Rozprawy doktorskie na temat „Modélisation de distorsion”

La cochlée, qui est le siège de la transduction mécano-neuronale auditive, assure également un traitement efficace du signal vibratoire. Cette propriété fondamentale ne peut être modélisée que grossièrement par les mécanismes passifs linéaires classiques. Par ailleurs, le fonctionnement de la cochlée révèle des phénomènes non linéaires, tant lors d'études psychoacoustiques que par des mesures objectives comme celle des produits de distorsion acoustiques (pda). Or des mécanismes non linéaires, assurant au sein de la cochlée un contrôle local des vibrations, peuvent rendre compte des propriétés physiologiques de l'oreille interne. Dans cette optique - et des expériences cliniques le confirment - la mesure des pda permettrait d'évaluer le bon fonctionnement de ces mécanismes essentiels à l'audition normale. Un appareil de mesure de pda a donc été réalisé. Il se compose d'un système acoustique de stimulation et de recueil, et d'une carte électronique de traitement du signal associée à un pc. La partie acoustique consiste en une sonde qui comprend: deux émetteurs sonores pour la stimulation, et un microphone à faible bruit pour le recueil des pda. Le système électronique se trouve particulièrement sensible dans sa partie analogique. Un traitement du signal particulier est effectué par un microprocesseur, pour extraire le signal de pda. L'interprétation clinique des mesures de pda et d'oto-emissions acoustiques demeure imprécise. Cependant, les pda peuvent aider à évaluer les modèles cochléaires et à comprendre le détail des mécanismes sélectifs de l'audition

Les échangeurs thermiques des nouvelles générations de réacteurs nucléaires sont constitués de tôles en acier inoxydable AISI 316L. Ces échangeurs compacts permettent d’améliorer le rendement thermique et ainsi la production d’énergie. Durant la fabrication des plaques, des contraintes résiduelles apparaissent et peuvent engendrer une distorsion. Afin d’assurer l’assemblage de ces plaques, cette distorsion doit être maîtrisée et minimisée, principalement en contrôlant l’évolution du champ de contraintes résiduelles. Les contraintes résiduelles générées au cours des processus qui précèdent l’usinage ont été mesurées en utilisant différentes méthodes. Ensuite, ces contraintes résiduelles ont été intégrées dans un modèle numérique de distorsion prenant en compte les effets de séquence et le serrage au cours de l’usinage. La validation expérimentale du modèle a été effectuée en utilisant un dispositif expérimental intelligent composé de capteurs de force intégrés dans un système de bridage développé spécialement pour la thèse. Il a permis également d’étudier l’influence des conditions d’usinage sur la déformation des plaques. Enfin, le modèle de distorsion développé a été utilisé pour optimiser la stratégie d’usinage afin de minimiser la distorsion des tôles industrielles
Heat exchangers used in new nuclear power generation plants are made of AISI 316L stainless steel plates stacked in order to improve their efficiency and compactness. During the plates production, residual stresses appear and could cause distortion. To ensure the assembly, this distortion must be controlled and minimized, mainly by controlling the evolution of the residual stress field. Residual stresses generated by manufacturing processes preceding machining were measured using various methods. Then, the obtained residual stresses distributions were integrated into a developed model to predict part distortion, considering the clamping and machining sequence effects. Experimental validation was carried out using a smart experimental device with force sensors integrated in a clamping system was developed. The influence of machining conditions on the plate distortion was also studied using this set-up. Finally, the developed model was used to optimize the machining strategy in order to minimize the distortion

Dans ce memoire, il s'agit de la modelisation du soudage d'un joint en T par la methode des elements finis. Le but du modele est de prevoir les deformations et les contraintes residuelles associees au soudage des plaques. Le modele peut s'adapter pour ameliorer le procede du soudage en variant les parametres en jeu tels que la geometric du chanfrein, I'intensite du courant, le depot simultane des deux cordons, la vitesse de la torche, etc. L'experimentation est faite sur deux plaques de 3/8 pouce d'epaisseur (9.5 mm) et de 10 pouces de longueur (254 mm). La largeur de la premiere plaque est de 10 pouces (254 mm) et celle de la deuxieme est de 6 pouces (152.4 mm), celle-ci est soudee perpendiculairement au centre de la premiere. La deuxieme plaque est faite avec un chanfrein de preparation de 'A pouce (6.35 mm) de hauteur et faisant un angle de 30 degres de chaque cote. Pour avoir les parametres de soudage les plus precis possibles, le robot SCOMPI^ est utilise pour la realisation des essais. Les parametres du soudage sont de 26,9 Volts, 220 Amperes et une vitesse d'avancement de 5 mm/seconde. L'efficacite du procede est estimee a 77 %. La simulation sert a predire numeriquement les temperatures, contraintes et deformations lors du soudage. La demarche de la modelisation est divisee en deux parties : la simulation thermique et la simulation structural. La methode « birth and death » est utilisee pour la simulation du depot du metal d'apport, et le modele du double ellipsoide propose par Goldak, Chakravati et Bibby est utilise pour I'apport de la chaleur. Durant la simulation du depot du metal d'apport, une relation entre I'incrementation du temps et la taille des elements est faite. L'analyse transitoire est faite en fonction de la position de la torche plutot qu'en fonction du temps. Les resultats thermiques de la simulation se comparent bicn a ceux de I'experimentation. Une difference maximale de 1,5 % a ete observee avec des temperatures comparables. Ces temperatures sont obtenues de thermocouples colles sur la plaque horizontale (THi). Les proprietes non lineaires du materiau en fonclion de la temperature sont utilisees. Aussi, il y a une presentation d'une nouvelle fa^on pour le calcul du coefficient combine (radiation-convection) de perte de chaleur en fonction de la temperature. Les ecarts structuraux varient de 6.6 % pour la contrainte principale et jusqu'a 32.9 % pour le deplacement du cote de la deuxieme passe. L'ccart sur les deplacements est surtout lie a 1'incertitude de la rigidite du gabarit. Le modele numerique reflete bien la realite. La facilite de varier ces parametres geometriques. thermiques et structuraux le rend flexible pour simuler plusieurs soudages de joints similaires. Une amelioration du controle des conditions frontieres et d'autres de modeles de source de chaleur sera utile pour des travaux futurs.

Le modèle LES-Langevin a été étudié pour les écoulements turbulents de canal. Cette approche se base sur la dynamique des échelles sous-mailles qui d'abord a été étudiée dans le cadre de la théorie de la distorsion rapide. Le tenseur de contrainte des échelles sous-mailles a été modélisé par la combinaison d'une force turbulente et d'une viscosité turbulente. L'équation de la force turbulente est dérivée de la dynamique des échelles sous-mailles avec les hypothèses de la théorie de la distorsion rapide. Les termes non-linéaires contenant les échelles sous-mailles de la pression ont été modélisés par une force stochastique. La viscosité turbulente permet d'améliorer la dissipation des échelles résolues qui est produite par le tenseur de Reynolds sous-maille. L'avantage du modèle est la modélisation de la force turbulente par une équation dynamique dérivée des équations de Navier-Stokes. Cela donne la possibilité d'inclure tous les effets importants des échelles sous-mailles représentés par les équations de Navier-Stokes. Par exemple, le transfert inverse d'énergie des échelles sous-mailles vers les échelles résolues. La modélisation directe du gradient du tenseur de contrainte des échelles sous-mailles réduit le temps de calcul par rapport à une simulation directe, ce qui est l'objectif principal d'une simulation des grandes échelles (LES). Le travail a montré un besoin pour une étude plus approfondie de l'équation de la force turbulente afin de mieux reproduire l'action des échelles sous-mailles

La conception des nacelles doit répondre à des contraintes géométriques d'encombrement mais aussi à des spécifications motoristes qui précisent les niveaux de performance exigés. L'une des contraintes imposées par le motoriste concerne notamment le niveau de distorsion de la pression totale dans le plan fan. Lorsque la nacelle est soumise à un vent de travers, il se produit un décollement au niveau de l'entrée d'air côté vent. L’hétérogénéité de l'écoulement qui en résulte peut être à l'origine d'instabilités aérodynamiques au niveau des aubes du fan et conduire au pompage. Le but de cette étude est de simuler numériquement l'écoulement autour et à l'intérieur d'une nacelle soumise à un vent de travers, avion au sol, et de prévoir la carte de pression totale. Cette application est caractérisée par des zones de décollement sur la lèvre ainsi que par la cohabitation de zones transsoniques et de zones à faible nombre de Mach. L'utilisation de techniques dites de préconditionnement permet de traiter ces zones incompressibles à l'aide du code compressible elsA. La seconde caractéristique de cet écoulement est le phénomène d'hystérésis intervenant dans les processus de décollement et recollement de couche limite, conditionnant les techniques d'intégration temporelle. Enfin, la description correcte de ces décollements tridimensionnels nécessite une étude des modèles de turbulence dans une approche RANS ainsi que la prise en compte des phénomènes de transition. Ces méthodes sont développées et testées sur deux nacelles présentant des caractéristiques géométriques différentes.

Les problèmes de la qualité de fonde électrique constituent l'une des préoccupations majeures des fournisseurs de l'énergie et des organismes spécialisés en qualité d'énergie. Ce sujet a gagné davantage d'ampleur avec l'utilisation ascendante des convertisseurs de l'énergie électrique dans la majorité des applications industrielles et domestiques. Dans le cadre de cette thèse, on s'intéresse plus particulièrement au type des convertisseurs continu/alternatif dont le fonctionnement adéquat implique la parfaite régulation du bus DC de tension, l'atténuation des harmoniques de courants, la compensation de l'énergie réactive et la maximisation du rendement énergétique. Ces différents critères doivent être maintenus pour diverses conditions de fonctionnement, c'est-à-dire indépendamment des variations paramétriques auxquelles le système peut être sujet. 11 s'avère donc indispensable d'adopter des techniques de commande efficaces, ce qui passe par une modélisation correcte du convertisseur. On se propose, en un premier temps, de mettre en place une plate-forme expérimentale pour la validation des différents concepts théoriques proposés. Pour ce faire, on a conçu et mis en oeuvre un redresseur triphasé non polluant de 1.5 kVA, alimentant des charges purement résistives. Une étude comparative de différentes topologies non polluantes nous a incité à choisir le redresseur triphasé trois-nivaux à trois interrupteurs, communément connu sous le nom "convertisseur de Vienne". Le choix de cette topologie a été motivé par ses avantages point de vue simplicité de circuiterie, rendement énergétique élevé et très hautes performances pour la correction de facteur de puissance. L'approche de design proposée dans ce travail est générale, et peut être facilement adaptée à des prototypes de plus grande puissance. La deuxième étape consiste à caractériser le plus précisément possible les dynamiques du convertisseur. La technique de la moyenne sur une période de commutation est alors utilisée pour développer le modèle d'état moyen du convertisseur. Le modèle ainsi obtenu présente de très fortes variances dans le temps, le rendant difficiles à exploiter pour des fins de commande. Une transformation adéquate des rapports cycliques, ainsi que l'expression des variables d'état instantanées dans le repère synchrone dqo, permettent de résoudre cet inconvénient. Par la suite, le modèle moyen obtenu est utilisé pour dériver le modèle statique (au point de foncfionnement nominal) et le modèle en régime de pefits signaux. Ces différents modèles du convertisseur sont validés en temps réel sur le prototype expérimental, moyennant la carte de commande DSI 104 de dSPACE® et l'environnement Real-Time Workshop de Matlab. Les oufils de validation du modèle moyen sont basés sur l'analyse des trajectoires dans le plan de phase et des réponses temporelles. Pour le modèle fréquentiel, on utilise la fameuse technique de perturbation en petits signaux et les diagrammes de Bode. Une fois la fiabilité des modèles proposés est prouvée, on procède à la conception des lois de commande. Dans ce contexte, deux avenues sont empruntables: soit une technique de commande linéaire utilisant le modèle linéaire invariant dans le temps du convertisseur, soit une technique de commande non-linéaire, conçue sur la base du modèle d'état moyen. Pour la première approche, on se propose d'étudier les performances d'un nouveau concept, qu'est la commande quasi-linéaire. Cette technique présente plusieurs atouts, tels que sa simplicité de conception et d'implantation, mais présente également les limitations des techniques de commande linéaires. Ces dernières sont particulièrement mises en évidence lors de régimes de fortes perturbations. Des stratégies de commande non-linéaire et non-linéaire adaptative sont alors proposées, et permettent d'améliorer les dynamiques transitoires du système. La synthèse des différentes lois de commande proposées permet de conclure que les techniques non-linéaires sont incontestablement les plus robustes face aux diverses perturbations. Cependant, ils requièrent des efforts de mesure assez élevés. La réduction du nombre de capteurs dans le circuit apparaît donc comme une nouvelle préoccupation à prendre en compte. On propose alors de reconstruire numériquement les tensions AC et DC du convertisseur, utilisant un observateur non-linéaire de type filtre de Kalman étendu. Les variables estimées sont ensuite utilisées à la place de leurs contreparties mesurées pour réimplanter la commande non-linéaire. Les résultats obtenus sont assez satisfaisants.

La plupart des environnements de navigation de gestes interventionnels utilisant des aiguilles font l'hypothèse que celles-ci ne se déforment pas durant l'intervention. En pratique, cette hypothèse n'est pas toujours vérifiée car les aiguilles intéragissent avec les tissus lors des insertions et subissent alors des déformations parfois importantes. Cet effet provoque une perte de précision sur le geste réalisé. Ma thèse fait partie du projet ANR GAME-D dont l'objectif est de répondre à cette problématique par l'étude et le prototypage d'une aiguille instrumentée qui permettra à terme aux cliniciens de visualiser la déformation de l'aiguille en 3D et en temps réel. Mes travaux de recherche se focalisent sur la reconstruction de la déformée d'une aiguille instrumentée à partir des capteurs de déformations fixés à sa surface. L'impératif de précision nécessaire à une utilisation clinique du dispositif se heurte alors aux limitations techniques qui restreignent fortement le nombre de capteurs de déformation implantable sur une aiguille. Les méthodes développées pour résoudre cette problématique s'articulent autour de deux thématiques: l'obtention des données de capteurs et leurs exploitations. L'utilisation de la théorie des poutres permet, par l'etude des déformations des capteurs, d'obtenir des informations de déformations supplémentaires tel que la torsion. Elle permet également de développer des méthodes de reconstruction capables d'exploiter ces nouvelles informations et qui se révèlent donc plus précises. Une méthode d'optimisation des positions de capteurs fondée sur des données expérimentales de piqués d'aiguille est proposée. Les positions optimales calculées permettent d'augmenter la significativité des données renvoyées par les capteurs. Le traitement statistiques réalisé à partir des données expérimentales permet d'extraire les caractéristiques des déformations des aiguilles dans les tissus et de les utiliser dans une méthode de reconstruction spécifiquement développé. La représentativité de ces caractéristiques aide alors à la reconstruction de la déformée
Most of navigation system dedicated to interventional radiology make the assumption that needles stay straight during insertions in tissues. In practice, this hypothesis is not verified as the interactions between needles and surrounding tissues cause the needles to bend, resulting in a loss of accuracy. My PhD thesis is a part of the national projet GAME-D whose goal is to solve that problem by developing and studying instrumented needles which should eventually provide 3D deformed shape of the needle to clinicians in real-time. My reasearch work focus on reconstruction of deformed needle shape from its strain sensors data. Precision needed for clinical use faces technical limitations which restraint number of sensors embedded on the needle. Methods developped to adress this issue fall into one of these two categories: sensors data retrieving and sensors data processing. Use of beam theory to study sensors deformations gives strain information such as torsion. It also allows to develop reconstruction methods able to use these informations to gain accuracy. An optimization method of the sensors positions based on needle insertions experimental data is proposed. Sensors optimal positions make sensors data much more significant. A statistical processing of experimental data is performed to extract deformation features of needles in tissue. It is further used in a a specially built reconstruction method. Representativeness of these features improve the reconstrution of the deformed shape of the needle

Ce travail concerne la caractérisation et l'analyse des phénomènes de distorsions d'enveloppes dans les amplificateurs de puissance lorsqu'ils sont excités par des modulations complexes. Le formalisme d'enveloppe complexe, les caractéristiques principales de divers signaux modulés, les critères de distorsions engendrés par les amplificateurs non linéaires, ainsi que les principaux moyens de caractérisation fonctionnelle sont abordés dans ce mémoire. Un banc de mesure calibré vectoriellement a été développé afin de générer et de mesurer les enveloppes complexes assoc iées à des signaux modulés RF aux accès d'amplificateurs de puissance sous test. L'architecture du banc de mesure, sa procédure de calibrage et le traitement du signal utilisé pour la correction des mesures reliant le plan de mesure au plan du dispositif sous test, sont détaillés. La connaissance parfaite des enveloppes complexes aux accès d'un dispositif sous test, permet le développement d'applications associées au banc. Une première application est la caractérisation en linéarité d'amplificateur excité par un signal multiporteuse selon le critère du Noise Power Ratio (NPR). Une comparaison entre des stimuli NPR provenant de sources analogiques (banc de mesure classique) et de source numérique (le nouveau banc) est menée. Cela permet de conclure sur le gabarit spectral (nombre de porteuse) des générations de stimuli pour une bonne caractérisation en NPR. Une seconde application consiste à utiliser les enveloppes complexes mesurées d'un amplificateur afin d'en déduire un modèle comportemental (boite noire). Une extension au gain complexe est alors proposée. La fonction de déscription non linéaire est approximée par réseaux de neurones. Ce nouveau modèle tient compte d'effets mémoire à court terme et constitue une avancée significative dans la prédiction des signaux modulés RF
This work deals with the characterization and the analysis of envelope distortions due to power amplifiers when they are driven by complex modulations

Les systèmes de communication modernes convergent vers un fonctionnement multi-standard associé à des formats de modulation à fort PAPR où l’amplificateur de puissance doit être d’abord optimisé en rendement et où la linéarité sera corrigée ensuite par l’ajout d’un prédistorteur. Si cette solution semble fonctionnelle, elle parait inadaptée et peu efficace sur les systèmes 5G où les largeurs de bandes visées posent à la fois des problèmes d’architecture (complexité de la voie d’observation) etde précision des modèles comportementaux usuels basés sur une simplification de la série de Volterra dans sa forme discrète (GMP, DDR) face à des effets de mémoire exacerbés mais également d’efficacité énergétique du système linéarisé (DPD+PA). Il devient nécessaire dans ce contexte d’aller vers un modèle de prédistorteur moins dépendant des caractéristiques du signal à linéariser, notamment par le modèle TPM (Two path Memory) développé à XLIM, basé sur une simplification de la série de Volterra dans sa forme continue, s’avère indépendant des caractéristiques du signal à linéariser.Notre travail s’est attaché à évaluer les performances en linéarité des modèles classiques (GMP, DDR) et du modèle TPM sur différents amplificateurs de puissance, soit à partir de simulations ou à partir de mesures physiques du PA. Pour ce faire nous avons mis en place un environnement de simulation ainsi qu’un banc d’évaluation des modèles de prédistorsion avec le PA physique afin de quantifier les performances en ACPR suivant la variation de caractéristique du signal (puissance, fréquence, statistique). L’ensemble de ces expérimentations ont permis de vérifier d’une part la faible robustesse des approches classiques (GMP/DDR), d’autre part la stabilité des performances de l’approche TPM quel que soit le scenario envisagé. Cette étude ouvre donc la voie d’une nouvelle génération de prédistorteur qui, extrait une fois pour toute, ne nécessiterait qu’une mise à jour sur des phénomènes à dynamique lente (vieillissement) et permettrait d’envisager une architecture simplifiée de la voie d’observation du DPD ; donc une amélioration de l’efficacité énergétique globale du système linéarisé
Modern communications systems converge towards multi-standard operation combined with high PAPR modulation formats where the power amplifier must first be optimized in efficiency and where linearity will then be corrected by adding a predistorter. If this solution seems functional, it seems inadequate and ineffective on 5G systems where the targeted bandwidths pose both architectural problems (complexity of the observation path) and problems of accuracy of the usual behavioural models based on a simplification of the Volterra series in its discrete form (GMP, DDR) in the face of exacerbated memory effects but also of energy efficiency of the linearized system (DPD+PA). In this context, it becomes necessary to move towards a predistorter model less dependent on the characteristics of the signal to be linearized, in particular by the TPM (Two path Memory) model developed at XLIM, based on a simplification of the Volterra series in its continuous form, is independent of the characteristics of the signal to be linearized.Our work focused on evaluating the linearity performance of the classical models (GMP, DDR) and the TPM model on different power amplifiers either from simulations or from physical measurements of the PA. To do this, we have set up a simulation environmentand an evaluation bench for predistortion models with physical PA in order to quantify ACPR performance according to the variation in signal characteristics (power, frequency, statistics). All these experiments made it possible to verify, on the one hand,the poor robustness of traditional approaches (GMP/DDR) and, on the other hand, the stability of the performance of the TPM approach, whatever the scenario envisaged. This study therefore paves the way for a new generation of pre-distributor which, if extracted once and for all, would only require an update on slow dynamic phenomena (ageing) and would make it possible to consider a simplified architecture of the DPD observation path; thus improving the overall energy efficiency of the linearizedsystem

L'installation en continu d'un pipeline en «offshore» nécessite son transport sous forme de bobines. Les cycles d'enroulement-déroulement de ces tubes en acier induit une accumulation de l'ovalisation résiduelle qui diminue leur résistance au flambement. Cette accumulation étant un phénomène de rochet, deux pistes ont été explorées afin d'améliorer sa prédiction : la loi d'écrouissage cinématique et le critère de plasticité. La capacité à prédire l'ovalisation a été évaluée pour plusieurs modèles d'écrouissage couplés au critère de von Mises. Ces modèles surestiment largement l'ovalisation des tubes. L'influence du critère de plasticité a été évaluée en utilisant le critère non quadratique de Bron et Besson. L'implémentation de ce modèle dans le code éléments finis Abaqus a permis de montrer une grande influence de la surface de charge sur l'ovalisation. Ce critère améliore la prédiction de l'ovalisation mais insuffisamment. Ceci étant dû principalement à la forme invariante de la surface de charge. Pour cela, on a proposé un modèle élastoplastique phénoménologique décrivant une distorsion de la surface de charge en se basant sur le critère de Bron et Besson : la distorsion est modélisée en variant le paramètre le plus influent sur l'ovalisation suivant des lois d'évolution en fonction du trajet de déformation. L'identification des paramètres du modèle pour les aciers X60 et St52 montre sa grande capacité à prédire l'évolution de l'ovalisation du tube, ainsi que la déformation mesurées lors d'un essai de cintrage cyclique
The reel-lay installation process of offshore pipelines requires their transport in the form of reels. The cyclic reeling-straightening of these pipes induces an accumulation of ovalisation which decreases their resistance to collapse. This accumulation being a phenomenon of ratcheting, two possibilities were explored to improve its prediction: the law of kinematic hardening and the yield criterion. The capacity to predict the ovalisation was evaluated for several models of kinematic hardening coupled with the von Mises yield criterion. These models largely overpredict the ovalisation of the tubes. The influence of the yield criterion was evaluated by using the non quadratic yield function of Bron and Besson which has a set of « shape parameters ». The implementation of this model in the code Abaqus had highlighted a larger influence of the yield surface on the ovalisation. The use of this criterion improves the prediction of the ovalisation but insufficiently. This is due mainly to the invariant shape of the yield surface. Thus, we have proposed a phenomenological elastoplastic model describing distortion of yield surface based on Bron and Besson criterion: the distortion is modelled by varying the most influential parameter on the ovality according evolution laws depending on the strain path. The identification of the parameters of this model for the X60 and St52 steels shows its great capacity to predict the evolution of the ovality of the tube, as well as the strain (ratcheting) measured during the cyclic reeling test

Ce travail concerne la linéarisation des amplificateurs de puissance. L’objectif est d’évaluer les performances de linéarisation des techniques de prédistorsion numérique en bande de base et de proposer de nouvelles approches efficaces d’implémentation. D’abord, nous avons repris l’étude traditionnelle basée sur la modélisation de l’AP par une série de puissances. Les phénomènes non linéaires ont été mis en évidence et quantifiés. Ensuite, nous avons présenté une étude bibliographique sur les différentes techniques de linéarisation. La plus grande partie de cette étude a été consacrée à la technique de prédistorsion numérique adaptative en bande de base. Une nouvelle méthode d’implémentation de la prédistorsion numérique statique, sans mémoire, est ensuite présentée. Cette méthode a été validée par des simulations et des mesures. Ses performances sont comparées aux méthodes d’implémentation classiques. Une étude sur la complexité d’implémentation en cas d’adaptation continue a été également réalisée. La méthode proposée forme un bon compromis entre complexité et rapidité de convergence. La dernière partie de cette thèse est consacrée aux mesures. Un banc de mesures automatisé est spécialement mis au point pour l'évaluation des techniques de prédistorsion numérique en bande de base. Deux séries de mesures sur deux amplificateurs, faible et haute puissance, sont effectuées. Le but est d’une part d’évaluer expérimentalement les performances de la méthode d’implémentation proposée et d’autre part de mettre en évidence les effets de mémoire des amplificateurs haute puissance, et d’évaluer les performances des techniques de prédistorsion numérique dans ce cas
This work deals with the linearization of power amplifiers. The aim is to evaluate experimentally linearization performance of digital baseband predistortion techniques and to propose some novel efficient implementation approaches. First, the traditional study based on power series modeling of the PA was repeated. Nonlinear phenomena were described and quantified. In the second part, we present a state of the art on the various linearization techniques. The most important part of this study was dedicated to the adaptive digital baseband predistortion technique. A new method for the implementation of digital predistortion was then proposed. This method was validated with simulations under Matlab and with measures. Its performances were compared to other classical implementation methods. An investigation on implementation complexity was also realized when continuous adaptation is adopted. The proposed method forms a good compromise between complexity and speed of convergence. The last part of this thesis was devoted to measurements. An automated measurement test bench has been specifically developed for the evaluation of digital baseband predistortion techniques. Two sets of measurements with two amplifiers, low and high power amplifiers, were carried out. The aim was to evaluate experimentally the performances of the proposed method and to highlight the memory effects in high power amplifiers, and evaluate the performance of digital predistortion techniques in this case

L'augmentation considérable ces dernières années du nombre de convertisseur sur le réseau d'alimentation se traduit par la nécessite de s'intéresser a la compatibilité entre les convertisseurs et le réseau. Le redresseur à mli est un convertisseur dont les caractéristiques lui permettent d'absorber des courants réseaux sinusoïdaux, et d'échanger de la puissance active et réactive avec le réseau. Le présent travail concerne l'étude de la modélisation et la commande de ce convertisseur ainsi que l'extension au cas d'un réseau déséquilibre. Le redresseur est contrôlé par une régulation cascade: des boucles internes régulent les courants réseaux, une boucle externe régule la tension de capacité. Les conséquences de l'apparition d'une perturbation de type creux de tension (distorsion harmonique sur les courants réseaux, oscillation a l'harmonique 2 des composantes continues) sont analysées puis simulées et vérifiées expérimentalement. Deux solutions sont étudiées: - une compensation s'appuyant sur une étude théorique du système. - la construction d'un régulateur robuste appliquant le principe du modèle interne de Wohnam et la méthode de placement de pôles par -stabilité. Les avantages obtenus permettent d'envisager une meilleure continuité de fonctionnement face aux creux de tension, un dimensionnement réduit du convertisseur, et la conservation des performances. Les domaines d'application concernes sont varies. Dans le domaine industriel, il s'agit des alimentations à bon facteur de puissance ou des procédés nécessitant le réglage du réactif

Certains produits du domaine de la technologie musicale présentent des caractéristiques sonores uniques et recherchées par les musiciens. Ces caractéristiques sont souvent dues aux non-linéarités de leurs circuits électroniques. Nous cherchons à préserver le son de ces appareils par le biais de simulations numériques et à les rendre largement accessibles à de nombreux musiciens. Ce domaine d’étude a connu une forte augmentation de l’utilisation des réseaux de neurones pour la simulation au cours des dernières années. Dans ce travail, nous proposons d’utiliser les réseaux neuronaux pour cette tâche. En particulier, nous nous concentrons sur les méthodes de boîte noire capables de fonctionner en temps réel pour la modélisation des effets non linéaires, tout en gardant les contraintes du guitariste à l’esprit. Nous couvrons l’état actuel des connaissances et identifions les domaines qui méritent d’être améliorés ou étudiés, avec pour objectif final le développement d’un produit. La première étape, qui consiste à identifier les architectures capables de traiter en temps réel et en continu, est suivie par l’augmentation et l’amélioration de ces architectures et de leur pipeline d’apprentissage grâce à un certain nombre de méthodes. Ces méthodes comprennent l’intégration continue avec des tests unitaires, l’optimisation automatique des hyperparamètres et l’utilisation de l’apprentissage par transfert. Un prototype en temps réel utilisant un backend C++ personnalisé est créé à l’aide de ces méthodes. Une étude sur l’anticrénelage en temps réel pour les modèles boîte noire est présentée, car il a été constaté que ces réseaux présentent de grandes quantités de distorsion d’anticrénelage. Le travail sur l’incorporation du contrôle de l’utilisateur a également commencé pour une simulation complète des systèmes analogiques. Cela permet à l’utilisateur final de disposer d’une gamme complète de possibilités de modification de la tonalité. Les performances des approches présentées sont évaluées de manière objective et subjective. Enfin, un certain nombre d’orientations possibles pour les travaux futurs sont également présentées
Certain products in the realm of music technology have uniquely desirable sonic characteristics that are often sought after by musicians. These characteristics are often due to the nonlinearities of their electronic circuits. We are concerned with preserving the sound of this gear through digital simulations and making them widely available to numerous musicians. This field of study has seen a large rise in the use of neural networks for the simulation in recent years. This work applies neural networks for the task. Particularly, we focus on real-time capable black-box methods for nonlinear effects modelling, with the guitarist in mind. We cover the current state-of-the-art and identify areas warranting improvement or study with a final goal of product development. A first step of identifying architectures capable of real-time processing in a streaming manner is followed by augmenting and improving these architectures and their training pipeline through a number of methods. These methods include continuous integration with unit testing, automatic hyperparameter optimisation, and the use of transfer learning. A real-time prototype utilising a custom C++ backend is created using these methods. A study in real-time anti-aliasing for black-box models is presented as it was found that these networks exhibit high amounts of aliasing distortion. Work on user control incorporation is also started for a comprehensive simulation of the analogue systems. This enables a full range of tone-shaping possibilities for the end user. The performance of the approaches presented is assessed both through objective and subjective evaluation. Finally, a number of possible directions for future work are also presented

Les développements récents des moyens informatiques permettent d'appréhender le calcul des structures sous chargement complexes en utilisant des modèles de comportements réalistes. Malgré tout les calculs e. F. Classiques, utiles pour la vérification des ouvrages, sont encore lourds à manipuler et ne répondent pas toujours aux exigences de la conception. Dans ce contexte le travail réalisé porte sur l'étude d'une modélisation simplifiée du calcul des structures en béton arme. Les bases de cet outil sont: une description éléments finis multicouche de la structure, un modèle d'endommagement a caractère unilatéral, l'introduction des distorsions liées au cisaillement. Cette modélisation est développée dans le cadre du programme expérimental CASSBA ce qui permet d'apprécier son champ d'application pour le calcul dynamique des bâtiments. Enfin la réponse aux chocs des ouvrages est abordée par l'élaboration et l'implantation d'un modèle de comportement visco-endommageable de conception classique. L'utilité d'un tel modèle est montrée pour la modélisation de l'influence de la vitesse de chargement sur le comportement du matériau ainsi que pour le caractère stabilisant sur réponse numérique des calculs de structures soumises a un choc

Le soudage est une des techniques d'assemblage les plus utilisées dans les secteurs de l'aéronautique, de l'automobile et de la construction navale. Un des principaux enjeux industriels est de limiter l'utilisation des outils de bridage de façon à réduire le coût et faciliter l'automatisation des lignes d'assemblage. Une façon de répondre à cette demande est de chercher à optimiser le procédé de soudage et la séquence de soudage. Cependant, l'optimisation expérimentale nécessite la mise en place de prototypes et de mesures coûteuses qui limitent le nombre de solutions pouvant être étudiées. La simulation par éléments finis peut être utilisée à cette fin, cependant elle est rendue difficile car, d'une part, elle met en jeu des phénomènes physiques complexes et, d'autre part, alors que des modèles locaux de la soudure sont généralement suffisants pour prédire les contraintes résiduelles, des modèles globaux sont nécessaires pour évaluer les distorsions. Ans cette thèse, une approche adaptative 3D/coque a été ainsi étudiée. Cette méthode consiste à déplacer un bloc d'éléments 3D avec la source de chaleur sur un maillage initialement constitué d'éléments de coque. Des éléments spécifiques (éléments de transition) sur les frontières du bloc, ont été pris en compte. Ensuite, une partie de cette thèse a été consacrée à une approche locale/globale, qui est proposée pour déterminer les distorsions résiduelles de soudage des structures de taille importante. Le principe de l'approche locale/globale et les problèmes proposés par cette approche ont été décrits. Enfin, une étude de la définition du modèle local, par simulations numériques et ainsi qu'une solution numérique sur un modèle simplifié, a été effectuée
Welding technology is one of the main joining techniques used in industry for parts assembly in aeronautics, automobiles and ships. One major industrial concern is to limit the use of clamping tools to reduce the cost and facilitate the automation of assembly lines. Optimization of the welding sequence and process is one way to reach this goal. However, experimental optimization requires prototyping and measurements which are extremely expensive and time consuming and finally, very few solutions can be used. Inite element simulations can be used in that aim but the difficulty is, on one hand, that welding processes involve complex physical phenomena and, on the other hand, that where local models are sufficient to predict stresses, only global 3D models can correctly evaluate distortions. N this thesis, a 3D/shell adaptive approach has been thus studied. This method consists in moving a block of 3D elements with the heat source over a mesh initially constituted by shell elements. Specific elements (transition elements) on the boundary of the 3D block have been taken into account. Hereafter, a part of this thesis has been devoted to a local/global approach, which is proposed to determine the welding residual distortions of large structures. The principle of the local/global approach and the problems raised by this approach have been described. Finally, a study of the definition of the local model, by numerical simulations as well as a numerical solution concerning a simplified model, has been carried out

La fabrication de grandes pièces structurelles aéronautiques en alliage d’aluminium nécessite la réalisation de multiples étapes de mise en forme (laminage, matriçage, forgeage…), de traitements thermiques et usinage. Pendant ces étapes de fabrication, les différents chargements thermomécaniques subis par la pièce avant son usinage induisent des déformations plastiques ainsi que des modifications de la microstructure qui sont sources de contraintes résiduelles. A ces contraintes résiduelles issues de l’histoire thermomécanique de la pièce, viennent s’ajouter celles issues directement de l'étape d'usinage. En effet lors de cette étape jusqu’à 90% de la matière initiale d'une pièce peut être retirée en utilisant des conditions de coupe parfois sévères. Les pièces aéronautiques présentent parfois des géométries complexes avec des parois minces. Ainsi, pendant et à l’issue de l’usinage, la géométrie de la pièce usinée se trouve fortement modifiée et une redistribution des contraintes résiduelle est alors à l’œuvre. Ces contraintes résiduelles qu’elles soient héritées ou induites par le procédé, influencent fortement la géométrie finale obtenue et sont une des causes principales de non-conformité des pièces avec les tolérances dimensionnelles du produit fini. Engendrant une perte conséquente pour les industries manufacturières. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur la prise en compte de ces deux types de contraintes résiduelles dans un modèle numérique de prédiction des distorsions. Nous nous sommes uniquement focalisés sur les pièces en aluminium issues de l’aéronautique. Nous avons ainsi couplé des modèles numériques avancés d’immersion et de remaillage avec un logiciel industriel existant afin de proposer une nouvelle solution numérique, rapide et robuste. En se basant sur les hypothèses de la littérature nous avons décidé de simuler l’usinage comme un enlèvement de matière massif où la trajectoire de l’outil et les machine seront négligées. L’objectif numérique est donc de proposer une méthode qui puisse rendre compte de la redistribution des contraintes résiduelles au sein de la pièce. Chaque étape de la gamme d’usinage est ainsi représentée par une étape de remaillage où le « volume usiné » sera supprimé du maillage pour céder ensuite sa place à un calcul mécanique permettant de rendre compte de la réorganisation des contraintes et les déformations qu’elle induisent. Ce processus itératif, réalisé dans un environnement parallèle a nécessité de nombreux développements numériques. Ainsi une nouvelle stratégie de remaillage et de repartitionnement a été proposée pour pouvoir obtenir un maillage à même de capturer les contraintes résiduelles issues de l’usinage en proche surface ainsi que pour réduire de manière significative les temps de calcul liés aux modifications de la géométrie par la découpe. Un modèle d’élasticité linéaire simplifié a aussi été ajouté au programme pour réduire le coût numérique des calculs mécaniques et permettre de traiter des problèmes de taille plus conséquente sur des ordinateurs de puissance raisonnable. Afin de confirmer les résultats obtenus par ces calculs, les simulations ont été comparées à des résultats expérimentaux tirés de la littérature et réalisés spécifiquement pour ce travail de thèse
The manufacture of large aeronautical structural parts made of aluminium alloys requires multiple forming steps (rolling, die forging, forging, etc.), heat treatment and machining. During these manufacturing steps, the various thermomechanical loads suffered by the part before its machining induce plastic deformations as well as modifications of the microstructure which are sources of residual stresses. In addition to these residual stresses resulting from the thermomechanical history of the part, others result directly from the machining step. Indeed, during this step, up to 90% of the raw material of a part can be removed using sometimes severe cutting conditions. Aeronautical parts sometimes have complex geometries with thin walls. Thus, during and after machining, the geometry of the machined part is significantly modified by the redistribution of residual stresses at work. These residual stresses, whether inherited or induced by the process, strongly influence the final geometry obtained and are one of the main causes of non-conformity of the parts with the dimensional tolerances of the finished product. This results in a significant loss for manufacturing industries. In this thesis work, we focused on considering these two types of residual stresses in a numerical model predicting distortions. We focused only on aluminium parts from the aeronautics industry. We have thus coupled advanced numerical fitting and remeshing models with existing industrial software to provide a new numerical solution, fast and efficient. Based on the assumptions in the literature, we decided to model machining as a massive material removal where tool path and interaction with the machine will be neglected. The numerical objective is therefore to propose a method that can account for the redistribution of residual stresses within the part. Each step of the machining plan is thus represented by a remeshing step where the "machined volume" will be removed from the mesh followed by a mechanical computation to account for the reorganization of stresses and the deformations they induce. This iterative process, carried out in a parallel environment, required many numerical developments. Thus, a new remeshing and repartitioning strategy has been proposed to obtain a mesh capable of capturing the residual stresses resulting from near-surface machining and to significantly reduce the calculation times associated with changes in geometry through cutting. A simplified linear elasticity model has also been added to the approach to reduce the numerical cost of mechanical computation and allow for larger problems to be addressed on computers of reasonable power. In order to confirm the results obtained by these computations, the simulations were compared with experimental results from the literature and carried out specifically for this thesis work

Ce document présente différents modèles mathématiques permettant de caractériser le comportement non-linéaire des amplificateurs utilises dans les réseaux de télédistribution par câble. Ces modèles sont ; le modèle de Volterra, le modèle de Price et un ensemble de trois modèles d'approximation de la caractéristique de transfert en amplitude d'amplificateur. Une étude comparative de la validité de ces modèles est réalisée à partir de mesures non-linéaires effectuées sur trois amplificateurs différents ainsi que pour une cascade de trois amplificateurs du même type. Une annexe privée propose une stratégie de compensation des distorsions générées par une cascade d'amplificateurs
This document presents some mathematical models which allow us to observe the non-linear distorsions created by CATV networks amplifiers. These models are : the Volterra model, the Price model and three models that use an approximation of the amplifier's transfert function. A comparative study, non-linear measurements made with three types of amplifier are used. Another part of this study is realized with a cascade of three identical amplifiers. A private appendix proposes solutions to reduce the non-linear distorsions generated by a cascade of amplifiers

Électronique de commutation pour l'essentiel, l'électronique de puissance met en œuvre des structures de convertisseurs ou la gestion des pertes par commutation pose problème. La commutation commandée lorsqu'elle est associée à des techniques d'aide a la commutation des interrupteurs, donne de bons résultats. Dans la gamme de puissance allant jusqu'a la dizaine de kilowatts, il existe une alternative à cette solution, que l'on désigne par le terme de quasi-résonance. L'étude présentée montre comment l'introduction de la commutation douce au sein de convertisseurs classiques permet d'obtenir d'aussi bonnes performances voire même meilleures, tout en simplifiant quelque peu la topologie des structures. Sa facilite de mise en œuvre est mise en évidence. La problématique du choix des interrupteurs est abordée. Un second problème pose par l'emploi de l'électronique de puissance et par la multiplication de convertisseurs, est la pollution du réseau auquel ils sont connectes. Afin de résorber cette pollution, des convertisseurs dits à absorption sinusoïdale (c. A. S. ) font l'objet d'études en tout points du globe. Une étude bibliographique leur est consacrée et une réalisation propre au laboratoire est détaillée. Ces convertisseurs fonctionnent en commutation commandée, aussi nous sommes nous attaches à développer des structures réalisant cette fonction de c. A. S. Tout en introduisant les techniques de commutation douce. Deux structures de flyback quasi-résonants, de 500 et 1300 w sont étudiées. Chacune consomme un courant sinusoïdal présentant un taux de distorsion inferieur à 10%. Une ébauche de modélisation de l'un de ces convertisseurs est également décrite

La pression centrale est le reflet de l'état hémodynamique du patient et son estimation se fait par l'acquisition de la pression artérielle radiale plus facilement accessible chez la majorité des patients en anesthésie-réanimation et soins intensifs. Cette thèse tente de résoudre les difficultés de l’évaluation de la pression centrale à partir du cathétérisme radial associé à un capteur de pression via une liaison hydraulique. Ces freins à l'évaluation sont :1.les altérations liées à la liaison hydraulique entre le cathéter radial et le capteur;2.les distorsions liées à l’arbre artériel entre le cœur et la périphérie (artère radiale). Il existe des cas cliniques où les propriétés de l’arbre artériel sont modifiées de telle sorte que la pression périphérique n’est plus le reflet de la pression centrale et donc ne peut plus l'estimer correctement. L'un de ces phénomènes est connu sous le terme de découplage entre pressions artérielles centrale et périphérique.Pour la première difficulté, le dispositif médical CAThétérisme Artériel Radial en Soins Intensifs (CATARSI) développé par AII Biomédical apporte une solution à ce problème en fournissant un indice de la qualité de la mesure par cathéter et liaison hydraulique.Dans les cas physiopathologiques entraînant une mauvaise estimation de la PA central, la possibilité d’alerter le personnel soignant sur l’apparition de ces situations serait optimale. Cette fonction pourrait être intégrée au dispositif CATARSI. Au préalable, il faut comprendre, évaluer et modéliser de manière précoce, les mécanismes mis en jeu dans ces situations cliniques particulières.Le travail de thèse s'articule donc selon 3 axes :1.Evaluation expérimentale, par oscillométrie et cathétérisme, de la mesure de la vitesse de propagation de l’onde de pouls le long de l’arbre artériel chez l’homme (Pression artérielle centrale, radiale, fémorale) en situation de découplage entre pression centrale/pression périphérique. Cette évaluation sera faite chez des patients en CEC (Circulation Extra-Corporelle) car ils peuvent présenter des découplages. Plusieurs phases de mesures sont prévues avant, pendant et après la CEC.2.Recherche et optimisation d’une méthode de détection automatique du découplage entre pression artérielle centrale et périphérique à partir de l’analyse du signal de pression radiale en continu et d’une mesure complémentaire effectuée par le clinicien avec un autre capteur sur proposition du dispositif CATARSI.3.Proposition d’un ou plusieurs modèles du segment central-radial de l’arbre artériel afin d’obtenir une meilleure évaluation de la pression artérielle centrale à partir de la mesure de pression radiale par cathéter pour ensuite intégrer de nouvelles fonctionnalités dans le dispositif CATARSI
Aortic pressure is generally recognized as a good index of the hemodynamic state of a patient. In intensive care units, aortic pressure is indirectly estimated via a radial catheter-tansducer system. The present study aims to remove the obstacles to a reliable evaluation of central pressure via the radial catheter-transducer system commonly used in clinics. These obstacles can be due to :1.technical problems occurring between the radial catheter and the sensor;}2.pathophysiological problems affecting the arterial tree between the heart and peripheral arteries. Several clinical situations have been identified in which alterations of the physical properties of the vasculature do not allow a reliable estimation of central arterial pressure using the common radial setting. One of these phenomena is the so called central-to-radial arterial pressure gradient.CATARSI, a medical device developped by AII SAS, affords a solution to the first group of problems by providing an index of the quality of the signal provided by the radial catheter-transducer system.Under pathophysiological conditions affecting the arterial vascualture of the patient, early detection of a mismatch between peripheral and central arterial pressure would also be of great clinical value. In this view, a new functionality could be develop to implement CATARSI. However, to achieve this goal, it is first necessary to understand, evaluate and modelize the precise pathophysiological mechanisms involved in these particular situations.The study contains three steps :1.Experimental evaluation, by oscillometry and catheterization, of AP propagation-time on the human arterial tree (aortic, radial, femoral arterial pressure) during a central-to-radial arterial pressure gradient. This evaluation has been carried out on patients undergoing Cardio Pulmonary Bypass (CPB). Several measurements have been performed: before, during and after CPB.2.Development and optimization of a method allowing the detection of an uncoupling between central and peripheral arterial pressure thanks to AP signal analysis in real time and a potential complementary measurement performed with CATARSI.3.Several central to radial arterial modelling propositions in order to present a better evaluation of central arterial pressure estimated by radial arterial pressure

Cette thèse est consacrée au développement d'outils de simulation numérique permettant d'appréhender les phénomènes multi-physiques complexes (thermique, mécanique des solides, mécanique des fluides et sciences des matériaux) mis en jeu lors d'opérations de soudage TIG (Tungsten Inert Gas) de tôles minces de type 316L utilisées dans l'industrie agroalimentaire. La fusion locale des éléments à assembler par soudage présente en effet l'inconvénient d'induire des déformations locales importantes qui compliquent le montage des pièces. Un autre désavantage est l'apparition de contraintes résiduelles qui impactent la durabilité de la structure soudée. Afin de prédire ces déformations et contraintes pendant la phase de conception, en vue par exemple de les minimiser en jouant sur des paramètres tels que la vitesse d'exécution et l'intensité du courant de soudage, des outils numériques prédictifs ont été développés dans le cadre de ce travail.Un modèle éléments finis 3D de couplage entre la thermique et la mécanique, dans les domaines transitoire et nonlinéaire,a notamment été programmé en langage APDL (Ansys Parametric Design Language) à l'aide du logiciel multi-physique ANSYS. La source mobile de chaleur par soudage a été représentée par un profil Gaussien dont les paramètres ont été calibrés de manière à optimiser la forme géométrique du cordon. Pour ce faire, la surface de réponse d'un plan d'expérience factoriel a été utilisée. Les résultats numériques obtenus sont tout à fait satisfaisants puisque les paramètres de la source de chaleur gaussienne identifiés à l'aide du plan d'expérience factoriel permettent une reproduction fidèle de la géométrie du cordon. La comparaison entre les valeurs expérimentales et calculées de la déviation montre par ailleurs une bonne cohérence avec un écart relatif inférieur à 5%. Afin d'étudier la tension et la conductibilité électrique lors de l'amorçage et du maintien de l'arc de soudure, un modèle axisymétrique bidimensionnel de l'arc électrique a été réalisé en utilisant le logiciel FLUENT. La géométrie réelle des composantes de la torche telles que le diffuseur de gaz, la buse et l'électrode a été prise en compte. Lemodèle intègre un couplage fluide-structure dans lequel les équations électromagnétiques et thermiques sont résolues dans la cathode solide. Les équations supplémentaires régissant l'écoulement sont considérées dans le domaine gazeux où l'arc est généré. Pour le maintien de l'arc, ces équations, qui ont été programmées en langage C++, permettent de s'affranchir de la conductibilité artificielle souvent utilisée dans la littérature. Le modèle permet d'obtenir les champs de température du plasma, les chutes de tension à l'anode et à la cathode de l'appareil de soudage, la tension dans l'arc ainsi que le rendement de l'apport d'énergie. Les résultats numériques indiquent que la température et la vitesse d'écoulement du plasma augmentent avecl'intensité du courant et avec la distance inter électrode. Il en va de même pour le potentiel électrique mais avec une influence plus forte de la distance inter électrode. Enfin, le débit de gaz ne joue aucun rôle sur la température et sur le potentiel électrique. Il influe par contre sur la vitesse d'écoulement du plasma. Plus le débit est élevé, plus la vitesse d'écoulement du plasma est faible
This thesis is dedicated to the development of numerical simulation tools allowing to understand complex multi-physics phenomena (thermal, solid mechanics, fluid mechanics and sciences materials) involved in TIG (Tungsten Inert Gas) welding operations of 316L thin plate used in the food industry. The local fusion of the elements to be assembled by welding has indeedthe disadvantage of inducing significant local deformations that complicate the assembly of parts. Another The disadvantage is the appearance of residual stresses that impact the durability of the welded structure. In order to predict these deformations and constraints during the design phase, for example in order to minimize them in playing on parameters such as the speed of execution and the intensity of the welding current, digital tools Predictors have been developed as part of this work.A model finite elements 3D of coupling between the thermal one and the mechanics, in the transient and nonlinear domains,was programmed in Ansys Parametric Design Language (APDL) using the software multi-physics ANSYS. The mobile source of heat by welding has been represented by a Gaussian profile whose parameters have been calibrated to optimize the geometric shape of the cord. To do this, the surface of Response of a factorial experiment plan was used. The numerical results obtained are quite satisfactory since the parameters of the Gaussian heat source identified using the factorial experiment planallow a faithful reproduction of the geometry of the cord. The comparison between the experimental values ​​and Calculated deviation also shows good consistency with a relative difference of less than 5%. In order to study the voltage and the electrical conductivity during the priming and the maintenance of the welding arc, a Two-dimensional axisymmetric model of the electric arc was realized using FLUENT software. Geometry actual torch components such as the gas diffuser, the nozzle and the electrode were taken into account. The model integrates a fluid-structure coupling in which the electromagnetic and thermal equations are resolved in the solid cathode. The additional equations governing the flow are considered in the gaseous domain where the arc is generated. For the maintenance of the arc, these equations, which have been programmed in C ++, make it possible to overcome the artificial conductivity often used in the literature. The model allows to obtain the plasma temperature fields, the voltage drops at the anode and at the cathode of the welding, the voltage in the arc as well as the efficiency of the energy input. Numerical results indicate that plasma temperature and flow velocity increase with the intensity of the current and with the inter-electrode distance. The same goes for the electric potential but with a stronger influence of the inter-electrode distance. Finally, the gas flow plays no role on the temperature and on the electric potential. It influences the speed of flow of the plasma. The higher the flow, the higher the Plasma flow rate is low

La modélisation des processus à l'équilibre et hors de l'équilibre observés expérimentalement dans les composés à transition de spin est indispensable à la compréhension des mécanismes de transition existants chez ces matériaux bistables, très prometteurs pour de futures applications dans le stockage informatique. Les mesures suivant le changement d'état moléculaire (magnétiques, optiques) ont été reproduites avec succès à l'aide de diverses modèles, en particulier les modèles de type Ising. En revanche, le changement de phase structurale, observé par diffraction des rayons X ou neutrons, accompagnant le changement d'état de spin, ne peut être simulé avec ces modèles. L'objectif de ce travail est de réconcilier les deux types de mesures : magnétiques, optiques et la diffraction. Un nouveau modèle de spin a dû être introduit, dans lequel sont pris en compte de manière explicite les variables de réseau. Le modèle a été étudié analytiquement dans le cas unidimensionnel et numériquement dans le cas bidimensionnel par simulation Monte Carlo des processus à l’équilibre et hors équilibre. Le modèle retrouve d’une part les résultats des modèles de type Ising et d’autre part la contraction ou la dilatation du réseau à la transition de spin. Afin de comparer avec les mesures de diffraction, la mise en conditions expérimentales a été simulée à l'aide du modèle anharmonique couplé avec un programme (DISCUS) pour calculer l'intensité diffractée. Les clichés de diffraction ont été reproduits avec succès dans les différents cas observés expérimentalement. Les conditions d'apparition de la coexistence des pics de Bragg HS et BS sont analysées. La notion de "domaines de spin" est alors complétée par l'introduction "des domaines de spin moléculaires" (clusters de molécules) et "des domaines de spin structuraux"
Modelisation of Equilibrium and non equilibrium processes experimentally observed in spin crossover compounds is essential for a better understanding of mechanisms of the transition existing in those bistable solids which are good candidates for future industrial applications in computing data storage. Measurements following the molecular spin state change (magnetic, optical…) have been successfully reproduced, using various models, in particular Ising-like models. However, structural phase changes, occurring during the spin state change and only accessible with X-ray or neutron diffraction experiments, can’t be reproduce with Ising-like models. The aim of this work is to interpret both kinds of measures: magnetic and diffraction. We have also introduced a new microscopic spin model in which lattice degrees of freedom have been explicitly taken into account. This anharmonic model has been solved analytically in the one dimensional case and numerically in higher dimensions using Monte Carlo simulation of equilibrium and non equilibrium processes. This model retrieves most of results or Ising-like models and simulates lattice expansion or contraction during the spin transition. We have coupled this anharmonic model with a soft called DISCUS, in order to simulate diffraction experimental conditions and to calculate the intensity diffracted by the lattice. Diffraction patterns have been reproduced in the different cases (thermal transition, thermal relaxation, photoexcitation…) observed experimentally. Conditions for the observation of the coexistence of HS and LS Bragg peak are discussed and analyzed. The concept of “like spin domains” (LSD) is then defined more precisely by introducing the concept of “molecular like spin domains” (MLSD) and structural like spin domains” (SLSD)

La fabrication des grandes pièces structurelles aéronautiques en alliage d'aluminium nécessite la réalisation de multiples étapes de mises en forme (laminage, matriçage, etc...) et de traitements thermiques. Les différents chargements mécaniques et thermiques subis par les pièces pendant ces étapes de fabrication induisent des déformations plastiques ainsi que des modifications de la microstructure, qui sont sources de contraintes résiduelles. La géométrie finale des pièces est obtenue par usinage, qui est généralement la dernière étape de fabrication. Jusqu'à 90% du volume de matière initial peut être enlevé durant l'usinage de grandes pièces aéronautiques, qui peuvent également présenter des géométries complexes. La redistribution des contraintes résiduelles pendant l'usinage est une des principales causes de non-conformité des pièces avec les tolérances géométriques et dimensionnelles et donc de non-acceptation de celles-ci.De nos jours, les contraintes résiduelles et leurs effets pendant l'usinage ne sont généralement pas pris en compte lors de la définition des gammes d'usinage. Ce travail de thèse vise donc à proposer une évolution dans l'établissement des gammes d'usinage des pièces de structures en alliage d'aluminium et a été construit autour de deux principaux axes de recherche: un axe numérique et un axe d'analyse mécanique.L'axe numérique est basé sur la mise en place d'une approche de modélisation et le développement d'un outil numérique adapté à la simulation de l'usinage. L'approche de modélisation a été définie à partir d'hypothèses déduites d'études bibliographiques sur les alliages d'aluminium, le procédé d'usinage et les contraintes résiduelles. Une approche numérique d'enlèvements massifs de matière a ainsi été développée et tous les développements ont été intégrés dans les codes sources de FORGE® dans un environnement parallèle.L'axe d'analyse mécanique est basé sur l'étude de la redistribution des contraintes résiduelles et des déformations associées lors de l'usinage. Une première étude appliquée à la méthode expérimentale utilisée pour déterminer les profils de contraintes résiduelles dans des tôles laminées en alliage AIRWARE® 2050-T84 a été réalisée. Les simulations de ces essais ont permis une première validation de l'outil numérique développé et ont démontré la nécessité de définir des gammes d'usinage en fonction des contraintes résiduelles. D'autres études sur l'influence de certains paramètres définis dans les gammes d'usinage sur la qualité d'usinage ont également été menées. Les simulations réalisées ont été validées par de multiples comparaisons avec des résultats expérimentaux, montrant la capacité de l'outil numérique à prédire précisément la géométrie finale des pièces.A l'aide des résultats obtenus sur les précédentes études, une procédure numérique et de premières recommandations pour la définition de gammes d'usinage permettant d'obtenir la qualité d'usinage souhaitée en tenant compte des contraintes résiduelles initiales ont été mises en place
The manufacturing of aluminium alloy structural aerospace parts involves multiple forming (rolling, forging, etc.) and heat treatment steps. The mechanical and thermal loads that the workpieces undergo during these manufacturing steps result in unequal plastic deformation and in metallurgical changes which are both sources of residual stresses. Machining is usually the last manufacturing step during which the final geometry of the parts is obtained. Up to 90% of the initial volume of the workpiece can be removed during the machining of aerospace structural parts which can furthermore have complex geometries. The residual stress redistribution is one of the main causes of the non-conformity of parts with the geometrical and dimensional tolerance specifications and therefore of the rejection of parts.Nowadays, initial residual stresses and their effect during the machining are often not taken into account in the definition of the machining process plan. This work aims to propose an evolution in the establishment of machining process plans of aluminium structural parts. It has been organised along two principal lines of research: a numerical line and a mechanical analysis line.The numerical line is based on the development of a modelling approach and of a numerical tool adapted to the simulation of the machining process. The modelling approach has been defined based on assumptions deduced from literature reviews on aluminium alloys, on the machining process and on residual stresses. A massive material removal approach has then been developed. All the numerical developments have been implemented into the finite element software FORGE® and are suited to a parallel computing environment.The mechanical analysis line is based on the study of the residual stress redistribution and its effect on the workpiece deflections during the machining as well as on the post-machining distortion. A first study on the layer removal method used to determine the initial residual stress profiles in an AIRWARE® 2050-T84 2050-T84 alloy rolled plate has been realised. The simulation of these experiments has allowed a first validation of the numerical tool and to demonstrate the necessity to define machining process plans in function of the residual stresses. Other studies on the influence of some machining process parameters on the machining quality have then been performed. Simulation results have been validated by multiple comparisons with experimental tests, showing the capability of the numerical tool to predict the final machined part geometries.Using the results of the studies mentioned above, a numerical procedure and first recommendations for the definition of machining process plans allowing to obtain the desired machining quality depending on the initial residual stresses have been established