. The moments of inertia of segmented grains from 3D digital images are used for this development. We then present applications on fine-grained rocks with a sedimentary fabric and on deformed fine-grained rocks with a tectonic fabric. The first application part of the thesis focuses on the same lithologic unit having experienced different amounts of deformation. Samples from the South Pyrenean Basin and samples from a historical outcrop in the Central Appalachians were collected. We provide new data on the evolution of the 3D shape of grains and pores at the micrometer scale and their arrangement in the rock matrix with respect to the deformation intensity. The obtained data allow discussing the deformation mechanisms at the grain scale of the different mineralogical phases. However, the limited size of the imaged samples by means of XCT (≤ 2 mm diameter) raises the question of the representativeness of these analyses. On the South Pyrenean site, some samples are studied in more detail to evaluate the homogeneity of the results. We show that the XCT data complement the indirect petrophysical measurements by providing access to localized sub-fabrics that are integrated in a bulk measurement of the rock fabric. The limits are reached when the characteristic length of the deformation structures are on the order of the sample size imaged by XCT. In the second application part, samples from turbiditic systems of the South Pyrenean basin are analyzed. These systems, when deformed in compressive tectonic settings, record the same amount of shortening differently expressed in the various siliciclastic matrices. The results obtained from the shape data of the clasts are compared to our bulk magnetic fabric measurements and show a good consistency. The methodology presented in this work can be extended to other types of porous and granular media for a better understanding of the influence of fabric anisotropy on their macroscopic properties and mechanical behavior
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Shen, Chun. "The standard model for relativistic heavy-ion collisions and electromagnetic tomography." The Ohio State University, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1405931790.
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Sicilia, Deborah. "Tomographie anisotrope du manteau supérieur sous la Corne de l' Afrique : implications géodynamiques du point chaud de l' Afar." Paris, Institut de physique du globe, 2003. http://www.theses.fr/2003GLOB0004.
Full textAbstract:
Dans une région géologiquement très riche du continent Africain, un nouvel océan est en train de naître. En effet, il y a près de 30Ma, l'arrivée en surface d'un panache mantellique provenant d'une profondeur encore non déterminée aurait initié l'extension dans la Corne de l'Afrique. Le but de cette thèse est de définir le rôle du point chaud de l'Afar dans la géodynamique du Nord de l'Afrique. Une étude tomographique à partir du mode fondamental des ondes de surface a été réalisée dans cette intention. Les vitesses de phase moyennes le long des grands cercles reliant les épicentres aux stations sont calculées à partir d'un nouvel algorithme d'inversion non-linéaire. L'inversion simultanée des ondes de Rayleigh et des ondes de Love permetnon seulement de retrouver les perturbations de vitesses d'ondes Sv et les directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale mais également d'accéder à l'information sur l'anisotropie radiale. La distribution des directions d'axe rapide d'anisotropie azimitale est très perturbée au voisinage du point chaud et cette caractéristique est accentuée aux faibles profondeurs. Elles restent néanmoins en accord avec de précédentes études d'ondes SKS. Les cratons affichent des vitesses rapides jusqu'à 250km cohérentes avec des résultats antérieurs. On observe une anomalie négative de forte amplitude sous le point chaud de l'Afar. La signature persiste clairementjusqu'à 350km. Un second point chaud situé sur le rift Est-Africain est aussi visible à grande profondeur (300km). Contrairement aux traces profondes du rift éthiopien et de la mer Rouge, le Golfe d'Aden met en évidence des vitesses lentes jusqu'à seulement 150km. Les points chauds d'Afrique du Nord semblent également de nature superficielle et pourraient s'avérer être une conséquence de convection secondaire à petite échelle. La structure hétérogène alternant entre un contraste positif et négatif selon l'orientation Est-Ouest vient appuyer cette idéeIn order to define the role of the Afar Hotspot in the North Africa geodynamics, a tomography was carried out using fundamental mode of surface waves. The mean phase velocities along each path are calculated using a new nonlinear inverse algorithm. The simultaneaous inversion of Rayleigh and Love waves enable us to retrieve the perturbations of velocities, the azimutal anisotropy and the radial anisotropy. The azimuthal anisotropy displays a complex pattern close to the Afar Hotspot and is in good agreement with studies of shear-wave splitting. The Gulf of Aden is associates with slow velocities down to 150km depth. We observe a negative anomaly of strong amplitude below the Afar Hotspot. A second plume located on the ethiopian rift is visible down to 300km. The hotspots of North Africa seem to have a superficial signature and could be a consequence of edge-driven convection
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Bouville, Florian. "Self-assembly of anisotropic particles driven by ice growth : Mechanisms, applications and bioinspiration." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0155/document.
Full textAbstract:
Les phénomènes d'auto-assemblage sont au premier plan de la recherche en sciences des matériaux car ils comblent le vide laissé entre les procédés d'assemblage à l'échelle macroscopique et nanoscopique. L'auto-assemblage est basé sur l'organisation spontanée de composants individuels en motifs et structures. Contrôler l’agencement de la matière peut accroître les propriétés de matériaux en introduisant une certaine anisotropie. Cet agencement, comme de nombreux matériaux naturels le prouvent, peut même sous certaines conditions faire émerger de nouvelles caractéristiques. Au cours de ces trois années, nous avons utilisé l’ « ice templating » (texturation à la glace) pour déclencher l’alignement de plaquettes de dimensions microniques, le but final étant de répliquer la microstructure de la nacre. Cette technique induit la ségrégation des constituants d’une suspension à l’échelle du micron tout en obtenant des échantillons de quelques centimètres cubes. Ce procédé a permis la création de matériaux inorganique avec une microstructure semblable à la nacre, en additionnant trois niveaux de contrôles successifs : l’alignement local des plaquettes, l’alignement à longue distance des cristaux de glaces et enfin le contrôle de l’interface entre ces-mêmes plaquettes. L’utilisation d’une modélisation par éléments discrets nous a permis d’étudier la dynamique de l’auto-assemblage des particules anisotropes. Ce modèle, parce qu’il tient compte de la dynamique du procédé, nous a révélé comment l’organisation de ces particules se produit. La tomographie par rayon X a permis de visualiser les structures finales des échantillons et d’attester de la pertinence du modèle. L’alignement local des plaquettes dans les parois générées par la solidification de la glace peuvent accroître les propriétés fonctionnelles et structurales de composites. Dans ce cadres deux applications ont été étudiées : la conduction thermique dans des composites nitrure de bore hexagonal / silicone et les propriétés mécaniques d’alumine macroporeuses. Une adaptation du procédé a permis d’obtenir l’alignement à longue distance (quelques centimètres) des cristaux de glaces. Différents outils ont été développés pour caractériser la réponse fonctionnelle de ce type de composite en fonction de leurs architectures aux deux échelles considérées (celles des macropores et parois). Enfin, après la mise en place de ces deux niveaux de contrôle sur la structure, l’addition d’une phase vitreuse inorganique et de nanoparticules aux joints de grains des plaquettes a introduit, de façon similaire à la nacre, des interfaces pouvant dévier et arrêter la propagation de fissuresSelf-assembly phenomena are of prime interest in materials science, because they fill the gap between assembly of macrostructure and processing of nanomaterials. Self-assembly is based on the spontaneous organization of individual small constituents into patterns and structures. Controlling the spatial arrangement can possibly improve materials properties by maximizing its response in a given direction. Furthermore, particular types of spatial arrangement, such as found in natural structures, can even induce new properties. During the past three years, we have used ice templating process to trigger the assembly of platelet-shaped particles to replicate the hierarchical structure of nacre. Control over this technique allowed structural customization at different length-scales: local orientation of the platelets, ice crystal long range order, and the control if the interfaces between the platelets. This hierarchical process has set the ground for the creation of a new fully mineral nacre-like alumina. The local platelet self-assembly triggered by ice growth was investigated by Discrete Element Modelling which provided new insight into the dynamic phenomenon responsible for the particles alignment. Synchrotron X-ray tomography was used to validated the model results. The different architecture observed in the final samples are not the result of a percolation threshold, as one could expect, but is instead a consequence of the delicate balance between pushing and engulfment at the solidification front. The local alignment of platelets can be beneficial for the functional and structural characteristics of composites and relevant aspects for two potential applications were investigated: the thermal properties of the hexagonal boron nitride/silicon rubber composites and the mechanical properties of macroporous alumina. Further adaptation of the process allowed for long range ordering of the ice crystals (up to the centimeter scale). Different tools have also been developed in order to characterize the response of composites as a function of the architecture at the level of the macropores and particle organisation. Once those two levels of alignment were achieved, the addition of a glassy phase and nanoparticles to the grain boundaries of the platelets introduces, just like in nacre, interfaces capable of deflect and even stopping crack propagation
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Salaun, Gwenaelle. "Structure et déformation du manteau supérieur de la région Egée-Anatolie par tomographie en ondes de Rayleigh." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00657416.
Full textAbstract:
La tectonique actuelle et récente (~40 Ma) de la région Egée-Anatolie en fait un laboratoire naturel privilégié pour l'étude de la déformation continentale. L'analyse de la structure détaillée et de la déformation du manteau de cette zone de collision continentale immature constitue une étape indispensable pour comprendre les relations entre la cinématique de surface et la dynamique du manteau. La structure du manteau supérieur a été étudiée à l'échelle de la région en réalisant un modèle 3-D de la vitesse des ondes S par tomographie télésismique en ondes de surface. Les résolutions latérale (~100-200 km) et verticale (~50 km) des images obtenues, grâce à l'utilisation d'un réseau sismologique large bande composé de ~150 stations (permanentes et temporaires (expérience SIMBAAD), apporte de nouvelles contraintes sur la structure du manteau de la Grèce continentale à l'Anatolie centrale. Cette tomographie révèle notamment des corrélations verticales claires entre les géométries des déchirures affectant le slab Hellénique et celles des zones de cisaillement trans-tensives qui accommodent le mouvement rapide du bloc Egéen vers le SW. Le slab Chypriote est clairement imagé dans le modèle 3-D comme plissé et déchiré en plusieurs segments sous l'Anatolie. L'analyse de l'anisotropie azimutale par méthode de réseau sur les ondes de Rayleigh a permis de proposer l'existence de deux couches anisotropes dans le manteau supérieur. L'étude de variations latérales de l'anisotropie sous la région suggère que la déformation des slabs et la cinématique de surface sont contrôlées par des flux mantelliques toroïdaux de différentes échelles.
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Khelfa, Haithem. "Identification des propriétés d'élasticité et d'amortissement d'une fibre isolée anisotrope par ultrasons laser : ouverture au cas des fibres naturelles." Thesis, Le Mans, 2015. http://www.theses.fr/2015LEMA1016/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’étude des propriétés d’élasticité et d’amortissement des fibres micrométriques qui sont utilisées comme des renforts dans les matériaux composites. Des fibres artificielles, homogènes et circulaires, ont fait l’objet d’une étude expérimentale par l’application de la technique des ultrasons laser (USL) couplée à une identification modale basée sur une modélisation des modes des vibrations par éléments finis (FEM). Dans le cas d’une fibre végétale, l’application de la méthode LU requiert la connaissance préalable de la géométrie 3D de la fibre unitaire dans la zone de mesure. Pour déterminer cette géométrie, nous avons développé un dispositif de micro-tomographie par projection optique (OPT) in-situ de la fibre en utilisant la technique de l’holographie numérique. Le manuscrit de thèse est organisé autour de quatre chapitres. Le premier chapitre dresse un état de l’art des fibres micrométriques et des méthodes les plus courantes utilisées pour caractériser leurs propriétés mécaniques. Le second chapitre est dédié à l’aspect théorique de la propagation des ondes acoustiques guidées dans une structure cylindrique (cylindre plein, tubes, section arbitraire). Pour prédire la propagation des ondes acoustiques guidées dans ces structures, un ensemble de méthodes sont présentées. Le troisième chapitre se consacre à l’étude expérimentale des propriétés élastiques et du comportement vibratoire des fibres micrométriques en utilisant la technique USL. Le dernier chapitre du manuscrit présente le principe de la méthode OPT basée sur la microscopie holographie numérique, effectuée in-situ sur la zone USL de la section de la fibre, qui sera utilisée dans le cas d’une fibre unitaire de lin pour connaître sa vraie forme 3DThis thesis focuses on the study of elastic and damping properties of micrometric fibers that are used for the reinforcementof composite materials. Homogeneous and circular artificial fibers were studied experimentaly by the application of the laser ultrasonics (LU) technique, which was coupled to modal identification based on the simulation of the vibration modes using finite element modeling. In the case of plant fibers, the application of the LU method requires prior knowledge of the 3D geometry of the single fiber in the measurement area. In order to determine the geometry of the fiber, we have developed anin-situ optical projection micro-tomography (OPT) device using the digital holography technique. This PhD thesis is organized around four chapters. The first chapter provides a state of the art of the micrometric fibers and the most common methods used to characterize their mechanical properties. The second chapter is elevated to numerical methods of calculation of the propagation of guided acoustic waves in cylindrical structures (solid cylinder, pipes, arbitrary cross-section). In order to predict the propagation of guided acoustic waves in such structures, several methods are presented. The third chapter is devoted to the experimental study of elastic properties and vibrational behavior of micrometric fibers using laser ultrasonics technique (LU). The last chapter of the manuscript presents the principle of the OPT method based on digital holography microscopy, performed in situ on the LU measurement area of the fiber, which will be used tocollect the actual 3D shape of a single flax fiber
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Dillard, Thierry Jean-Paul. "Caractérisation et simulation numérique du comportement mécanique des mousses de nickel : morphologie tridimensionnelle, réponse élastoplastique et rupture." Paris, ENMP, 2004. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00007530.
Full textAbstract:
Des essais mécaniques in-situ sous MEB ou en tomographie aux rayons X ont été réalisés pour étudier les mécanismes locaux de déformation et de rupture. Une description détaillée de la morphologie 3D des mousses est obtenue. L'anisotropie mécanique observée est reliée à la géométrie des cellules. Un modèle analytique uniaxial, fondé sur la flexion élastoplastique des brins, est développé pour prédire le comportement en traction des mousses en fonction de leur densité relative et de leur anisotropie. Le modèle est ensuite étendu au comportement des mousses biphasées et appliqué aux mousses oxydées. L'influence des brins creux est aussi étudiée. Puis, la mousse est assimilée à un milieu homogène équivalent. Le modèle continu est validé au moyen des champs de déformation issus d'essais photomécaniques. Le modèle classique, inapte à prévoir l'effet d'échelle observé dans une plaque de mousse trouée, est étendu vers la mécanique des milieux micromorphes. Le modèle micromorphe permet de plus de donner une bonne estimation de la largeur de la zone fissurée et de la ductilité des mousses en présence de fissuresDeformation behaviour and failure of nickel foams are studied during loading by using X-ray microtomography. A detailed description of the 3D morphology is presented. Dimensions and orientation of each cell are determined. The geometrical aspect ratio is linked to the mechanical anisotropy of the foam. In tension, a uniaxial analytical model, based on elastoplastic strut bending, is developed. The whole stress-strain curve of the foam is predicted according to its specific weight and its anisotropy. The model is also extended to two-phase foams and the influence of the hollow struts is analysed. The two-phase foams model is finally applied to oxidized nickel foams and compared with experimental data. A phenomenological compressible continuum plasticity model is also proposed and identified in tension. The identification of the model is carried out using experimental strain maps obtained by a photomechanical technique. The multiaxial model is extended to a micromorphic one to incorporate non local features accounting for the size effects observed for small holes. The prediction of the model is evaluated in the case of subsequent fracture of the specimen through crack propagation
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Guilbert, Jocelyn. "Caractérisation des structures lithosphériques sous le Nord Tibet et sous le Massif Central à partir des données sismologiques du programme Lithoscope." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721900.
Full textAbstract:
L'étude des données Lithoscope permet d'étudier les structures profondes de la lithosphère. Trois méthodes ont été développées. La première porte sur l'analyse des ondes converties à l'interface croûte-manteau afin de contraindre les variations d'épaisseur de croûte. La seconde méthode caractérise l'orientation des structures dans le manteau, par la rnesure de l'anisotropie des ondes S. La troisième méthode mesure l'atténuation des milieux échantillonnés à l'aide de deux méthodes d'analyse fréquentielle et temporelle. Ces trois méthodes ont été appliquées aux enregistrements provenant du Nord Tibet, du Massif Central et de l'Abitibi, L'étude des données du plateau tibétain a permis de mettre en évidence des variations latérales très importantes de vitesse et de structure dans la lithosphère. Un saut de Moho de 20km a été observé sans qu'aucune variation de topographie ne soit observable. Ces travaux montrent que les phénomènes de l'équilibrage dans la lithosphère sont lents comparés aux mouvements horizontaux et verticaux. L'étude de l'anisotropie a permis de révéler l'importance de l'extrusion latérale le long de la faille du Kunlun. Les valeurs d'anisotropie obtenues impliquent que les mouvements horizontaux des blocs lithosphériques orientent les minéraux sur des épaisseurs mantelliques supérieures à 260 km. L'étude de l'atténuation sous le Massif Central a permis de constater qu'il existait une bonne corrélation entre les zones atténuantes et ies édifices volcaniques majeurs de cette région. Les valeurs du facteur de qualité obtenues montrent que les perturbations occasionnées par le volcanisme intéressent l'ensemble de la lithosphère mais sur de zones très étroites. Les modé!isations de perturbation thermique dans la croûte montrent de très bonnes corrélations avec les âges des différentes crises volcaniques. L'application systématique de ces trois analyses sur les enregistrements télésismiques du programme Lithoscope a permis de contraindre et de compléter les images de la lithosphère obtenues par la tomographie en vitesse des ondes P.
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Quince, Zachery. "Optical coherence elastography for the measurement of anterior segment biomechanical properties." Thesis, Queensland University of Technology, 2022. https://eprints.qut.edu.au/236255/2/Zachery%2BQuince%2BPhD%2BThesis%282%29.pdf.
Full textAbstract:
This thesis developed a novel optical coherence elastography method to characterise tissue biomechanical properties in the anterior eye. The developed method applies a static force to deform the tissue and combines optical coherence tomography imaging with image processing to track the deformation and extract tissue mechanical properties. This project represents the first step towards developing a clinically viable method to comprehensively measure the mechanical properties of the anterior segment of the eye.
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Falvard, Simon. "Application de la microtomographie par rayons X à l'étude des dépôts de tsunamis." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22686/document.
Full textAbstract:
L’étude des dépôts de tsunamis est une science relativement jeune, et si de nombreux progrès ont été faits, en particulier au cours des trois dernières décennies, les techniques disponibles à l’heure actuelle ne permettent pas l’étude exhaustive des dépôts, que ce soit à cause de problèmes de conservation, fréquemment rencontrés, ou de limites liées aux techniques analytiques elles-mêmes. En effet, leur résolution spatiale s’avère insuffisante pour les dépôts fins (fractions sableuses et inférieures), soit par leur principe même (absence de visualisation en trois dimensions sur des lames minces, par exemple), soit à cause des techniques d’échantillonnage dont elles dépendent. Ce travail a permis d’explorer les applications d’une technique analytique jusqu’à présent inutilisée dans ce domaine, la microtomographie par rayons X, appliquée à trois dépôts de tsunamis : les dépôts du tsunami de Lisbonne en 1755 sur les côtes Andalouses, ceux d’un tsunami causé en 1996 dans le Lac Karymskoye au Kamchatka, et un potentiel dépôt de tsunami datant de l’Holocène à Ninety Mile Beach, sur le littoral ouest de l’Australie. Les problématiques liées aux techniques d’échantillonnage et au traitement des données brutes et à leur exploitation sont passées en revue et les solutions retenues sont exposées. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus par l’utilisation de techniques analytiques dont la pertinence et l’utilité ont été démontrées lors de précédentes études. Cette technique se révèle extrêmement utile pour les analyses structurales (organisation interne des dépôts), texturales (distributions de tailles de grains, fabrique sédimentaire et dynamiques d’écoulements), ainsi que les analyses de composition (abondances en bioclastes et en minéraux lourds par exemple). Le croisement des études structurales et texturales du dépôt du tsunami de 1755 mettent en avant des dynamiques de mise en place allant parfois à l’encontre des scenarii généralement admis et offre un nouveau point de vue sur les dépôts de tsunamiThe study of tsunami deposits is a relatively young science, and even if substantial progress has been made (especially during the last three decades) the techniques available at present day do not allow exhaustive studies of the deposits, weither poor conservation of the deposits, which is a common problem, is to blame, or because of limitations of the techniques themselves. Their spatial resolution often appears to be insufficient for fine deposits (sand size fractions and finer) because of their working principle (lack of three dimensional visualisation of structures on thin sections for instance) or because of the sampling techniques they depend on. This work allowed exploring the applications of an analytic technique, X-ray computed microtomography, which had to this day never used before for the study of tsunami deposits. Three distinct case studies have been made: deposits from the 1755 Lisbon tsunami on the western coast of Spain (Andalusia), deposits from the 1996 tsunami triggered in Karymskoye Lake, and a potential mid-Holocene tsunami deposit at Ninety Mile Beach, western Australia. Problematic linked to sampling techniques and raw data processing and exploitation are addressed. Chosen solutions are exposed. The results are compared to those obtained using techniques whose relevance and usefulness have been proven in previous studies. This technique proves to be extremely useful for structural (deposits inner organisation), textural (grain size distribution, sedimentary fabrics and flow dynamics), and composition (bioclasts and heavy minerals abundances) analyses. Crossing structural and textural analysis of the 1755 Lisbon tsunami deposit unravels deposition modes which go against the usually admitted scenario and offers a new point of view on tsunami deposits
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HEINTZ, Maggy. "Structure et deformation du manteau continental sud americain : apport de la tomographie en ondes de surface et de l'anisotropie sismique." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006948.
Full textAbstract:
La formation du continent sud américain résulte d'une histoire complexe étalée sur plus de 3.5 Ga. Les processus qui ont façonné le continent ont impliqué l'intégralité de la lithosphère. La structure du manteau supérieur a été étudiée à l'échelle du continent en réalisant un modèle tomographique en ondes de surface, tandis qu'une étude du déphasage des ondes de cisaillement a permis d'appréhender la structure du manteau supérieur sous le sud-est du Brésil.La tomographie sismique anisotrope en ondes de surface donne une image de la structure en vitesse du manteau supérieur sous le continent et les océans environnants. Une bonne corrélation existe entre les grandes structures géologiques et les hétérogénéités de vitesse. L'anisotropie des ondes de Rayleigh suggère une absence de déformation à grande échelle au-delà de 200 km de profondeur, ce qui contraint verticalement la source de l'anisotropie mise en évidence au sud-est du Brésil. L'étude du déphasage des ondes de cisaillement y a révélé une orientation dominante du plan de polarisation de l'onde quasi-S rapide, parallèle aux chaînes péricratoniques. Un déphasage entre les ondes S rapide et lente supérieur à 2s a été mesuré à l'aplomb des décrochements majeurs. Une telle amplitude suggère que : 1) les décrochements traversent la lithosphère, 2) la lithosphère est caractérisée par une très forte anisotropie intrinsèque, 3) l'asthénosphère contribue au déphasage, par la présence de deux couches ou d'une fabrique tectonique cohérente entre lithosphère et asthénosphère, impliquant une absence de découplage depuis le Néoprotérozoïque.
Une modélisation numérique tridimensionnelle de la déformation lithosphérique a permis d'étudier le couplage mécanique entre la croûte et le manteau supérieur, ainsi que la localisation de la déformation en termes de développement de zones de cisaillement.