Дисертації з теми "Développement de champs de force"
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Narth, Christophe. "Développement de champs de forces polarisables : vers la dynamique moléculaire SIBFA." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066739/document.
Анотація:
Le but de cette thèse est une revisite du potentiel SIBFA. Ceci inclut un travail et une réflexion sur la méthodologie de cette approche avec une implémentation proposant une utilisation plus large. De plus, une nouvelle calibration de champ de forces raffiné est permise aujourd’hui. En effet, la décomposition d’énergie intermoléculaire SAPT donne accès à toutes les composantes avec rigueur. La reproduction des résultats ab-initio par un potentiel analytique laisse entrevoir des applications prometteuses. Au-delà du coup de calcul considérablement réduit par rapport aux méthodes de chimie quantique, son intégration dans un code de dynamique moléculaire ouvre les portes à de nombreuses études encore plus prometteuses hors de portée de la chimie quantique. Enfin l’optimisation de ce code, avec une parallélisation bien étudiée, en feront un outil majeur de la biochimie. Dans une première partie, nous introduirons les notions et principes essentiels à la dynamique moléculaire. Un premier chapitre exposera la mécanique classique utilisé dans les programmes les plus distribués et utilisés. Un second chapitre introduira les méthodes permettant un meilleur traitement des interactions non-covalentes essentielles dans les études de complexes ligand-récepteur. Une seconde partie abordera de manière plus concrète la stratégie d’implémentation de SIBFA dans Tinker. Celle-ci s’organisera autour de trois chapitres, traitant chaque composante énergétique intermoléculaire. L’objectif de cette thèse est de proposer un socle solide autour du traitement des interactions non covalentes dans le cadre des champs de forces polarisables de dernières générations et de présenter le modèle d’eau hybride AMOEBA/SIBFAThe purpose of this thesis is to revisit the potential of SIBFA (Sum of Interactions Between Fragments Ab initio computed) [...]
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Thaunay, Florian. "Développement de champs de forces polarisables et applications à la spectroscopie vibrationnelle." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX037/document.
Анотація:
La spectroscopie de dissociation par absorption de photons infrarouges (IRPD) permet d’obtenir les signatures vibrationnelles d’espèces chargées en phase gazeuse, telles que de petits peptides ou des ions hydratés dans des agrégats d’eau. L’attribution des modes de vibration pour établir une relation entre le spectre expérimental et une structure moléculaire est une tâche délicate et nécessite le recours à la modélisation moléculaire.Ce manuscrit présente un ensemble d’outils théoriques pour le calcul et l’attribution de spectres vibrationnels, basée principalement sur la dynamique moléculaire classique et le champ de forces polarisable AMOEBA, ainsi que son application à des ions gazeux de tailles diverses. Les ions hydratés dans des agrégats d’eau M(H2O)n (n allant de 6 à 100) sont caractérisés par une dynamique importante, et leur spectre expérimental ne peut pas être décrit par une seule structure. La signature des peptides évolue avec la température et les effets d’anharmonicité dynamique. Ils peuvent également être le siège de mécanismes de transfert de proton, présentant une signature vibrationnelle très caractéristique.La surface d’énergie potentielle de ces systèmes est explorée par la dynamique moléculaire classique en trajectoires individuelles ou avec échange de répliques, afin d’engendrer des structures énergétiquement stables. Pour les plus petits systèmes, les méthodes quantiques DFT et post-HF sont utilisées pour confirmer les structures de plus basse énergie, calculer leurs spectres IR statiques et proposer des attributions des modes de vibration. Pour les plus systèmes de plus grandes tailles, c’est-à-dire les ions dans des gouttes d’eau de plusieurs dizaines de molécules, la simulation des spectres IR à température finie est basée sur la transformée de Fourier de la fonction d’autocorrélation du moment dipolaire (DACF), calculée pour une trajectoire de dynamique moléculaire classique. Cette méthode n’offrant pas d’accès direct aux modes normaux de vibration, nous avons implémenté une méthode d’attribution dynamique, basée sur la Driven Molecular Dynamics (DMD) et couplée au DACF. La combinaison AMOEBA/DACF/DMD a été utilisée pour reproduire et attribuer le spectre du dipeptide Ace-Phe-Ala-NH2, et ceux d’ions hydratés dans des agrégats d’eau.Enfin, la signature vibrationnelle d’un transfert de proton ne peut être décrite, ni par des méthodes statiques quantiques, ni par la dynamique classique. Sa modélisation a nécessité le développement d’un modèle Empirical Valence Bond (EVB) à deux états, couplé au champ de forces polarisable AMOEBA. Le modèle EVB a été implémenté dans la suite logicielle Tinker. Il permet de reproduire le comportement dynamique du transfert de proton au sein de petits peptides et de diacides déprotonés, ainsi que la signature spectroscopique observée expérimentalement.Une partie importante des applications de ces développements concerne des ions simples hydratés dans des nano-gouttelettes, et en particulier l’ion sulfate de grande importance environnementale. Nous avons pu reproduire de façon satisfaisante, pour la première fois, les spectres d’agrégats contenant jusqu’à 100 molécules d’eau. Le principal contributeur à cette spectroscopie expérimentale est l’équipe d’E. Williams à l’université de Californie à Berkeley. Nous avons établi avec eux une collaboration pour compléter ce travail en modélisant les spectres IR d’ions sulfates hydratés [SO4(H2O)n=9-36]2-, dont ils ont obtenu les signatures expérimentalesSpectroscopy dissociation by absorption of infrared photons (IRPD) provides vibrational signatures of charged species in the gas phase, such as small peptides or hydrated ions in water clusters. The vibrational normal modes assignment to establish a relationship between the experimental spectrum and molecular structure is a delicate task and requires the use of molecular modeling.This manuscript presents a set of theoretical tools for calculation and assignment of vibrational spectra, based mainly on classical molecular dynamics and polarizable AMOEBA force field, and its application to gaseous ions of various sizes. Hydrated ions in water clusters M(H2O)n (n in 6-100 range) are characterized by a dynamic behavior, and their experimental spectrum can not be described by a single structure. The signature of peptides changes with temperature and dynamic anharmonicity effects. They can also be the site of proton transfer mechanisms, with a very characteristic vibrational signature.The potential energy surface of these systems is explored by classical molecular dynamics in individual trajectories or replica exchange to generate energetically stable structures. For smaller systems, quantum methods, as DFT and post-HF, are used to confirm the lowest energy structures, calculate their static IR and propose normal modes assignments. For larger systems, i.e ions in water drops of several tens of molecules, the simulation of IR spectra at finite temperature is based on the Fourier transform of the autocorrelation function of the dipole moment (DACF), calculated during a classical molecular dynamics trajectory. As this method does not allow direct access to the vibrational normal modes, we implemented a method of dynamic assigments, based on the Driven Molecular Dynamics (DMD) and coupled to the DACF. The combination AMOEBA /DACF / DMD was used to reproduce and assign the spectrum of the dipeptide Ace-Phe-Ala-NH2, and those of hydrated ions in water clusters.Finally, the vibrational signature of a proton transfer can not be described by quantum static methods or by classical dynamics. Its modeling required the development of a two states Empirical Valence Bond Model (EVB), coupled with AMOEBA polarizable force field. The two states EVB model was implemented in the software TINKER. It can reproduce the dynamic behavior of proton transfer in small peptides and deprotonated acids, as well as the spectroscopic signatures observed experimentally.An important part of the applications of these developments relates simple hydrated ions in nano-droplets, and in particular the sulfate ion of great environmental importance. We were able to reproduce satisfactorily, for the first time, the spectra of clusters containing up to 100 water molecules. The main contributor to this experimental spectroscopy is the team of E. Williams from the University of California of Berkeley. We have established cooperation with them to complete this work by modeling the IR spectra of hydrated sulfates ions [SO4(H2O) n=9-36]2-, for which they obtained experimental signatures
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Wang, Fan. "Développements informatiques et études structurales de complexes bioinorganiques par dynamique moléculaire." Amiens, 2014. http://www.theses.fr/2014AMIE0103.
Анотація:
De nombreux champs de forces empiriques spécifiques des biomolécules sont de nos jours disponibles. Les applications de l'utilisation de tels champs de forces impliquent des études structurales et dynamiques de systèmes macromoléculaires et permettent d'expliquer de nombreux phénomènes biologiques. Cependant, la validité des résultats obtenus lors de ces études est directement dépendante de la disponibilité du champ de forces utilisé et de sa spécificité vis-à-vis de la structure étudiée. Dans ce contexte un nouvel outil informatique, nommé PyRED, dédié à la génération de champs de forces additifs de type Amber et Glycam a été développé. PyRED est capable de générer des librairies et paramètres de champ de forces pour de nouvelles molécules et potentiellement tout type de fragments moléculaires. Tous les éléments du tableau périodique sont gérés. Une attention toute particulière a été portée sur la génération de champ de forces pour biomolécules et complexes bioinorganiques. Des algorithmes robustes ont été développés permettant entre autres la définition rigoureuse de l'équivalence chimique, de types et noms d'atomes, d'atomes fantômes et d'atomes de carbone unifiés. Le serveur Internet R. E. D. Server Development a aussi été créé. Ce serveur interface le programme PyRED, et fournit à la communauté scientifique le matériel et les logiciels nécessaires pour la production de nouveaux champs de forces. Dans une approche applicative, des champs de forces pour un biopolymère acide nucléique peptidique, une structure supramoléculaire avec des complexes de platine(II) et des fullerènes C60 fonctionnalités et un complexe bioinorganique avec un dimère d'hème ont été créés puis validés. Les structures des molécules correspondantes ont été étudiées par dynamique moléculaire en phase condenséeNowadays numerous empirical force fields, which are specific to biomolecules are available. Applications of the use of these forces fields involve structural and dynamical studies of macro molecular Systems, and allows the description of many biological phenomena. However the validity of the results obtained in these studies is directly dependent on the availability of the force field, and on its specificity towards the studied molecule. In this context a new program, named PyRED, which is dedicated to the generation of additive Amber and Glycam force fields has been developed. PyRED is able to generate force field libraries and parameters for new molecules, and potentially for any type of molecular fragments. All the elements of the periodic table are handled. A particular attention has been given to the generation of force fields for biomolecules and bioinorganic complexes. Robust algorithms have been developed allowing among others the rigorous definition of chemical equivalencing, of atom types and atom names, extra-points and unified carbons. The Internet server R. E. D. Server Development has also been created. This server interfaces the PyRED program, and provides to the scientific community the hardware and software required for the production of new force fields. In an applicative approach force fields for a peptide nucleic acid biopolymer, a supramolecular structure with platinum(II) complexes and functionnalized C60 fullerenes and a bioinorganic complexes composed of a heme dimer have been created and validated. The structures of the corresponding molecules have been studied by molecular dynamics in condensed phase
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Page, Jonathan. "Développement et validation de l'application de la force de Lorentz dans le modèle aux moments entropiques M1. Étude de l'effet du champ magnétique sur le dépôt de dose en radiothérapie externe." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0248/document.
Анотація:
La majorité des patients atteints d'un cancer sont soignés par la technique de la radiothérapie, l'une des trois principales modalités de traitement avec la chirurgie et la chimiothérapie. Elle consiste en la délivrance d'une radiation de haute énergie sur un volume cible. Son but est de détruire les cellules cancéreuses sans endommager les tissus sains. En pratique, on utilise divers outils numériques afin de prévoir de quelle manière sera déposée l'énergie dans le corps du patient. Ces méthodes peuvent néanmoins présenter des imprécisions ou un temps de calcul trop long pour leur utilisation en milieu clinique. Par conséquent, nous avons développé un nouveau modèle permettant de simuler le transport et le dépôt d'énergie de particules dans des tissus humains, de manière rapide et précise. De nouvelles installations permettant de traiter les patients de cette manière tout en effectuant une imagerie par résonance magnétique entrent actuellement sur le marché. Les champs magnétiques induits par cette technique ont pour effet secondaire et délétère de dévier les particules chargées, injectées ou créées dans le milieu, pouvant modifier fortement le dépôt d'énergie. Malgré cela, il n'existe actuellement pas de modèle permettant de rendre compte de ces effets de manière précise et rapide. Nous nous proposons d'introduire les effets magnétiques dans notre modèle afin de répondre à cette problématique. Nous appuyons la validation de notre modèle par des comparaisons numériques avec un code Monte-Carlo de référence, FLUKA, ainsi que par des comparaisons expérimentales effectuées à l'Institut BergoniéThe majority of patients diagnosed with cancer are treated by radiotherapy, one of the principal treatment modality with surgery and chemotherapy. It consists in the delivery of high energy radiation on a target volume. It aims to destroy the cancerous cells without damaging sane tissues. In clinical practice, numerical tools are used in order to predict how the energy will be deposited in the patient's body. However, these methods can lack of accuracy or cost too much in terms of calculation time to be suitable for clinical use. As a consequence, we developed a new model able to calculate the transport and energy deposition of ionizing particles in human tissues, efficiently and accurately. New installations allowing the treatment of patients by radiotherapy while imaging them by Magnetic Resonance Imagery are currently marketed. The magnetic fields induced by this technology have as secondary and noxious effect to deflect the charged particles injected or created in the target medium, which might modify highly the deposited energy. Despite that, there aren't yet commercially available numerical solution allowing to reproduce these effects accurately and quickly. We implemented the magnetic effects in our model to. We validate our model by numerical comparisons with a reference Monte-Carlo code, FLUKA, and with experimental comparisons led in the Bergonié Institute (Bordeaux)
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Estevez, Ivan. "Développement d'une technique d'imagerie d'impédance électrique locale à partir d'un microscope à force atomique." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112241.
Анотація:
Les mesures électriques par microscopie à force atomique (AFM) à pointe conductrice font toujours l'objet d'efforts de recherche soutenus dans le contexte actuel de l'essor des micro- et nanotechnologies. Les travaux effectués durant cette thèse portent sur le développement d'une nouvelle technique d'imagerie dérivée de l'AFM, destinée à visualiser les caractéristiques capacitives de surface (capacité absolue) à l'échelle nanométrique, en effectuant une mesure qui s'affranchit de l'ensemble des interactions parasites causées par l'environnement de l'échantillon. Ces travaux s'inscrivent dans le cadre d'une collaboration entre le LGEP, laboratoire pionnier dans le développement de certaines mesures électriques locales par AFM, et la PME d'instrumentation CSI. Nous avons dans un premier temps étudié les différentes perturbations affectant la mesure de capacité à l'apex de la pointe-sonde. Puis nous avons élaboré une méthode générale de correction de ces effets, en combinant la mise en œuvre d'une technique de double passage et l'exploitation des informations contenues dans les courbes approche-retrait. Cette méthode a ensuite été validée sur un ensemble d'échantillons de calibration de structure géométrique simple : l'accord entre les valeurs théoriques de capacité calculées par la méthode des éléments finis et les mesures expérimentales s'est avéré excellente sur une gamme de 10 -12 à 10 -16 F. La résolution du dispositif a été estimée à quelques aF. Enfin l'influence sur les valeurs de capacité obtenues des effets de bord, des interactions entre différents éléments conducteurs d'un même échantillon, ou entre l'AFM et l'échantillon, a été discutéeThe electrical measurements with atomic force microscopy (AFM) by conductive tip always are the subject of efforts in research, supported in the current context of the rise of the micro and nanotechnologies. The work carried out during this thesis concerns the development of a new technique of imagery derived from the AFM, intended to visualize the capacitive characteristics of the sampler surface (absolute capacity) on a nanometric scale, by making a measure which suppress the parasitic interactions caused by the environment of the sample. This work falls within the framework of a collaboration between the LGEP, laboratory pioneer in the development of certain local electrical measurements by AFM, and the company of instrumentation CSI. We initially studied the various perturbations assigning the measurement of capacity of the apex of the point-probe. Then we develop a general method of correction of these effects, by combining the implementation of a technique of double passage and the exploitation of the information contained in the curves approach-withdrawal. This method was then validated on a unit of samples of calibration of simple geometrical structures: the agreement between the theoretical values of capacity calculated by the finite element method and the experimental measures were excellent on a range from 10 -12 to 10 -16 F. The resolution of the device was estimated of some aF. Finally the influence of the edge effects on the values of capacity obtained, of the interactions between various conducting elements of the same sample, or between the AFM and the sample, was discussed
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Marion, Antoine. "Dynamiques moléculaires utilisant un champ de force quantique semiempirique : développement et applications à des systèmes d'intérêt biologique." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0169/document.
Анотація:
Ce travail est destiné au développement de méthodes approchées de chimie quantique capables de traiter des systèmes biologiques de grande taille. En particulier, nous réalisons des simulations de dynamique moléculaire dans l'approximation de Born-Oppenheimer, permettant une description quantique de l'Hamiltonien électronique du système dans son entier : SEBOMD (SemiEmpirical Born-Oppenheimer Molecular Dynamics). Notre approche se base sur un Hamiltonien électronique semiempirique (SE). L'une des principales difficultés rencontrées lors d'une simulation SEBOMD de la phase condensée est représentée par le choix de la méthode SE. La plupart des méthodes courantes ne permettant pas une bonne description de certaines interactions fondamentales, nous avons développé une nouvelle approche. Cette méthode, dénommée PM3-PIF3, a été appliquée à l'étude par dynamique moléculaire de molécules organiques dans l'eau. Les résultats obtenus montrent que notre méthode est appropriée pour le traitement de molécules comportant des groupements hydrophobes et/ou hydrophiles en milieu aqueux. L'analyse des propriétés électroniques et vibrationnelles de ces molécules en présence du solvant valide également nos résultats vis-À-Vis d'autres études expérimentales et théoriques présentes dans la littérature. Finalement, nous nous sommes intéressés au processus d'autoprotolyse de l'eau en milieux confinés. Après avoir discuté du choix de l'Hamiltonien SE à utiliser pour cette étude, nous avons caractérisé le transfert de proton dans un agrégat d'eau. Nous avons établi une corrélation entre l'énergie libre associée à la première étape de ce transfert et certaines propriétés physiques collectivesThe present work is devoted to the development of approximate quantum chemistry methods that are suitable to treat biological systems of large size. In particular, we run molecular dynamics under the Born-Oppenheimer approximation, allowing a quantum mechanical description of the electronic Hamiltonian of the full system: SEBOMD (SemiEmpirical Born-Oppenheimer Molecular Dynamics). Our method is based on a semiempirical (SE) electronic Hamiltonian. One of the key issues arising in a condensed phase SEBOMD simulation is represented by the choice of the SE method. Since most of the currently available approaches fail in describing some relevant intermolecular interactions, we developed a new correction of SE Hamiltonians. This method, which we named PM3-PIF3, was applied to study the molecular dynamics of organic molecules in water. The results that we obtained showed that our technique is suitable to treat molecules having hydrophobic and/or hydrophilic groups in an aqueous medium. The analysis of the electronic and vibrational properties of these molecules in the presence of the solvent validates our results with respect to experimental and theoretical studies in the literature. Finally, we investigated the water self-Dissociation process in confined environments. After discussing the choice of the SE Hamiltonian to be used for this purpose, we characterized the proton transfer in a water cluster. We established a correlation between the free energy of the first step of this process and some collective physical properties
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El, Amari Saad. "Développement et caractérisation de générateur optoélectronique d’impulsions de champ électrique nanoseconde et subnanoseconde de forte intensité : application au domaine biomédical." Limoges, 2011. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/e7ead5c7-d917-4027-934b-5cb7b4ff2222/blobholder:0/2011LIMO4052.pdf.
Анотація:
Les travaux présentés dans cette thèse concernent le développement et la caractérisation de sources optoélectroniques dédiées à la génération d’impulsions ultracourtes possédant une forte intensité. Ces systèmes sont destinés en premier lieu à des applications d’électroporation cellulaire. En s’appuyant sur des outils numériques et expérimentaux, les générateurs développés ont permis de générer des impulsions d’une durée de la centaine de picosecondes à quelques dizaines de nanosecondes avec une amplitude supérieure à la dizaine de kV. Afin de pouvoir réaliser des études complètes sur l’effet des champs électromagnétiques sur les cellules biologiques, ces systèmes compactes sont capables d’offrir une grande flexibilité au niveau du nombre, la forme, l’amplitude, la durée et la fréquence de répétition des impulsions généréesThis PhD dissertation presents the development and characterization of picosecond and nanosecond pulse generator dedicated to bioelectrics applications. Based on numerical characterization and experimental tools, generators can produce ultra-short pulses of hundreds of picoseconds to tens of nanoseconds with an intensity greater than the ten kV. In order to achieve comprehensive studies of the effect of electromagnetic fields on biological cells, generators developed are able to offer great flexibility in the number, shape, repetition rate, amplitude and duration of pulses generated
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Wurtz, Grégory. "Développement d'un microscope optique en champ proche utilisant une sonde métallique : application à l'étude de composants de l'optoélectronique et à la mise en évidence de l'effet pointe optique." Troyes, 2000. http://www.theses.fr/2000TROY0003.
Анотація:
La comprehension des mecanismes physiques qui regissent la formation des images snom est l'idee directrice de ce manuscrit. Nous abordons ce probleme dans le cas particulier d'un microscope snom utilisant une sonde diffusante en tungstene travaillant dans le mode afm contact-intermittent. Nous decrivons d'abord les potentialites du microscope que nous avons developpe ainsi que les differentes etapes qui menent a la formation de l'image snom dans le mode vibrant que nous utilisons. Cette partie nous permet egalement de discuter de la dependance du signal optique avec le comportement mecanique de la sonde au cours de l'imagerie. Nous presentons ensuite deux etudes particulieres qui nous ont permis d'etablir la sensibilite de la sonde aux caracteristiques du champ electromagnetique auquel elle est soumise. L'etude de composants de l'optoelectronique en emission fait l'objet de la premiere etude. L'instrumentation optique polyvalente, dont est dote notre microscope, nous a permis d'etudier l'influence de l'amplitude de vibration de la sonde, de la direction de collection du signal optique ainsi que de la frequence de demodulation synchrone sur le contenu de l'image snom. Nous avons ainsi pu definir une configuration experimentale optimale dans la description du mode emis par une diode laser. Dans cette etude, nous avons mis en valeur la capacite de la sonde a se comporter comme un detecteur local de lumiere. La deuxieme etude presente une experience de photopolymerisation sub- qui nous a permis de demontrer la capacite d'une sonde metallique a se comporter comme une source lumineuse locale. Nous utilisons une sonde en tungstene dans les conditions d'exaltation du champ pour photoinduire localement le processus de polymerisation. Nous presentons deux configurations experimentales pour lesquelles une exaltation locale a donne lieu a la creation d'un objet polymere de taille nanometrique et discutons des resultats sous leur aspect optique et physico-chimique.
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Porwal, Vishal Kumar. "Theoretical Tools to Study Solvation in Liquid and Nanoconfined Phases." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0239.
Анотація:
Le confinement à l’échelle moléculaire est l’un des domaines les plus fascinants et les plus complexes en constante évolution. Une fois rationalisées, les conséquences du confinement sur la structure moléculaire et électronique des chromophores peuvent être utilisées pour affiner leurs propriétés optiques et ainsi les exploiter dans le développement de nouvelles technologies. En chimie des matériaux, démêler la nature complexe des phases nanoconfinées peut guider dans la synthèse de nouveaux composés aux propriétés polyvalentes. Ce projet est consacré au développement de stratégies computationnelles ad hoc pour parvenir à une interprétation moléculaire de l’impact de l’environnement sur les propriétés conformationnelles, vibrationnelles et optiques de molécules organiques. En collaboration avec un groupe expérimental, nous avons analysé le comportement d’anions organiques confinés dans des matériaux argileux. En nous focalisant sur l’évolution des bandes carboxylates avec l’augmentation de l’hydratation, nous avons caractérisé les changements des modes de liaison de l’anion avec la surface en utilisant des simulations de dynamique moléculaire classique. La deuxième partie du projet, réalisée avec des collaborateurs italiens, est basée sur une approche intégrée multi-niveaux pour obtenir un champ de force sophistiqué du 2,2’-bipyridine-3,3’-diol. Cette molécule subit un transfert de proton intramoléculaire à l’état excité, et les données expérimentales indiquent une sensibilité de ses propriétés à un environnement nanoconfiné. Notre étude de la surface d’énergie potentielle et du spectre d’absorption dans l’eau par une approche séquentielle classique-quantique a apporté des progrès significatifs sur la caractérisation des équilibres tautomères et sur leur effet sur les propriétés optiques du chromophoreConfinement on a molecular scale is one of the most fascinating and complexfields in continuous progress. Once rationalized, the consequences of confinement on themolecular and electronic structure of chromophores can be used to fine-tune their optical properties and thus exploit them in the development of photochemical technologies. In material chemistry, untangling the complex nature of nanoconfined phases can help provide essential knowledge to fine-tune the synthesis of new compounds with versatile properties. This project is devoted to the development of ad hoc computational strategies to achieve a molecular interpretation of the impact of the environment on the conformational, vibrational, and optical properties of organic molecules. In collaboration with an experimental group, we analyzed the behavior of organic anions confined in the interlayer of clay like materials. Focusing on the evolution of the carboxylate bands with increasing hydration, we characterized the changes in the binding modes of the anion by using classical molecular dynamics simulations. The second part of the project, carried out with Italian collaborators, is based on an integrated multilevel approach providing a sophisticated force field for 2,2’-bipyridine-3,3’-diol. This molecule undergoes excited state intramolecular proton transfer, and experimental data point to a fine sensitivity of its properties to a nanoconfined environment. Our study of the potential energy surface and the absorption spectrum in water using a sequential classical-quantum mechanical approach brought significant progress in the characterization of the tautomeric equilibria and their effect on the optical properties of the chromophore
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Siri, Didier. "Modélisation moléculaire : contribution au développement de deux nouveaux logiciels de calcul de champ de force : application à différentes familles de composés moléculaires." Aix-Marseille 3, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX30019.
Анотація:
De nos jours, la mecanique moleculaire est devenue l'outil privilegie pour l'etude des interactions moleculaires. Afin d'analyser quelle pouvait etre l'influence des parametres et des fonctions intervenant dans les champs de force, nous avons developpe le logiciel struc. Ce programme permet de choisir entre deux champs de force amber et mm2, les parametres correspondants pouvant etre manipules de maniere interactive. La necessite de pouvoir construire et manipuler des molecules sur ecran graphique 3d interactif nous a amenes a developper le programme genmol. Ce dernier autorise la construction de molecules pouvant contenir plusieurs centaines d'atomes. Il presente la specificite de traiter les systemes pi et les problemes conformationnels incluant ceux des macrocycles. Nous avons aborde des differents problemes de la mecanique moleculaire a travers un echantillonnage moleculaire representatif, et montre les voies que nous avons choisies pour les resoudre
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Hoffer, Laurent. "Développement et validation du logiciel S4MPLE : application au docking moléculaire et à l'optimisation de fragments assistée par ordinateur dans le cadre du fragment-based drug design." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00874644.
Анотація:
Cette thèse a pour but de développer le pendant in silico des étapes clés du Fragment-Based Drug Design (FBDD), et ce dans le cadre plus général du développement de l'outil S4MPLE. Le FBDD génère des ligands drug-like à partir de petites molécules (fragments). Après une étape de validation de S4MPLE et de sa fonction d'énergie, un recentrage autour du FBDD est réalisé, à travers le docking puis l'optimisation virtuelle de fragments par growing ou linking (G/L). Cette stratégie reposesur 1) la création d'une chimiothèque focalisée en connectant un ou deux fragment(s) avec des linkers pré-générés, et 2) l'échantillonnage avec S4MPLE des composés chimères dans le site avec des contraintes. Des simulations de G/L plus ou moins ambitieuses (site flexible, ajout de H2O libres) permettent de valider cette approche avec des études rétrospectives basées sur des données expérimentales. La dernière phase de la thèse a consisté à appliquer ce protocole in silico à un projet de l'entreprise.
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Siry, Pierre. "Développement d'un dispositif d'acoustique picoseconde en microscopie optique de champ proche pour l'étude des propriétés élastiques de nano-objets." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066339.
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Bakli, Hind. "Développement d’une plate-forme de microscopie champ proche hyperfréquence par interférométrie." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10007/document.
Анотація:
La microscopie hyperfréquence en champ proche permet de vaincre le critère de Rayleigh grâce à une sonde locale qui alimentée par un signal micro-onde génère des ondes évanescentes confinées à son extrémité. Les limites de résolution ne sont alors plus fixées par la longueur d’onde des signaux hyperfréquences exploités, mais principalement par la géométrie de la sonde. Dans ce type de caractérisation, associant généralement un analyseur de réseaux et une sonde champ proche, la limitation majeure réside dans la faible sensibilité de mesure induite par le contraste d’impédances entre l’analyseur et la sonde. En effet, la grande différence d’impédance entre l’analyseur (50Ω) et les sondes champ proche (quelques k Ω) se traduit par une désadaptation importante qui entrave une bonne qualité de mesure. Dans ce travail de thèse, nous nous proposons donc d’apporter des solutions à cette problématique afin de profiter pleinement des potentialités des techniques de microscopie champ proche hyperfréquence. Dans cet objectif, une méthode interférométrique est alors proposée et formalisée. Nous montrons ainsi que l’exploitation conjointe de méthodes de mesures hyperfréquences, de procédés de microscopie champ proche et de techniques interférométriques doit permettre d’entrevoir des caractérisations à haut pouvoir de résolution spatiale sur une large gamme de fréquences. La démonstration que ces nouveaux outils offrent la possibilité de mesures hyperfréquences vectorielles de type point-à-point, de scanning 1D ou d’imagerie 2D sur des courses centimétriques pour des fréquences allant jusque 20 GHz avec des résolutions spatiales micrométriques est alors faite. En particulier, des applications autour de la caractérisation diélectrique locale sont proposées. Les résultats obtenus montrent que les techniques proposées se situent à l’état de l’art en termes de gamme de fréquence d’opération et de sensibilité de mesureNear-field microwave microscopy overcomes the Rayleigh criterion thanks to a local probe whitch fed by a microwave signal generates evanescent waves confined at its end. The resolution limits are no longer determined by the wavelength of the microwave signals, but mainly by the probe geometry. In this kind of characterization technique based on the association of a network analyzer and a near-field probe, the main limitation is the poor measurement sensitivity related to the impedance contrast between the analyzer and the probe. Indeed, the large difference between the impedances of the analyzer (50Ω) and near field probes (a few kΩ) results in a significant mismatch hampering good measurements. In this PhD thesis, we provide solutions to tackle this problem in order to take full advantage of the potentialities of near-field microwave microscopy techniques. An interferometric method is then introduced and formalized. We show that the association of microwave measurements, near-field microscopy methods and interferometry techniques allow foreseeing microwave characterizations with high spatial resolution over a broad frequency range. We demonstrate that these new tools offer the possibility of microwave measurements of the type point-to-point, 1D scanning or 2D imaging on centimeter ranges up to 20 GHz with micrometric spatial resolutions. In particular, local dielectric characterization - related applications are proposed. The results obtained show that the proposed techniques are at the state of the art in terms of operating frequency range and measurement sensitivity
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Reynaud, Damien. "Développement perturbatif variationnel en théorie des champs." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20216.
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Fazzini, Marina. "Développement de méthodes d'intégration des mesures de champs." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT056H/document.
Анотація:
Les mesures optiques dimensionnelles sont des techniques en plein essor dont la maîtrise et l'exploitation soulèvent encore de nombreuses questions. Pour une meilleure compréhension d'un système de mesure par stéréo-corrélation d'images, des études de caractérisation et d'évaluation de l'erreur de mesure en corrélation à partir d'images synthétiques et en stéréovision à partir d'images réelles ont été réalisées. Les résultats mettent en avant l'influence de plusieurs paramètres : fenêtre de corrélation, déformation et gradient de déformation. La dernière partie de l'étude est consacrée à l'identification de comportements constitutifs à partir des mesures de champs. Deux méthodes sont mises en œuvre : la méthode des champs virtuel pour l'identification des paramètres élastiques d'un matériau et l'identification paramétrique par recalage éléments finis pour le cas des comportements élasto-plastiquesThe optical dimensional measurements are emergent techniques whose control and exploitation still address many questions. For a better understanding of the stereo-correlation measurement systems, studies are made to characterize and assess the digital image correlation measurement error by the way of synthetic images. The stereovision characterization is made using real images. The results highlight the influence of several parameters : subset size, strain and strain gradient. The last part of this study is devoted to the identification of constitutive behaviour law using full-field measurements. Two identification methods are used : the virtual fields method to determine the elastic parameters of a material and the finite element model updating method to identify the elasto-plastic behaviour law
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Bellencontre, Frédéric. "Contributions au développement d'un champ de forces classique pour la spectroscopie vibrationnelle de bio-molécules." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2008. http://www.theses.fr/2008EVRY0005.
Анотація:
Les simulations de dynamique moléculaire sont un outil pertinent pour apporter une compréhension et interprétation fines des expériences de spectroscopie vibrationnelle. Compte tenu de la taille des systèmes bio-moléculaires étudiés expérimentalement, il faut avoir recours à des simulations de dynamique moléculaire classique, c'est-à-dire qui reposent sur des champs de forces classiques. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'un champ de forces classique, spécifiquement dédié aux calculs de spectroscopie infrarouge de bio-molécules. Nous y développons la partie électrostatique de ce champ de forces. La force et l'originalité de ce travail résident d'une part, sur un ajustement des paramètres à partir de dynamiques moléculaires ab initio de type Car-Parrinello, et d'autre part, sur l'utilisation d'un modèle électrostatique de charges variant avec les coordonnées internes moléculaires. Notre méthode est appliquée avec succès sur des polypeptides d'Alanine. Elle permet de reproduire les spectres de référence dans la zone 1000-2000 cm-1 qui correspond aux modes Amide I, II et III, qui sont spécifiquement employés pour caractériser les structures des peptides et protéines. Nous nous limitons à cette zone spectrale dans ce travailMolecular dynamics simulations is the proper tool giving a precise interpretation and comprehension of vibrational spectroscopy experiments. As our interests lie in the vibrational spectroscopy of biomolecules, classical molecular dynamics simulations should be performed, thus relying on empirical classical force fields. This thesis is thus dedicated to the development of a biomolecular classical force field specifically to be used in the context of vibrational infrared spectroscopy. To that end, we have developed an electrostatic model, in which the parameters are fitted from ab initio Car-Parrinello molecular dynamics simulations, which is the strength of the present developments. We have more specifically developed an electrostatic fluctuating charge model in which the charges linearly fluctuate with the molecular internal coordinates. Our method has been applied on Alanine polypeptides, and is shown to reproduce the ab initio reference spectra in the 1000-2000 cm-1 spectral domain which is characteristic of the Amide I, II and III modes of peptides and proteins
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Monard, Gérald. "Réalisation d'un champ de forces hybride classique/quantique : développement, validation et application à la réactivité enzymatique." Nancy 1, 1998. http://www.theses.fr/1998NAN10177.
Анотація:
L’étude de la réactivité enzymatique nécessite l'utilisation d'une méthode décrivant finement le comportement des électrons à l'intérieur du site actif d'une enzyme. La mécanique quantique, seule, ne peut répondre à ce problème de par le cout prohibitif des calculs sur de très gros ensembles moléculaires. La mécanique moléculaire, quant à elle, représente assez mal la rupture ou la création de liaisons et est donc mal adaptée a la description de réactions chimiques. Au cours de nos travaux, nous avons participé au développement d'un nouveau formalisme, le champ auto-cohérent local (LCSF), qui permet de représenter quantiquement le fragment réactif d'un macro-système tout en tenant compte, grâce à la mécanique moléculaire, de l'influence de son environnement. Trois objectifs ont été atteints : - tout d'abord nous avons développé un nouveau champ de forces hybride classique/quantique utilisant le formalisme LSCF afin d'être en mesure d'étudier, par optimisation de géométrie ou par dynamique moléculaire, un système réactif macromoléculaire ; - puis nous avons valide le champ auto-cohérent local ainsi que notre champ de forces hybride classique/quantique sur de petits systèmes de référence ; - enfin nous avons décrit quelques exemples d'applications de ces nouvelles méthodes tels que l'étude de la réactivité des Bêta-lactamases de classe A ou encore le transfert de proton a l'intérieur du site actif de la papaïne. Ainsi les travaux effectués lors de ce doctorat montrent toute la puissance d'une approche mixte mêlant la mécanique quantique et la mécanique classique pour déterminer la réactivité enzymatique.
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Colle, Stéphane. "Modélisation des champs diffus en acoustique urbaine par la théorie des transports : développements théoriques et mise en forme numérique." Le Mans, 2006. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2006/2006LEMA1031.pdf.
Анотація:
Ce travail de thèse a contribué au développement d'un nouveau modèle de propagation des champs diffus en acoustique urbaine, permettant de prendre en compte analytiquement l'ensemble des phénomènes mis enjeu dans la propagation (telle que la réflexion diffuse et, au moins, sur le principe, d'autres phénomènes tels que l'atténuation atmosphérique, les effets micrométéorologiques. . . ). Basé sur une approche énergétique et probabiliste, ce modèle consiste à décomposer l'onde sonore en une somme de particules sonores ou phonons dans le milieu de propagation (i. E. Une rue). La fonction de distribution des phonons suit alors une équation de transport, dont les conditions aux limites font intervenir les coefficients d'absorption et le type de réflexion (spéculaire et/ou diffus) des façades. Si le problème sous sa forme la plus générale, n'admet pas de solution analytique connue, le recours à une approche asymptotique, pour des rues étroites, permet néanmoins d'exprimer la répartition et la décroissance de l'énergie sonore à travers une équation de diffusion. Le problème se réduit alors à la détermination du coefficient de diffusion caractéristique de la rue ainsi qu'au calcul d'un coefficient d'échange modélisant l'absorption par les ouvertures de la rue. Cette approche, initialement développée dans une autre thèse, a été généralisée pour des rues constituées de parois non absorbantes, caractérisées par des lois de réflexion identiques d'une façade à l'autre, de la forme A\w\n, avec n supérieur ou égal à 2. Puis étendue à des lois de réflexion différentes d'une façade à l'autre. Dans ces conditions, les développements analytiques montrent que le coefficient de diffusion de la rue est fonction de la largeur de la rue. De la forme des lois de réflexion et du coefficient d'accommodation des façades, ce dernier coefficient traduisant la part d'énergie réfléchie soit de manière spéculaire. Soit de manière diffuse. Par ailleurs, ce développement montre que dans le cas d'une rue étroite, le processus de diffusion intervient uniquement dans le plan médian de la rue, la densité d'énergie sonore étant uniforme sur une ligne transversale de la rue. Les solutions mathématiques ont été comparées avec succès à des simulations issues d'un code de calcul (SPPS), application directe du modèle particulaire, que nous avons perfectionné dans le cadre de nos travaux. Devant l'impossibilité du développement asymptotique à prendre en compte l'absorption acoustique au niveau des parois, nous avons également proposé une nouvelle approche induisant un amortissement dans le milieu de propagation. Ce développement a été mené à son terme sous forme analytique, mais son utilisation pratique nécessite de recourir à des résolutions numériques d'intégrales. Enfin, nous avons proposé une application numérique du modèle de diffusion à partir d'un logiciel d'éléments finis. Cette approche numérique, utilisant les résultats théoriques du modèle de diffusion, permet de modéliser facilement et rapidement la propagation du son dans des morphologies urbaines variées et complexes, multi-sources, sous certaines conditions d'application que nous avons discutées. Plusieurs exemples sont proposés et montrent l'intérêt général de notre travail pour le développement d'un logiciel simple et rapide permettant de réaliser des prévisions acoustiques dans des configurations urbaines complexesThis work has contributed to the development of a new propagation model of diffuse sound fields in urban acoustics, making it possible to take analytically into account the whole phenomena involved in the propagation (i. E. The diffuse reflection and, at least, on the principle, other phenomena such as the atmospheric attenuation, the micrometeorological effect. . . ). Based on an energetic and probabilistic approach, this model consista in decomposing the sound wave into a sum of sound particles (or phonons) in the propagation medium (i. E. A street). The distribution function of the phonons then follows a transport equation, whose boundary conditions consider the absorption coefficients and the reflection law (specular and/or diffuse) of the façades. In its most general form, the problem does not admit an analytical solution. For narrow streets, the use of an asymptotic approach makes it nevertheless possible to express the distribution and the deerease of sound energy through a diffusion equation. The problem is then reduced to the determination of the diffusion coefficient (function of the street characteristics), and to the calculation of an exchange coefficient modelling the absorption by the openings of the street. This approach, initially developed by Le Pollès, was generalized for streets made up of non-absorbing walls, characterized by A\w\n (n > 2) reflection laws on both sides of the street. Under these conditions, the analytical developments show that the diffusion coefficient depends on the street width, on the reflection laws and on the façades accommodation coefficient. This last coefficient represents the ratio between the specular and diffuse reflection. In addition, this development shows that in the case of a narrow street, the diffusion process only occurs in the median plane of the street, the density of sound energv being uniform on a transverse line of the street. The mathematical solutions were successfully compared to numerical simulations using the SPPS code, which is the direct application of the particles model. Due to the inability of the asymptotic development to take into account the acoustic absorption of the façades, a new approach inducing a damping in the propagation medium was proposed. This development was analytically performed, but its practical use requires numerical resolutions of integrals. Finally a numerical application of the diffusion model was proposed using a finite elements software (and the theoretical results of the above-mentioned diffusion model). This numerical approach makes it possible to model easily and quickly the sound propagation in complex urban areas, in multi-sources environments. Several examples are proposed and show the general interest of our work for the development of a simple and fast software, making it possible to carry out acoustic predictions in complex urban configurations
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Roche, Roland. "Plateforme multifonctionnelle de microscopies à sonde locale sous illumination." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4045/document.
Анотація:
Afin de répondre à des besoins croissants en nano-caractérisation, nous avons développé une plateforme multifonctionnelle combinant des techniques de microscopie optique et de microscopies en champ proche.Au coeur de ce dispositif se trouve l'échantillon. Ceux optiquement semi-transparents en exploiteront au mieux la palette des techniques implémentées. Parmi eux des couches minces (100nm), nanostructurées, de matériaux organiques photovoltaïques.La plateforme permet d'utiliser différentes techniques de microscopies à sonde locale (AFM1, KPFM2, SNOM3, ...) couplées à un microscope optique inversé qui autorise illumination ou imagerie. Versatile, elle peut accueillir des portes-échantillons d'autres techniques développées ou présentes au laboratoire (en particulier les microscopies électroniques à projection, à transmission ou à balayage). Elle est également conçue pour faciliter l'intégration d'autres techniques.Outre le développement de la plateforme, ce manuscrit montre la part importante du travail effectuée pour mettre au point et exploiter une microscopie à sonde de Kelvin (KPFM) à haute résolution sous illumination.Des résultats obtenus sur des matériaux organiques photovoltaïques permettent notamment d'illustrer les excellentes performances de notre plateforme de nano-caractérisation et des techniques associéesTo address the increasing demand on nanomaterials investigation, we developed a cross-characterization platform combining scanning probe microscopies (AFM 1, KPFM 2, SNOM 3, ...) and inverted optical microscopy. The inverted optical microscope, allowing both illumination and imaging, is augmented with near field microscopies such as cited above.The heart of our setup is the sample. Optically semi-transparent samples will best benefit the range of implemented complementary technics, among these samples, nanostructured organic photovoltaic thin (100nm) films. However, the flexible platform is thought to be adaptable to other samples and thus sample-holders used for other characterization techniques existing in the Institute, such as scanning or transmission electron or projection microscopies. The platform is also designed to simplify future extension to other experimental technics.Beyond the platform itself, the manuscript shows the important effort devoted to develop, and take benefit of, a Kelvin probe microscopy under illumination.Results obtained on organic photovoltaic materials demonstrate the possibilities of our original setup and prove its performance to be at state of the art
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Pu, Shiliang. "Développement de méthodes interférométriques pour la caractérisation des champs de particules." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES049.
Анотація:
Cette étude concerne le développement de deux méthodes optiques de caractérisation des écoulements diphasiques : ILIDS (Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing) et la DIH (Digital In-line Holography). Dans le cas de ILIDS, le champ de particules est éclairé par une nappe laser. Les images, volontairement en défaut de mise au point, sont enregistrées par une caméra CCD. Nous avons montré qu'il était possible d'accéder à la distribution des diamètres et des vitesses des particules dans une section bidimensionnelle au moyen d'un équipement classique de PIV (Particle Image Velocimetry). Dans le cas de DIH, le champ de particules est éclairé par un faisceau laser. La figure de diffraction est enregistrée par un CCD et les images sont restituées numériquement. L'influence de la fonction de fenêtrage a été étudiée. Les résultats expérimentaux montrent que l'on peut accéder à la taille et à la position tridimensionnelle des particules dans un volumeWe have studied two optical methods for particle field characterization: ILIDS (Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing) and DIH (Digital In-line Holography). In the case of ILIDS, the particle field is illuminated by a laser sheet and the defocused images are recorded by a CCD camera. We have developed an image processing method. We show that the particle diameter and velocity distribution in a plane can be measured by using a common PIV (Particle Image Velocimetry) system. In DIH case, the particle field is illuminated by a laser beam and the in-line diffraction pattern is directly recorded by a CCD camera. Then, the 3D volume can be numerically reconstructed. We have firstly studied the influence of windowing function. Then, we have developed an image processing method which can give particle 3D location and diameter from the reconstructed image. The experimental tests shows that the two techniques can give reliable results for two-phase flows measurement
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Miglioretti, Federico. "Développement d'un modèle avancé multi-champs pour l'étude de profil d'aile intelligent." Thesis, Paris 10, 2013. http://www.theses.fr/2013PA100054/document.
Анотація:
Dans le domaine de l’aéronautique, l’acception ‘shape morphing’ a été utilisée pour identifier ces avions qui subissent certaine modifications géométrique pour améliorer leur adaptation au différents profils de missions. Différemment de la solution classique, celle ‘shape morphing’ exige : une distribution d’actionnement avec une densité de puissance élevée, une mécanisation des structures, des revêtements souples, et le développement des loi de contrôle. Dans ce scénario, un modèle capable reconnaitre l'insertion de capteur et d'actionneur de nouvelle génération, et capable de réduire au minimum le coût du calcul devient très intéressant. Ce travail essaye d'affronter deux aspects différents du problème. Dans la première partie, la question suivante a été exploitée: pour un problème donné, géométrie, chargement, etc. .. condition aux limites, quel est le modèle le plus précis en terme de résultats, fidélité et avec le plus réduit coût de calcul? Deux approches différentes ont été utilisées pour donner une réponse. Le diagramme de la « Théorie Meilleur Plate (RTPB) » a été dessiné. Avec cet instrument il est possible, pour un problème donné, d'identifier les modèles ayants les meilleurs temps de calcul et une bonne fidélité des résultats. Dans la deuxième partie de la thèse un modèle avancé mono dimensionnel et multi domaine en éléments fini est présenté. Le modèle est capable de capturer l'insertion d'éléments piézo-électriques dans l'aile composite. Il a été développé à partir de la formulation Carrera unifiée et à partir de l'équation de comportement électro-mécanique. Une comparaison avec la bibliographie actuelle a été fait afin de valider les résultatsIn the field of aeronautics, shape morphing has been used to identify those aircraft that un-dergo certain geometrical changes to enhance or adapt to their mission profile. Different formthe classical solution the shape morphing required: distributed high-power density actuation, structural mechanization, flexible skins, and control law development. In these scenario, model able to capture the insertion of new generation sensor and actuator, and able to minimize the computational cost become very interesting. These work try to affront two different aspect of the problem. In the first part the following question has been exploited: for a given problem, geometry, loading, boundary condition etc... which is the most accurate model in term of results fidelity with the lowest computational cost? Two different approaches have been used to give an answer. The Best Plate Theory Diagram (BPTD) has been drawn. Trough the BPTD it is possible, for a given problem, to identify those models with the lowest computational time and a good results fidelity. An advanced mono-dimensional multi-field FEM model is presented in the second part of the thesis. The model is able to capture the insertion of piezo-electric elements in composite wing. It has been developed starting from the Carrera Unified Formulation and from the electro-mechanical constitutive equation. Comparison with the bibliography have be done in order to validate the results
Nel campo dell’aeronautica il termine shape morphing identifica quei velivoli in grado di apportare determinati cambiamenti geometrici al fine di adattarsi a diversi profili di missione. Diversamente dalle soluzioni convenzionali la progettazione di velivoli shape morphing richiede : un’attuazione distribuita, uno skin flessibile in grado di pemettere le deformazioni e delle leggi di controllo. Divengono quindi di notevole interesse modelli in grado di cogliere l’inserzione di attuatori e sensori di nuova generazione all’interno dell’ala, e di esibire al contempo un basto costo computazionale. Nel lavoro presentato in questa tesi vengono trattati entrabi gli aspetti. Nella prima parte si è andati a dare una risposta alla segunete domanda: per un dato problema, geometria, condizioni di carico, etc..., qual è il modello più accurato, in termini di fedeltà dei risultati, che presenta il minor costo computazionale? Il problema è stato affrontato attraverso due differenti approcci, che hanno portato alla creazione della "Best Plate Theory Curve", attraverso la quale è possibile, per un dato problema, identificare il modello più idoneo in termini di fedeltà dei risultati e di costo computazionale. Nella seconda parte del lavoro viene presentato un modello mono-dimensionale multi-campo avanzato in grado di cogliere l’inserzione di elementi piezo-elettrici in ali in materiale composito. Questo elemento è stato viluppato partendo dalla Carrera Unified Formulation e dalle equazioni costitutive elettromeccaniche. Sono state effettuate poi delle validazioni attraverso confronti con la bibliografia
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Pouzancre, Agnès. "Développement des résidus d'ordre supérieur." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20208.
Анотація:
On se donne un fibre vectoriel holomorphe e au dessus d'une variete holomorphe v et r actions sur le fibre. Par action, on entenend la donnee d'un champ de vecteurs holomorphe sur v et d'un endomorphise c-lineaire du module des sections lisses du fibre preservant la structure holomorphe et satisfaisant a une relation de derivation. On commence par definir des classes caracteristiques d'ordre r relatives a ces actions coincidant, lorsque r=1, avec les polynomes de chern du fibre et, lorsque r=2, avec les classes secondaires definies par d. Lehmann. Ces classes s'annulent lorsque les r champs de vecteurs sont lineairement independants. Cette propriete nous permet, alors, de definir des residus d'ordre r. On demontre, ensuite, une relation entre les classes caracteristiques d'ordre r et les classes caracteristiques residuelles d'ordre r-1. Dans un deuxieme temps, on evalue les classes caracteristiques residuelles d'ordre r : on obtient des residus d'ordre r. Enfin, on donne quelques exemples de calcul de ces residus.
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Fournier, Nicolas. "Développement de méthodes optiques pour la mesure de champs cinématiques sur des structures." Saint-Etienne, 1998. http://www.theses.fr/1998STET4022.
Анотація:
Ce document concerne le developpement de méthodes optiques de champ. Le but était la recherche de nouvelles applications de techniques de champ basées sur l'optique. Tout d'abord, une méthode de détection de défauts géométriques de forme de surface sur des pièces réfléchissantes a été mise au point. Cette application est purement industrielle et des études ont été menées sur des échantillons de type feuils de peinture automobile, pièces de carrosserie automobile, tôle brutes en sortie de laminoir ou vitrages. Un prototype industriel est actuellement a l'essai. La deuxième application concerne l'analyse de vibrations par une technique optique appelée espi qui permet de mesurer le déplacement hors plan d'un objet sous test. Elle a été effectuée au sein du groupe fibres optiques de l'université heriot watt d'edimbourg - ecosse. Un montage d'espi particulièrement original a été reconstruit avec lequel la vibration de plaques minces anisotropes a pu être analysee. La technique permet d'obtenir non seulement l'amplitude de vibration de l'objet sous test mais également la phase de vibration de tous les points par rapport a un point de référence. De plus, le couplage de ce dispositif a un vibrometre a fibre optiques permet d'étendre ses capacités. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude sont utilises pour la dernière application qui concerne la caractérisation mécanique des composites. Les rigidités de flexion des trois plaques en carbone/époxyde précédemment étudiées sont déterminées. Une approche mécanique originale permet d'utiliser directement les résultats expérimentaux afin de calculer les caractéristiques mécaniques des échantillons. Les rigidités de flexion des plaques déterminées à partir des champs de flèches mesures par la technique espi sont comparées à celles déterminées grâce a une technique appelée deflectometrie qui mesure les champs de pentes a la surface des échantillons. Une comparaison complète des deux techniques est réalisée.
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Rojatkar, Ashish. "Développement d'une méthodologie pour l'évaluation de l'exposition réelle des personnes aux champs électromagnétiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC028/document.
Анотація:
Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif l’étude des conditions nécessaires pour évaluer l'exposition radio fréquence (RF) due aux téléphones mobiles dans un scenario d’utilisation réelle et le développement d’une méthodologie permettant de prédire et de comparer les téléphones mobiles en fonction de leurs expositions RF réelles. Les téléphones mobiles sont caractérisés par leur débit d'absorption spécifique (DAS) et leur performance en émission et en réception (over-the-air, OTA). En utilisant le DAS et la puissance totale rayonnée (PTR), un indice d'exposition appelée l'indice SAROTA a été proposé précédemment afin de prévoir l'exposition réelle des téléphones mobiles. L’indice SAROTA sert ainsi de métrique permettant de comparer les téléphones mobiles. Afin de déterminer expérimentalement l’exposition réelle aux RF, plusieurs téléphones avec des modifications logicielles permettant d’enregistrer les paramètres du réseau, sont utilisés pour l’étude qui est menée comme suit : (a) caractérisation des outils et des ressources disponibles pour effectuer des mesures ciblées, (b) identification des ressources radio et des paramètres importants pour effectuer ces mesures, (c) étude de la mise en œuvre effective du mécanisme de contrôle de puissance observé dans un réseau mobile réel pour différents niveaux et de qualités du signal reçus, (d) étude de la corrélation entre la performance OTA des téléphones mobiles et l’étendue effective du contrôle de puissance appliquée par le réseau, (e) comparaison entre la valeur réelle de l’exposition et la valeur prédite en utilisant l’indice SAROTA. Comme les défis logistiques et techniques sont plus difficiles à surmonter pour les mesures dans un environnement multi-trajets extérieur, les expériences ont été limitées à des environnements intérieurs pour assurer une meilleure répétabilité des mesures. Lors d’une première phase de l’étude, la stabilité de l’environnement intérieur a été évaluée. Lors d’une deuxième phase, l’influence de la main sur le DAS et la PTR des téléphones mobiles ainsi que sur l’évaluation de l’exposition réelle prédite par l’indice SAROTA a été étudiée. Lors d’une troisième phase, un ensemble de téléphones mobiles identiques ont été modifiés et des mesures effectuées pour vérifier que l’indice SAROTA permet bien de prédire l’exposition réelle des personnesThe work presented in the thesis is directed towards addressing the requirement for determining the radio frequency (RF) exposure due to mobile phones under typical usage/ real-life scenarios and also to develop a method to predict and compare mobile phones for their real-life RF exposure. The mobile phones are characterized for their specific absorption rate (SAR) and for transmit and receive performance given by the over-the-air (OTA) characterization. Using the SAR and the total radiated power (TRP) characterization, an exposure index referred to as the SAROTA index was previously proposed to predict the real-life exposure due to mobile phones which would also serve as a metric to compare individual phones. In order to experimentally determine the real-life RF exposure, various software modified phones (SMP) are utilized for the study. These phones contain an embedded software capable of recording the network parameters. The study is undertaken in the following order: (a) Characterization of the available tools and resources for performing targeted measurements/experiments, (b) identifying the important radio resource parameters and metrics to perform the targeted measurements, (c) investigation of the actual implementation of the power control mechanism in a live network for various received signal level and received quality environments, (d) investigating the correlation of the over-the-air performance of the mobile phones and the extent of actual power control realization, (e) comparing the actual exposure and the real-life exposure as predicted by the SAROTA index. Based on the logistical and technical challenges encountered, the experiments were restricted to indoor environments to enable repeatability. During the first phase of the study, the stability of the indoor environment was evaluated. During the second phase, the influence of hand phantom on the SAR and TRP of the mobile phones and the capability of the SAROTA index to predict the exposure was investigated. Further developing on the insights from the hand phantom experiments, in the third phase, a set of identical software modified phones were externally modified to alter the TRP performance and the methodology to determine the real-life exposure and also verify the capability of the SAROTA index to predict the exposure levels was investigated. The experiments demonstrate that the SAROTA index is capable of predicting the real-life exposure and comparing the mobile phones
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Adolphe, Xavier. "Contribution au développement de la méthode électrodiffusionnelle : "nouveaux capteurs et exemples d'applications"." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2273.
Анотація:
Cette thèse a été réalisée dans le cadre des programmes européens COST F2 " Electrochemical Flow Measurements " et COST P6 " MagnetoFluidDynamics ". Ce sujet pluridisciplinaire porte sur l'étude des phénomènes convectifs aux voisinages de l'interface solide/liquide par la méthode électrodiffusionnelle (couplage des phénomènes hydro/thermo/électrochimiques). Sur le plan de la métrologie un nouveau type de capteurs électrodiffusionnels (" screen-printed electrodes ") a été étudié et mis au point. Un accent particulier a été porté sur l'étalonnage des capteurs vis-à-vis des mesures du frottement pariétal local et des caractéristiques statistiques de la turbulence dans la sous-couche visqueuse. Cela a permis d'obtenir des données expérimentales fiables pour la caractérisation fine du mélange d'un scalaire passif près de la paroi. Les mesures expérimentales effectuées dans un canal plan ont été confrontées avec les simulations numériques directes (DNS), dont les résultats sont très prometteurs. Une démarche vers le développement d'une nouvelle méthode de diagnostics des écoulements basée sur les mesures du temps de transfert des espèces électroactives entre deux électrodes a été proposée. Sur le plan du contrôle des transferts interfaciaux deux types d'actionneurs ont été étudiés : l'influence d'un champ magnétique (les forces de Lorentz) et l'influence des tensioactifs. Les méthodes développées ont été utilisées pour trois applications industrielles: -la modélisation (logiciel FLUENT) des processus galvaniques dans un bain d'étamage (collaboration contractuelle avec la Société PEM (" Protection Electrolytique des Métaux "); - l'étude de la croissance des biofilms (12ème CPER, programme " Eaux " en collaboration avec la société " Concorde Chimie ") ; - l'utilisation de l'impédancemètrie pour les simulations du comportement des batteries Lithium-Ion en collaboration avec la société SAFTThe dissertation has been realized within the framework of European programmes COST F2 " Electrochemical Flow Measurements " and COST P6 " MagnetoFluidDynamics ". This multidisciplinary topic deals with the studies of convective transfer phenomena near solid/liquid interfaces (coupling of hydro/thermo/electrochemical phenomena). The new type of electrodiffusional sensors (" screen-printed electrodes ") have been studied and adapted for practical applications. Special attention has been paid to the calibration of electrochemical probes with respect to local wall shear stress measurements as well as to the measurements of the statistical characteristics of the turbulence within the viscous sublayer. This allows us to obtain reliable data for the fine characterisation of the near wall turbulent mixing of a passive scalar. The results of experimental measurements in a plane channel are in a good agreement with the results of direct numerical simulations (DNS). A new method of electrochemical flow diagnostic based on the measurements of the delay time have been proposed and studied. Two types of control of the interfacial transfer phenomena have been studied : electromagnetic actions (influence of the Lorentz forces) and surfactants. The methods developed have been used for three industrial applications : - modelling (software FLUENT) of the galvanic processes (contact collaboration with the company PEM: " Protection Electrolytique des Métaux "); -study of biofilms growth (12th CPER, program "WATER" in collaboration with the company " Concorde Chimie "); - simulation of Lithium-Ion behaviour by using electrochemical impedance spectroscopy (in collaboration with the company " SAFT ")
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Nistea, Ioana Theodora. "Développement des techniques optiques et acoustiques de mesure de champs orientées vers la vibroacoustique." Phd thesis, INSA de Rouen, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585533.
Анотація:
L'utilisation des techniques de mesure optiques impose un choix, souvent difficile, entre la résolution temporelle et la résolution spatiale. L'interferométrie Speckle (IS) fournit des mesures des champs d'amplitudes de vibration de grande résolution spatiale, mais la résolution temporelle des mesures est réduite par les cadences d'acquisition des détecteurs. La thèse est dédiée au développement d'un système interférométrique adapté à la mesure des vibrations et des phénomènes dynamiques des structures, basé sur les principes de l'IS, mais ayant une résolution temporelle accrue. Le système a été testé à des cadences de plus de 26000 images/s pour les cas suivants : sollicitation harmonique mono-fréquence ou par une forme d'onde arbitraire ; sollicitation dynamique par une séquence d'échelons de force ; choc mécanique. Les essais ont démontré que le système est capable de dépasser les systèmes classiques d'IS à laser continu en ce qui concerne la mesure des phénomènes dynamiques.
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Nistea, Ioana Theodora. "Développement des techniques optiques et acoustiques de mesure de champs orientées vers la vibroacoustique." Electronic Thesis or Diss., Rouen, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAM0025.
Анотація:
L'utilisation des techniques de mesure optiques impose un choix, souvent difficile, entre la résolution temporelle et la résolution spatiale. L'interferométrie Speckle (IS) fournit des mesures des champs d'amplitudes de vibration de grande résolution spatiale, mais la résolution temporelle des mesures est réduite par les cadences d'acquisition des détecteurs. La thèse est dédiée au développement d'un système interférométrique adapté à la mesure des vibrations et des phénomènes dynamiques des structures, basé sur les principes de l'IS, mais ayant une résolution temporelle accrue. Le système a été testé à des cadences de plus de 26000 images/s pour les cas suivants : sollicitation harmonique mono-fréquence ou par une forme d'onde arbitraire ; sollicitation dynamique par une séquence d'échelons de force ; choc mécanique. Les essais ont démontré que le système est capable de dépasser les systèmes classiques d'IS à laser continu en ce qui concerne la mesure des phénomènes dynamiquesThe use of optical measurement techniques requires a choice, often difficult, between temporal resolution and spatial resolution. Speckle interferometry (IS) provides high spatial resolution maps of vibration amplitudes, but the temporal resolution of measurements is reduced, due to the low acquisition rates of detectors. The thesis is dedicated to the development of an interferometric system that is able to measure dynamic phenomena with superior temporal resolution. The system was tested at acquisition rates exceeding 26,000 frames/s, for the following cases: harmonic excitation; arbitrary excitation; dynamic loading by a staircase signal and mechanical shock. The tests showed that the system is able to overcome conventional systems of continuous wave SI with respect to the measurement of dynamic phenomena
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Bronchart, Quentin. "Développement de méthodes de champs de phase quantitatives et applications à la précipitation homogène dans les alliages binaires." Cergy-Pontoise, 2006. http://biblioweb.u-cergy.fr/theses/06CERG0302.pdf.
Анотація:
Nous développons ici des méthodes de Champ de Phase quantitatives sur les échelles de temps et d’espace. Le but est de prédire à l’échelle mésoscopique les évolutions microstructurales liées à la précipitation homogène dans un alliage binaire faiblement sursaturé. Tout d’abord, nous présentons les fondements statistiques des approches purement phénoménologiques. Dans ce cadre, nous considérons deux cas distincts. Premièrement, nous calibrons une équation d’évolution stochastique du type Allen-Cahn sur une dynamique Monte Carlo. Deuxièmement, nous calibrons une équation d’évolution stochastique du type Cahn-Hilliard sur des données expérimentales définissant un alliage donné. Ensuite, nous abandonnons l’approche phénoménologique et présentons une procédure de moyenne locale permettant d’obtenir, à partir d’une cinétique définie à l’échelle atomique, une formulation nouvelle des méthodes de champ phase et de leurs ingrédients: densité d’énergie libre, mobilités, terme stochastiqueIn this study, quantitative phase field modelings are developped. The quantitative aspect concerns the time and space scales. The aim is to predict at the mesoscale the microstructural evolutions of a homogeneous precipitation in a weakly supersaturated binary alloy. In a first part, the statistical basements of the phenomenological approaches are presented. In this phenomonological framework, we analyse two different cases. First, we calibrate the stochastic equation of evolution of the Allen-Cahn type on a Monte Carlo kinetic. Second, we calibrate the stochastic equation of evolution of the Cahn-Hilliard type on some experimental data that characterize the considered alloy. Finally, the purely phenomenological approach is abandoned and we present a coarse-graining procedure which allows to obtain, starting from a kinetic model defined at the atomic scale, a new formulation for the phase field modeling and its ingredients: density of free energy, mobilities, stochastic terms
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Lecouturier, Florence. "Contribution au développement des champs magnétiques pulsés très intenses : R & D des conducteurs renforcés." Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0027.
Анотація:
Ce memoire concerne le developpement de fils conducteurs renforces pour les bobines de champs magnetiques pulses (cmp) intenses de longue duree, refroidies dans l'azote liquide. Les bobines conventionnelles, celles a distribution de densite de courant optimisee et celles a distribution de renforcement interne optimisee sont les trois types de bobinage qui permettent d'obtenir les cmp. Elles sont decrites rapidement et justifient la r&d des fils renforces. Deux familles de conducteurs ont ete developpees et etudiees: * les conducteurs macrocomposites a base de cuivre et d'acier inoxydable dont les proprietes dependent lineairement des caracteristiques intrinseques des materiaux et de leur fraction volumique. Ils permettraient d'atteindre 60 et 70 teslas dans une bobine conventionnelle. * les conducteurs nanocomposites, ou des filaments continus de niobium sont inseres dans une matrice de cuivre, dont les proprietes dependent fortement de la dimension des brins de niobium. Au cours de l'elaboration par etirage a froid, le niobium massif s'est transforme en whiskers. Les interfaces fibre/matrice sont coherentes et relaxees. Leurs proprietes sont modelisees en fonction de la taille des constituants. L'extrapolation de ces modeles montre qu'il sera possible d'obtenir les fils renforces necessaires a la construction d'une bobine conventionnelle 100 t
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Gaudard, Eric. "Développement d'outils pour l'analyse de champs aéroacoustiques à l'origine du bruit dans un habitacle automobile." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066717.
Анотація:
Cette étude a pour objet le développement d’outils d’analyse de champs aéroacoustiques. L’intérêt d’un tel travail est d’améliorer la compréhension des phénomènes physiques à l’origine du bruit aéroacoustique perçu dans un habitacle automobile. Une méthode de suivi d’onde basée sur une analyse de sensibilité est tout d’abord présentée et appliquée dans différentes configurations. Les intérêts et les limites de cet outil sont précisés. Ensuite, trois méthodes de décomposition sont étudiées : la Transformée de Fourier Discrète, la Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres et la Décomposition en Modes Dynamiques. Une première étude des signaux synthétiques permet d’analyser la sensibilité des différentes méthodes à différents paramètres tels que la fréquence, l’énergie, et la quantité de bruit des signaux analysés. Ensuite, elles sont chacune utilisées pour analyser des champs aéroacoustiques associés à des physiques différentes rencontrées en aéroacoustique automobile tels que le montant de baie, la couche limite se développant sur la vitre, et le sillage d’un rétroviseur. Ces différents champs sont issus de simulations numériques et de méthodes de synthèse. Le manuscrit conclut alors quant aux intérêts que présente chacune des méthodes de décomposition étudiéeThis study aims to develop analysis tools for aeroacoustic fields. The interest of such a work is to improve the understanding of physical phenomena at the origin of aeroacoustic noise perceived in an automotive vehicle. A wave tracking method based on a sensitivity analysis is presented and applied in various configurations. The interests and limitations of this tool are specified. Then three decomposition methods are considered: Discrete Fourier Transform, Proper Orthogonal Decomposition and Dynamic Mode Decomposition. First, the study of synthetic signals is used to analyze the sensitivity of different methods to different parameters such as frequency, energy, and the amount of noise of analyzed signals. Then they are used to analyze aeroacoustic fields associated with physical phenomena encountered in automotive aeroacoustics such as the A-pillar, the boundary layer developing on the glass, and the wake of a mirror. These fields are obtained with numerical simulations and synthesis methods. The manuscript then concludes on the interests of each decomposition methods for aeroacoustic
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Boisclair, Julien. "Développement d'un concept de compensation statique magnétique pour une articulation robotique." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26442.
Анотація:
L’équilibrage statique d’un manipulateur robotique apporte plusieurs avantages. Ceux-ci comprennent notamment : une diminution des efforts d’actionnement dans un contexte statique, l’augmentation de la charge utile, une commande simplifiée et un robot plus sécuritaire dans un contexte d’interaction avec un humain. Incorporer une telle technologie à un manipulateur existant est donc souhaitable. Par contre, les techniques actuelles ne permettent pas l’intégration facile d’une compensation statique. Pour répondre à cette problématique, une nouvelle technique d’équilibrage est développée dans ce mémoire. Le concept présenté se base sur l’interaction entre des champs magnétiques pour produire un couple. En utilisant des cylindres d’Halbach imbriqués, un couple sinusoïdal théorique correspondant parfaitement à une charge gravitationnelle est obtenu. Cette technique est générale et peut être adaptée à différents contextes. Dans ce mémoire, la géométrie est optimisée dans le but de maximiser le couple produit et la compacité du prototype. Les aimants résultants sont assez complexes. Cela dit, dans un concept pratique, ils peuvent être segmentés afin de simplifier leur fabrication et leur intégration. Afin de démontrer qu’une compensation statique magnétique est une solution viable, un prototype est intégré à un robot industriel existant. Les résultats obtenus prouvent que le module de compensation statique développé réduit significativement le couple d’actionnement requis et ils justifient la poursuite des travaux dans ce domaine.
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Chopinet, Louise. "Effets des champs électriques pulsés milli et nanosecondes sur cellules et tissus." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2171/.
Анотація:
L'électroperméabilisation est une technique permettant, entre autre, l'entrée de molécules cytotoxiques dans les tumeurs. Elle consiste en la perméabilisation transitoire de la membrane plasmique suite à l'application de champs électriques pulsés. Certaines conditions électriques permettent le transfert de gène, ouvrant le champ d'application de la technique à la thérapie génique. Cette thèse s'est intéressée à étudier les effets des champs électriques sur cellules et tissus, dans le cas de l'électro-transfert de gène. En effet, la compréhension mécanistique de ce transfert est indispensable à l'optimisation de la technique pour les futures applications cliniques. Dans ce contexte, nous nous sommes attachés à étudier les 3 barrières rencontrées par le gène lors de son transfert, à savoir la complexité de l'environnement multicellulaire au niveau du tissu, la membrane plasmique et l'enveloppe nucléaire au niveau de la cellule. I) L'efficacité de l'electrotransfer de gène a été étudié sur le modèle de tumeur in vitro/ex vivo dit sphéroïde. Dans un premier temps ce modèle a été validé pour l'étude de l'électrotransfection et dans un deuxième temps les raisons de l'absence d'efficacité en structure tissulaire ont été mises en évidence et l'optimisation de la technique a été amorcée. Ii) Une deuxième partie a été dédiée à l'étude nano-mécanique des cellules à l'échelle de la membrane plasmique par microscopie à force atomique. La microscopie à force atomique a été utilisée afin d'imager et mesurer par spectroscopie de force l'effet de l'électroperméabilisation sur la membrane plasmique. Nous avons imagé la perturbation membranaire et mesuré une diminution d'élasticité membranaire suivant l'application des champs électriques. Ce phénomène a été relié aux effets secondaires de l'électroperméabilisation affectant l'actine corticale. Iii) Une dernière partie s'est intéressée aux effets des nanopulses. Ces impulsions très courtes (ns) et intenses (plusieurs kV/cm) représentent la nouvelle génération d'impulsions, dont les effets sont encore peu décrits, mais pourraient permettre une déstabilisation spécifique de l'enveloppe des organelles. L'impact de ses impulsions nanosecondes sur la membrane ont été analysée par Patch-Clamp pour déterminer l'implication du cytosquelette d'actine dans la forme des nanopores créés. Dans un deuxième temps leur impact sur l'enveloppe nucléaire a été étudié, dans le but de déterminer d'éventuels effets néfastes sur le fonctionnement cellulaire, et la potentielle augmentation de transfection résultant d'une déstabilisation de la deuxième barrière rencontré par le gène lors de son transfert. Il est montré que l'actine ne joue pas de rôle dans la formation des nanopores, et que les impulsions nanosecondes ne permettent pas d'augmenter l'efficacité de transfection. En conclusion ces travaux ont apporté de nouveaux éléments dans la compréhension du mécanisme d'électroporation et des barrières au transfert de gène. Des protocoles, modèles, et outils ont été mis en place et sont aujourd'hui validés et disponibles pour une investigation poussée des effets des champs électriques sur le vivantElectropermeabilization is a physical technique first developed to transfer cytotoxic drugs in tumor. It consists in the transient permeabilization of the plasma membrane following electric field application. In specific electric conditions using long pulses of several milliseconds, the membrane destabilization can allow transferring plasmid DNA into the cell, thus allowing the development of gene therapy. For now, one clinical trial has been published using gene eletro-transfer and several others are ongoing. However the efficiency of the technique remains low compared to other transfer methods. This thesis gets interested in how pulsed electric fields affect cell membranes, in the concrete situation of gene transfer by electroporation. The comprehension of electro-gene transfer process need to be well understood in order to optimize it. In this context, we focus on the 3 barriers that DNA is confronted to during its transfer: first at the cell level: plasma membrane and nuclear envelope, second at the tissue level: the complexity of a multicellular environment. I) We first studied the efficiency of gene transfer on multicellular spheroid model. This work allowed the validation of this model for electro-transfection study, and the further optimization of the technique by raising some of the failures encountered in gene transfer in tissue. Ii) The second part of the work has been dedicated to study plasma membrane destabilization due to electroporation by Atomic Force Microscopy. We used both innovating imaging modes and spectroscopy modes to analyze the effects on living cells, which resulted in the measurement of a decrease in elasticity, linked to side effects of electric fields on actin cytoskeleton destabilization. Iii) The last part has been dedicated to the effects of nanopulses (nsEP) on both plasma membrane and the second barrier encountered by gene during its transfer, namely nuclear envelope. The effects of these very short (ns) and intense (several kV/cm) pulses have been indeed shown to affect both cell membrane and internal envelope (organelles ones). We first study their effect on membrane using patch-clamp to discriminate in the implication of actin cytoskeleton in nanopores formation. We secondly aimed to study how these nanopulses affect the special structure that is nuclear envelope during gene transfer, for validating their potential use on humans, and their possible role in optimization for gene transfer. P-clamp study revealed that actin is not involved in nanopores formation, and gene transfer one that nsEP do not affect positively transfection efficiency. Altogether this thesis brings new insights in electropermeabilization mecanisms understanding and barriers for gene transfer in tissue. Methods, models and tools have been set and validated. They are now usable for investigating electric field effect on living organisms
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Moulart, Raphaël. "Développement et mise en oeuvre d'une méthode de mesure de champs de déformation à l'échelle micrométrique." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003212.
Анотація:
Ce travail de thèse présente la mise au point d'une méthodologie de mesure de champs de déformations planes à l'échelle micrométrique. La mesure cinématique est faite par une méthode de grille qui analyse les déformations d'un réseau périodique attaché à la surface à étudier. Les grilles ont été réalisées par photolithographie interférentielle directe. Pour l'observation et la numérisation des réseaux, le choix s'est porté sur la microscopie interférométrique en lumière blanche qui donne accès à la topographie 3D de la surface d'intérêt. Une étude de bruit à permis d'optimiser la réalisation des réseaux pour l'application mécanique auxquels ils étaient destinés. Par ailleurs, l'application de déplacements de corps rigide a permis de mettre en évidence un problème de corrélation spatiale de ce bruit qui ne pouvait être ignoré. Ainsi, et en apportant un soin particulier sur la réalisation expérimentale des essais mécaniques, la résolution en déformation obtenue est de l'ordre de 1 à 2×10−3 pour une résolution spatiale d'environ 20 μm. Une première application concernant l'étude des déformations élasto-plastiques d'un acier ferritique a permis de valider la présente méthode, de l'étendre à l'étude de régions d'intérêt de plus grandes tailles et d'en souligner les points forts mais aussi les limites.
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Moulard, Raphaël. "DÉVELOPPEMENT ET MISE EN OEUVRE D'UNE MÉTHODE DE MESURE DE CHAMPS DE DÉFORMATION À L'ÉCHELLE MICROMÉTRIQUE." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00351685.
Анотація:
Ce travail de thèse présente la mise au point d'une méthodologie de mesure de champs de déformations planes à l'échelle micrométrique. La mesure cinématique est faite par une méthode de grille qui analyse les déformations d'un réseau périodique attaché à la surface à étudier. Les grilles ont été réalisées par photolithographie interférentielle directe. Pour l'observation et la numérisation des réseaux, le choix s'est porté sur la microscopie interférométrique en lumière blanche qui donne accès à la topographie 3D de la surface d'intérêt. Une étude de bruit à permis d'optimiser la réalisation des réseaux pour l'application mécanique auxquels ils étaient destinés. Par ailleurs, l'application de déplacements de corps rigide a permis de mettre en évidence un problème de corrélation spatiale de ce bruit qui ne pouvait être ignoré. Ainsi, et en apportant un soin particulier sur la réalisation expérimentale des essais mécaniques, la résolution en déformation obtenue est de l'ordre de 1 à 2×10-3 pour une résolution spatiale d'environ 20 µm. Une première application concernant l'étude des déformations élasto-plastiques d'un acier ferritique a permis de valider la présente méthode, de l'étendre à l'étude de régions d'intérêt de plus grandes tailles et d'en souligner les points forts mais aussi les limites.
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Chartier, Matthieu. "Développement et applications d’un outil bio-informatique pour la détection de similarités de champs d’interaction moléculaire." Thèse, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/8893.
Анотація:
Résumé : Les méthodes de détection de similarités de sites de liaison servent entre autres à la prédiction de fonction et à la prédiction de cibles croisées. Ces méthodes peuvent aider à prévenir les effets secondaires, suggérer le repositionnement de médicament existants, identifier des cibles polypharmacologiques et des remplacements bio-isostériques. La plupart des méthodes utilisent des représentations basées sur les atomes, même si les champs d’interaction moléculaire (MIFs) représentent plus directement ce qui cherche à être identifié.
Nous avons développé une méthode bio-informatique, IsoMif, qui détecte les similarités de MIF entre différents sites de liaisons et qui ne nécessite aucun alignement de séquence ou de structure. Sa performance a été comparée à d’autres méthodes avec des bancs d’essais, ce qui n’a jamais été fait pour une méthode basée sur les MIFs. IsoMif performe mieux en moyenne et est plus robuste. Nous avons noté des limites intrinsèques à la méthodologie et d’autres qui proviennent de la nature. L’impact de choix de conception sur la performance est discuté.
Nous avons développé une interface en ligne qui permet la détection de similarités entre une protéine et différents ensembles de MIFs précalculés ou à des MIFs choisis par l’utilisateur. Des sessions PyMOL peuvent être téléchargées afin de visualiser les similarités identifiées pour différentes interactions intermoléculaires.
Nous avons appliqué IsoMif pour identifier des cibles croisées potentielles de drogues lors d’une analyse à large échelle (5,6 millions de comparaisons). Des simulations d’arrimage moléculaire ont également été effectuées pour les prédictions significatives. L’objectif est de générer des hypothèses de repositionnement et de mécanismes d’effets secondaires observés. Plusieurs exemples sont présentés à cet égard.Abstract : Methods that detect binding site similarities between proteins serve for the prediction of function and the identification of potential off-targets. These methods can help prevent side-effects, suggest drug repurposing and polypharmacological strategies and suggest bioisosteric replacements. Most methods use atom-based representations despite the fact that molecular interaction fields (MIFs) represents more closely the nature of what is meant to be identified. We developped a computational algorithm, IsoMif, that detects MIF similarities between binding sites. We benchmark IsoMif to other methods which has not been previously done for a MIF-based method. IsoMif performed best in average and more consistently accross datasets. We highlight limitations intrinsic to the methodology or to nature. The impact of design choices on performance is discussed. We built a freely available web interface that allows the detection of similarities between a protein and pre-calculated MIFs or user defined MIFs. PyMOL sessions can be downloaded to visualize similarities for the different intermolecular interactions. IsoMif was applied for a large-scale analysis (5,6 millions of comparisons) to predict offtargets of drugs. Docking simulations of the drugs in the binding site of their top hits were performed. The primary objective is to generate hypotheses that can be further investigated and validated regarding drug repurposing opportunities and side-effect mechanisms.
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Nacitas, Mylène. "Contribution au développement de méthodes de contrôle non destructif et de caractérisation de matériaux par interférométrie microondes associée à la thermographie infrarouge." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0051.
Анотація:
La methode emir (electromagnetique-infrarouge) developpee a l'onera depuis 1988 est nee de l'association du controle non destructif par les methodes thermographiques et hyperfrequences. Emir ne permettait jusqu'alors que le cnd qualitatif (detection de defauts) de materiaux absorbants. Le travail presente ici a permis une amelioration de cette methode, en permettant l'acces a la caracterisation (determination de la permittivite) du materiau teste. Son originalite reside dans l'utilisation d'une interferometrie microondes associee a l'emploi de films detecteurs photothermiques et d'une technique de demodulation synchrone: un systeme d'interferences d'ondes planes stationnaires est cree entre deux antennes d'emission et visualise a l'aide du film photothermique, sensible au carre du module du champ microonde et traduisant ce dernier par son echauffement. Celui ci est alors detecte par une camera infrarouge et permet de faire une cartographie de l'intensite du champ microondes. L'introduction d'un echantillon dans ce systeme d'interferences provoque une variation de temperature du film photothermique decoulant d'une variation de l'intensite du champ electromagnetique. Il est alors possible d'en deduire les cartes de module et de phase du champ, liees a la presence du materiau teste. Ces cartes permettent de visualiser les defauts dans des materiaux semi-transparents aux microondes et de caracteriser la permittivite de ces derniers. Une etude du comportement electromagnetique et thermique du film a permis de comprendre les phenomenes se produisant au niveau de ce dernier et d'optimiser leurs caracteristiques intrinseques, et l'utilisation de champs electromagnetiques modules a permis a l'aide d'une detection synchrone, de s'affranchir des phenomenes thermiques parasites rendant les images thermiques peu fideles au champ electromagnetique. Cette technique temps reel et mobile (mesures sur sites) a de nombreux avantages, comme la facilite des mesures, la resolution spatiale de la thermographie, une large bande passante de mesure, le maintien d'une bonne dynamique de mesure et la possibilite de faire une cartographie des permittivites de materiaux de grandes dimensions
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Merabti, Karim. "Yellow Fluorescent Protein : étude du π stacking : élaboration d'un modèle du déclin de fluorescence". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS264/document.
Анотація:
Le cadre général de cette thèse est une étude théorique par chimie quantique et dynamique moléculaire de la relation entre la structure et la fluorescence des protéines fluorescentes, en particulier, de la protéine fluorescente jaune (YFP). Dans cette protéine l'énergie de transition électronique est réduite par rapport à celle de la protéine fluorescente verte (GFP) en raison de l'empilement π entre le chromophore (la partie qui peut absorber et émetre de la lumiere visible au cœur de la protéine) et une tyrosine. Cet effet constitue la base de son utilité au laboratoire (transfert d'énergie par résonance «FRET» avec d’autres protéines). Ce travail comporte deux parties. D’une part, nous avons cherché à déterminer si un champ de force classique (ff99 de la suite AMBER) permet de représenter l’effet de π -stacking sur la dynamique à l’état excité. Pour cela nous avons effectué une série de calculs CASPT2 sur une grille de points. La conclusion est que la différence entre les surfaces d’énergie d’interaction résultant du champ de force et des calculs de chimie quantique CASPT2 ne semblent pas déterminante pour les propriétés de fluorescences.D’autre part, nous avons utilisé un modèle développé dans le groupe ThéoSim pour décrire le déclin à partir d’une série de dynamique (300ns) utilisant un champ de force classique. Cette méthode conduit à déterminer des paramètres en principe transférables d’une protéine fluorescente à une autre. Nous avons comparé la GFP et l’YFP. Cette approche ouvre la voie à une méthode rapide pour des propriétés de fluorescences pour de nouvelles protéines fluorescentes. Une prochaine étape serait d'améliorée la description du déclin radiatif utilisée dans ce modèleThe general framework of this PhD is a theoretical study by quantum chemistry and molecular dynamics of the relationship between the structure and the fluorescence properties of fluorescent proteins, particulary, of the yellow fluorescent protein (YFP). In this protein, the electron transition energy is reduced with respect to that of the green fluorescent protein (GFP) as a result of a π stacking between the chromophore (the part that absorbs and emits visible light in the protein) and a tyrosine . This effect is the basis of the usefulness of YFP in the laboratory (resonance energy transfer "FRET" with other proteins).This study has two parts. First, we have tried to determine if a classical force field (ff99 of the AMBER suite) can represent the effect of π stacking on the dynamics in the excited state. For this goal, we performed a series of CASPT2 calculations on a grid of points. The conclusion is that the difference between the interaction energy surfaces resulting from the force field and the CASPT2 calculations does not seem decisive for the fluorescence properties. Second, we used a model developed in the ThéoSim group to extract the fluorescence decay time from a series of dynamics (300ns) using a classical force field. This method leads to the determination of parameters in principle transferable across fluorescent protein. We compared GFP and YFP. This approach opens the way to a fast method for determining fluorescence properties for new fluorescent proteins. A next step would be to improve the description of radiative decay used in this model
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Rida, Fatima. "Tester la conjecture de Curie-de Gennes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAV061/document.
Анотація:
“La vie ne produit pas de corps symétrique”L. Pasteur. Briser la symétrie-miroir est un sujet fascinant qui revêt un rôle crucial en physique, en chimie et en biologie.Le but ultime de cette étude est de démontrer expérimentalement la conjecture de Curie de-Gennes. Cette hypothèse a été proposée pour la première fois par P. Curie 1894 et plus tard développée par De-Gennes. Elle indique qu’il est possible de générer une dissymétrie (excès énantiomérique (e.e.)) en soumettant un mélange racémique à l'influence combinée de champs magnétique et électrique colinéaires. Une telle influence modifie la cinétique du système : selon l'orientation relative des champs magnétique et électrique, l'un des énantiomères est formé plus rapidement que l'autre en raison d’une énergie d'activation inférieure (Ea). Une telle influence a été ultérieurement appelée « faussement chirale » par Barron. Pour démontrer expérimentalement cette conjecture, deux expériences différentes ont été développées :1) La cristallisation énantiosélective d'un réseau de coordination chiral sous des influences physiques externes (champ magnétique ou force de rotation) par diffusion lente. Un petit e.e. est supposé être créé puis amplifié par la croissance des cristaux à l'interface solvant/vapeur d'éthanol. Dans cette expérience, nous avons constaté que la démonstration de conjecture de Curie de Gennes est difficile à atteindre en raison de la forte dispersion de la moyenne des valeurs du e.e. obtenues et de la faiblesse de l'effet attendu.2) La création d'un e.e. dans un atropisomère racémique d’un cristal liquide à base de biphényle en appliquant des champs magnétique et électrique (anti) parallèles. Un arrangement supramoléculaire hélicoïdal des molécules de biphényles dans la phase nématique augmentera le signal lié à la présence d’un e.e. à un niveau mesurable. Au cours de cette seconde expérience, nous avons observé expérimentalement un e.e des dérivés à base de biphényle induit par une combinaison (anti)parallèle de champs magnétique et électrique. Cet excès dépend linéairement du produit des champs magnétique et électrique et l’ordre de grandeur des résultats observés expérimentalement correspond aux estimations théoriques. Compte tenu des résultats obtenus, sous réserve d’ultimes vérifications, cette expérience constitue une démonstration expérimentale convaincante de la conjecture Curie de-Gennes“La vie ne produit pas de corps symétrique” L. Pasteur Mirror symmetry breaking is an ever-fascinating topic that plays a crucial role in physics, chemistry, and biology. The ultimate goal of this study is to demonstrate experimentally the so-called Curie de-Gennes conjecture. It was proposed for the first time by P. Curie (1894) and later developed by de-Gennes. It stipulates that it is possible to generate dissymmetry (enantiomeric excess (e.e.)) by submitting a racemic mixture to the combined influence of collinear magnetic and electric fields. Such influence modifies the kinetics of the system: depending on the relative orientation of the magnetic and electric fields, one of the enantiomers is formed faster than the other because of a lower activation energy (Ea),. This influence was later named by Barron as « falsely chiral ». To demonstrate this conjecture, two different experiments were developed:1) The enantioselective crystallization of a chiral metal-organic framework under external physical influence (magnetic field or rotation force) by slow diffusion. The small e.e. is expected to be created and amplified by crystal growth at the interface aqueous solution / ethanol-saturated vapors. In this experiment, we have found that the Curie de-Gennes conjecture demonstration is difficult to achieve due to high dispersion of the average of the observed e.e. and the weakness of the expected effect. 2) Creating an e.e. in a racemic atropisomeric biphenyl based liquid crystal by applying (anti)parallel magnetic and electric fields. The helical twisting power of biphenyls molecules in the nematic phase will enhance the dichroic signal related to the expected e.e. to a measurable level. During this second experiment we have experimentally observed an e.e. in biphenyl-based nematic liquid crystals induced by (anti)parallel combination of magnetic and electric fields. This excess was linearly dependent on the product of magnetic and electric fields and, within one order of magnitude, its absolute value corresponds to the theoretical estimation. Ultimate checks shall confirm that these results constitute a convincing experimental demonstration of the Curie de Gennes conjecture
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Afandé, Messan. "Étude et développement d'une pince robotique à trois doigts, à retour de force, avec optimisation de la force de saisie." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1992. http://depot-e.uqtr.ca/5311/1/000598129.pdf.
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Mege, Fabrice. "AFM à contact résonant : développement et modélisation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618676.
Анотація:
Avec l'intégration de circuits intégrés de plus en plus denses, le besoin d'outils de caractérisation adaptés à ces échelles se fait ressentir. Identifier et analyser les problèmes de fiabilité survenant dans ces structures à des dimensions inférieures à 100 nm demande la mise au point d'instruments innovants. Ce travail de thèse a consisté dans un premier temps à développer un appareil à champs proches sensible aux propriétés mécaniques de surface, et dans un second temps à analyser les résultats expérimentaux en s'appuyant sur des approches analytiques et/ou numériques. Désigné sous le nom de microscope à force atomique à résonance de contact (CR-AFM), cet appareil est sensible à la rigidité effective de films minces sur substrat, ce qui lui permet de cartographier la rigidité mécanique de films minces. Nous avons mené un important travail de développement instrumental afin d'obtenir des résultats expérimentaux répétables et fiables, condition indispensable à une analyse quantitative. Puis nous avons utilisé le CR-AFM sur divers échantillons : empilements modèles (films de silice sur silicium, avec épaisseurs variables de silice), films de silice avec porosité variable, structures damascènes d'interconnexion cuivre,... Des images traduisant les variations d'élasticité de surface ont ainsi pu être construites. Pour quantifier ces variations, nous avons analysé nos résultats à l'aide de différents modèles (approches analytiques et numériques). Des simulations par éléments finis ont été réalisées pour étayer ces résultats.
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Ferré, Nicolas. "Développements de la méthode LSCF "ab initio" et d'un champ de forces hydride QM/MM/Madelung pour l'étude de la réactivité dans les zéolithes." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0170_FERRE.pdf.
Анотація:
La compréhension de la réactivité chimique catalysée par les zéolithes nécessite des modèles théoriques qui tiennent compte de leurs caractéristiques : taille, périodicité, défauts chimiques, sites acides. Un modèle hybride mécanique quantique / mécanique moléculaire est proposé : le centre réactionnel est traité par la mécanique quantique, l'environnement proche par un champ de forces classique, le tout ressent le potentiel de Madelung du reste du solide. Les points marquants de ce modèle sont : développement théorique de la méthode Local Self Consistent Field ab initio ; couplage avec un champ de forces classique et paramétrage du champ de forces QM/MM ; développement d'un opérateur d'interaction électrostatique. Cette méthode a été testée et validée sur divers systèmes chimiques (petites molécules, protéines, zéolithes). Nous avons également calculé des potentiels d'ionisation d'électrons de coeur avec une grande précisionThe understanding of the chemical reactivity catalyzed by zeolites needs theoretical models that take account of their features: size, periodicity, chemical defects, acidic sites. A quantum mechanis/molecular mechanics hybrid model is proposed: the reaction center is treated with quantum mechanics, the close environment is represented by a classical force-field, these two parts interacting with the Madelung potential of the rest of the solid. The major features are: theoretical development of the ab initio Local Self Consistent Field method ; the coupling with a classical force-field and the parameterization of the QM/MM force-field ; the development of an electrostatic operator. This method was checked and validated on various chemical systems (little molecules, proteins, zeolites). We also calculated core electron ionization potentials with a great accuracy
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Bélanger, Mathieu. "Études des fonctions de corrélation en théorie conforme des champs : transformation intégrale du développement en produit d'opérateurs." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38112.
Анотація:
Les fonctions de corrélation en théorie conforme des champs peuvent être décrites par un développement en produit d'opérateurs. Celui-ci contient l'entièreté des informations nécessaires pour caractériser ces théories. Ceci a donné naissance aux équations de type bootstrap. Quelques résultats numériques ont démontré l'ecacité de cette méthode, mais aucun résultat théorique n'est en mesure de valider ceux-ci. De récents résultats ont permis d'inverser les développements en produit d'opérateurs an d'obtenir une forme analytique des données conformes. Ces relations nécessitent toutefois la forme complète des fonctions de corrélation. Celles-ci ne sont généralement pas connues ce qui rend ces relations peu utiles. Nous proposons ici une transformation intégrale du développement en produit d'opérateurs utilisant les relations d'inversion. Cette relation permet d'obtenir une forme reliant les données conformes des différents canaux. Dans le cas de quatre champs scalaires identiques, cette relation peut être utilisée en récurrence en deux et quatre dimensions. Ceci pourrait permettre de valider les résultats connus en plus de prédire de nouveaux modèles.Correlation functions in conformal eld theory can be expressed with the help of the operator product expansion. The latter contains all the necessary information to characterize those theories. This expansion has given rise to the bootstrap equations. The bootstrap program has led to interesting numerical results but analytic equivalents have yet to be found. Some recent results introduced the inversion formula to the operator product expansion which allows one to nd the conformal data for the correlation function. Those relations need the complete form of the correlation function which are not usually known. This renders those inversion formulas hard to use for the bootstrap program. Here, we propose an integral transformation of the operator product expansion that uses the inversion formula. This gives us a way to relate the conformal data of the different crossing symmetry channels. In the case of four identical scalar elds, this relation can be used as a recurrence relation in two and four dimensions. This might validate known results and also nd some new systems.
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Yusifli, Elmar. "Développement d'une instrumentation embarquée pour le contrôle de dermes équivalents en culture." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD020.
Анотація:
La peau est un organe capable de se régénérer et de cicatriser. Elle constitue la première barrière de protection de notre organisme contre les agressions physico-chimiques extérieures. Depuis plusieurs décennies des recherches ont été menées pour maîtriser la culture du derme pour plusieurs applications telles que la greffe des grands brulés. L’aspect technologique de ce domaine a fait l’objet de plusieurs travaux. Dans les années 2000, l'équipe de notre laboratoire a proposé la méthode de culture du derme associée à des microsystèmes en silicium. C’est l’unique méthode actuelle qui permet la mesure des forces isométrique du derme équivalent lors de sa culture.Dans une première étude, nous avons proposé des nouvelles méthodes de mesure des forces isométriques qui s’exercent dans des peaux reconstruites en culture entre deux lames de silicium afin de fabriquer un bio-dispositif miniaturisé à faible coût. Ainsi, les dimensions optimales ont été calculées et des nouvelles lames ont été fabriquées. L’optimisation que nous avons retenue est relative à l’amélioration de la sensibilité de la mesure des forces. Afin de quantifier le fléchissement de lames due aux forces isométriques appliquées par le derme en culture, nous avons opté pour la mesure des déplacements des lames sous l’effets des forces isométriques, à l’aide d’ondes acoustiques de surface (SAW). Ce choix se justifie par la simplicité de l’intégration des transducteurs interdigités qui génèrent les ondes acoustiques, de la possibilité d’utiliser une interrogation sans fils et la réalisation physique de l’intercorrélation des ondes générées.A l’aide de simulation nous avons identifié les déformations des ondes et les écarts de fréquence qu’elles provoquent. En effet, la dissymétrie de la courbe d’intercorrélation des signaux transmis et reçus, par les transducteurs interdigités, est intiment liée à l’écart de fréquence de l’onde reçue. Nous avons démontré que le fléchissement engendre bien la dissymétrie dans l’axe du temps qui peut être mesurée plus précisément dans les limites d‘échantillonnage. Deux démonstrateurs sont modélisés et fabriqués dans la salle blanche afin de valider l’instrumentation et le principe de transduction d’un signal chirpé avec une onde acoustique de surface. Les résultats obtenus montrent que la méthode de mesure à l’aide d’une onde acoustique nous permet de faire de mesure de force mais dans une gamme d’intensité plus élevée que celle attendue. Par la suite, nous avons étudié la méthode de mesure de forces par les capteurs à base de piézorésistances. Sachant que la technique est basée sur la variation de résistivité du matériau déformé, nous avons décidé de replacer les grilles de lame prévue pour l’accrochage du derme en culture par le matériau piézorésistif implanté sur les micro poutres. Afin d’améliorer la résolution de détection de faibles forces une série de calcul et de simulations de la position et les dimensions du matériau piézorésistif et des micropoutres sont effectués et présentés. Une autre étude que nous avons menée en parallèle concerne le développement d’une instrumentation embarquée permettant de suivre la croissance du derme en culture basé sur un système de vision. Vu les conditions strictes de notre cahier de charges qui exigeait la portabilité et l’autonomie de système final, nous avons prévu le développement d’un système de vision embarqué basé sur un module de caméra et une carte FPGA. La caméra à haute définition montée sur le système de boite de culture finale avec un objectif permet de prendre des images de fluorescences des cellules en cultureThe skin is an organ which can regenerate and heal. It is the first shield of protection of our body against external physico-chemical aggression. For several decades, researches have been conducted to control the dermis culture for several applications such as grafting large burns. The technological aspect of this area has been the subject of several works. In the 2000s, the team of our laboratory proposed the dermis culture method associated with silicon microsystems. This is the only current method that allows the measurement of isometric forces of the equivalent dermis during its culture.In a first stage of study, in order to produce a miniaturized and low-cost bio-device, we proposed new methods to measure isometric forces in reconstructed skins in culture between two silicon beams. Thus, the optimal dimensions were calculated and new beams were fabricated. The chosen optimization is related to improve the sensitivity of the force measurement. To quantify the deflection of the beams due to the isometric forces applied by the dermis in culture, we opted for the measurement of the displacements of the beams under the influence of the isometric forces by using surface acoustic waves (SAW). This choice is justified by the simplicity of the integration of the interdigital transducers (IDT) that generate the SAW, the possibility of using a wireless interrogation and the physical realization of the cross-correlation of the generated waves.Using simulation, we have identified the frequency deviations caused by wave deformations. Indeed, the dissymmetry of the cross-correlation curve of the signals generated and received by IDT is closely related to the frequency deviation of the received wave. We have evidenced that the beam deflection generates the dissymmetry in the time axis which can be measured more precisely within the limits of sampling. Two demonstrators were designed and manufactured in the clean room to validate the instrumentation and the principle of transducing a chirped signal with a SAW. The obtained results show that the proposed SAW-based force measuring method allows us to measure force, but in a higher intensity range than expected. Subsequently, we studied the method of force measurement by piezoresistors. Considering that the technique is based on the variation of resistivity of the deformed material, we decided to replace the silicon grids provided for the attachment of the dermis in culture by the piezoresistive material implanted on the silicon micro-beams. To improve the low-resolution detection, a series of calculations and simulations of the positions and the dimensions of the piezoresistive material and the micro-beams have been carried out and presented. Another study that we conducted in parallel concerns the development of an on-board instrumentation to monitor the growth of the dermis in culture based on a vision system. Considering of the strict conditions of our specifications that required the portability and autonomy of the final system, we developed an embedded vision system based on a camera module and a FPGA card. The high definition camera mounted on the system of final culture box with a lens allows to take fluorescence images of cells in culture
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Kollimada, Aiyappa Somanna. "Study of the factors regulating traction force production by cells." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY050.
Анотація:
La production de forces mécaniques est impliquée dans de nombreux processus physiologiques incluant la morphogénèse, la migration, la division ou encore la différentiation. Tous ces évènements requièrent une régulation précise de la magnitude des forces et de leur distribution spatiale à l’échelle de la cellule et du tissu. Bien que la production de ces forces au niveau moléculaire repose sur l’interaction complexe d’un petit nombre de protéines bien identifiées, la régulation de ces forces aussi bien que leur mécanisme de transmission à l’échelle de la cellule entière demeure encore mal compris. D’autre part, prédire la magnitude des forces exercées par les cellules sur leur matrice extracellulaire ou leur variation s’avère impossible, en particulier à cause de la difficulté à caractériser précisément comment la composition des réseaux intracellulaires d’acto-myosine et celle des adhésions est reliée de manière individuelle ou combinée, à ces dernières. Dans ce contexte, l’objectif de ma thèse a été d’investiguer comment des paramètres biologiques clés sont impliqués précisément dans les processus de génération des forces et leur régulation.La première partie de mon étude s’est portée sur l’effet de la progression dans le cycle cellulaire sur l’hétérogénéité des forces développées par les cellules. J’y ai ainsi démontré que le statut des cellules dans le cycle cellulaire, bien qu’ayant un impact majeur sur la magnitude des forces exercées par les cellules, n’impactait pas la variation des forces intercellulaires. J’ai par la suite examiné la possibilité qu’une partie des efforts contractiles internes/sub-cellulaires soit dissipée au lieu d’être transmise aux ancrages cellulaires en étudiant l’interconnexion entre la dynamique de l’actine et les forces de traction. L’analyse du renouvellement dynamique de l’actine dans les fibres de stress a ainsi montré que bien que le turnover de l’actine variait en relation avec les modulations de forces, ces variations n’étaient pas suffisamment significatives pour expliquer l’hétérogénéité des forces mesurées entre les cellules. Pour finir, j’ai conduit une étude dédiée à la caractérisation de la composition biochimique du réseau d’actine et des adhésions en relation avec la force exercée et transmise par les cellules. Pour se faire, j’ai tout d’abord implémenté la technique classique de TFM en y incorporant une étape intermédiaire d’immunomarquage afin de pouvoir suivre simultanément les forces exercées par les cellules ainsi que leur composition biochimique. Cet essai a ensuite été appliqué à la caractérisation du lien entre le contenu intracellulaire de plusieurs protéines du cytosquelette d’actomyosine et des adhésions, seules ou combinées entre elles, avec la force. Ces travaux ont tout d’abord démontré que le contenu en vinculine, mesuré à l’échelle de la cellule entière, et l’aire des adhésions, constituaient de bons prédicteurs des forces cellulaires. J’ai par ailleurs pu montrer que l’actine et la myosine exhibaient quant à elles des déviations plus larges dans leur relation linéaire avec l’énergie mécanique des cellules, et représentaient ainsi des prédicteurs moins directs des forces. Au contraire, les données obtenues suggèrent que c’est leur composition relative dans la cellule qui détermine la magnitude des forces exercées par les cellules. J’ai enfin pu mettre en évidence que la quantité d’alpha-actinine cellulaire seule ne corrélait pas du tout avec les forces, mais que sa quantité relative par rapport à l’actine jouait un rôle clé pour réguler la production des forces.En conclusion, ces résultats ont permis d’identifier la composition biochimique des adhésions, ainsi que le contenu relatif des moteurs moléculaires et crosslinkers par rapport à l’actine comme des paramètres essentiels de la régulation de la production des forcesMechanical forces are involved in many physiological processes including morphogenesis, migration, division and differentiation. All these events involve a tight regulation of both the magnitude and spatial distribution of the contractile forces at the cell and tissue-level. Although we know that at the molecular level, the regulation of force production and transmission relies on the complex interplay between a well-conserved set of proteins of the cytoskeleton, we still do not have a comprehensive understanding of the mechanisms supporting force generation at the entire cell level. In addition, the magnitude of the traction forces exerted by cells on their underlying extracellular matrix in culture and as such the cell to cell variation of theses forces remain difficult to predict, largely because of the difficulty to characterize precisely how molecular components forming the actomyosin and adhesion networks, individually or via their specific interplay, are related to the force magnitude exerted by these cells. In this context, the aim of my PhD project was to investigate how key biological parameters are precisely related to force generation and regulation process.The first part of my study thereby focused on looking into the effect of the progression of the cell cycle on cell to cell heterogeneity in traction forces. I demonstrated that although the cell cycle status of the cells had a major impact on the magnitude of forces exerted by cells, it was not impacting the overall cell to cell variability in the traction force exerted. I also examined next the possibility that some internal/subcellular contractile efforts could be dissipated instead of being transmitted to cell anchorages by looking at the interplay between actin dynamics and traction forces. The analysis of actin turnover in stress fibers showed that although variations in strain energies were associated to variations in actin dynamics, they were not significant enough to explain the large cell to cell heterogeneities measured in traction force. Finally, I conducted a study dedicated to the characterization of the biochemical composition of the actomyosin network and adhesion pattern of cells in relationship with the force generated and transmitted by cells. To that end, I implemented the standard TFM assay in order to introduce an intermediate labeling step allowing for simultaneous measurement of traction forces and intracellular protein contents. This assay was then used to characterize the content of molecules of the actomyosin cytoskeleton and of the adhesions, either alone or in combination, and force. This work first demonstrated that the vinculin content measured at the level of the entire cell and the area of the focal adhesions, represented good predictors of force. I then showed that actin and myosin displayed broader deviations in their linear relationship to the strain energies, and thus appeared as less reliable predictors of force. Instead, my data suggested that their relative cellular amount plays a key role in setting the magnitude of force exerted by cells. I finally demonstrated that although the alpha-actinin content was not correlated at all with force magnitude, the relative amount of alpha-actinin as compared to actin content was of key importance to regulate force production.In conclusion, these results identified the biochemical contant of focal adhesion and the relative amounts of molecular motors and crosslinkers per actin as key parameters involved in setting the magnitude of force exerted by cells and thereby shed new light on the mechanisms supporting force generation at the entire cell level
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Roussel, Guillaume. "Développement et évaluation de nouvelles méthodes de classification spatiale-spectrale d’images hyperspectrales." Thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://www.theses.fr/2012ESAE0020/document.
Анотація:
L'imagerie hyperspectrale, grâce à un nombre élevé de bandes spectrales très fines et contigües, est capable d'associer àchaque pixel d'une image une signature spectrale caractéristique du comportement réflectif du matériau ou du mélange dematériaux présents dans ce pixel. La plupart des algorithmes de classification tirent profit de cette grande profusiond'information spectrale mais exploitent très peu l'information contextuelle existant entre les pixels appartenant à un mêmevoisinage. L'objectif de cette thèse est de réaliser de nouveaux algorithmes utilisant simultanément les informations spectraleet spatiale à des fins de classification et d'étudier la complémentarité de ces deux types d'information dans divers contextes.Dans cette optique nous avons développé trois scénarios de classification sensiblement différents, chacun étant adapté à untype d'application particulier.Nous avons tout d'abord développé un procédé d'extraction puis de classification vectorielle d'un ensemble de caractéristiquesspectrales et spatiales. Les caractéristiques spectrales sont extraites au moyen de méthodes visant à réduire la dimension desimages hyperspectrales tout en conservant une majorité de l'information utile. Les caractéristiques spatiales sont quant àelles produites par l'intermédiaire d'outils de caractérisation de la texture (matrices de co-occurrence et spectres de texture)ou de la forme (profils morphologiques). Nous nous sommes ensuite intéressés à la modélisation markovienne et avonsentrepris d'adapter un algorithme de classification de type Conditional Random Field à un contexte hyperspectral. Notretroisième et dernière approche s'appuie sur une segmentation préalable de l'image afin de réaliser une classification parzones et non plus par pixels.L'information spectrale pure permet de regrouper efficacement des pixels présentant des signatures spectrales similaires etsuffit généralement dans le cadre de problèmes de classification ne faisant intervenir que des classes sémantiquement trèsprécises, liées à un unique type de matériau. Les classes plus générales (utilisées par exemple pour des applicationsd'aménagement des sols) se composent en revanche de plusieurs matériaux parfois communs à plusieurs classes et agencésselon des motifs qui se répètent. Caractérisables à la fois spatialement et spectralement, ces classes sont susceptibles d'êtreplus complètement décrites par une utilisation simultanée de ces deux types d'information. Pour conclure cette étude, nousavons effectué une comparaison des trois méthodes d'intégration de l'information spatiale au processus de classification selonles trois critères sont la précision de classification, la complexité algorithmique et la robustesseThanks to a high number of thin and contiguous spectral bands, the hyperpectral imagery can associate to each pixel of animage a spectral signature representing the reflective behaviour of the materials composing the pixel. Most of theclassification algorithms use this great amount of spectral information without noticing the contextual information betweenthe pixels that belong to the same neighborhood. This study aims to realize new algorithms using simultaneously the spectraland spatial informations in order to classify hyperspectral images, and to study their complementarity in several contexts. Forthis purpose, we have developped three different classification scenarios, each one adapted to a particular type of application.The first scenario consists in a vectorial classification processus. Several spectral and spatial characteristics are extracted andmerged in order to form a unique data set, which is classified using a Support Vector Machine method or a Gaussian MixingModel algorithm. The spectral characteristics are extracted using dimension reduction method, such as PCA or MNF, while thespatial characteristics are extracted using textural characterization tools (co-occurrence matrices and texture spectra) ormorphological tools (morphological profiles). For the second scenario, we adapted a Conditional Random Field algorithm tothe hyperspectral context. Finally, the last scenario is an area-wise classification algorithm relying on a textural segmentationmethod as a pre-processing step.The spectral information is generally sufficient to deal with semantically simple classes, linked to a unique type of material.Complex classes (such as ground amenagment classes) are composed of several materials which potentially belong to morethan one class. Those classes can be characterized both spectrally and spatially, which means that they can be morecompletly described using both spectral and spatial informations. To conclude this study, we compared the threespectral/spatial classification scenarios using three criterions : classification accuracy, algorithmic complexity and strength
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Youkharibache, Philippe. "Systèmes de coordonnées dans l'étude des vibrations moléculaires : détermination ab-inito des champs de force : confrontation expérimentale et transférabilité." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066322.
Анотація:
Définition rigoureuse du repère d’Eckart et démonstration de l'isomorphisme des espaces internes associés aux membres d'une série isotopique : l'un d'entre eux fournit une interprétation physique des coordonnées de Wilson et permet l'affinement du champ de forces commun à une série. Obtention de forces ab initio réalistes en utilisant des facteurs d'échelle aux diverses coordonnées de symétrie locale et transférables entre groupes de même géométrie. Optimisation pour la série éthylène, butadiène, méthylène-imine, éthylidène-imine, n-méthyl-méthylène-imine n-méthyl-éthylène-imine, allylène-imine; transfert pour la construction des champs de forces des ions tétraméthyl-méthylène- et -allylène-iminium, et attribution des modes de vibrations.
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Youkharibache, Philippe. "Systèmes de coordonnées dans l'étude des vibrations moléculaires détermination ab-initio des champs de force, confrontation expérimentale et transférabilité /." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37601984z.
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Chedevergne, Fany. "Baropodomètre écologique : développement d'un chausson à semelle instrumentée pour l'analyse de la marche." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2024.
Анотація:
L'analyse des pressions plantaires est un procédé auquel les praticiens recourent de plus en plus pour observer les troubles de l'équilibre et de la marche de leur patient. Qualifier et quantifier l'appui du pied au sol permet de juger de la santé du système neuro-musculaire, d'établir un diagnostic médical, de réaliser un suivi, mais aussi de prévenir de futurs traumatismes. Les outils d'acquisition des pressions plantaires, ou baropodomètres, sont multiples et variés mais leur fonctionnalité ne répond pas complètement au besoin médical. Peu d'entre eux permettent l'observation de la marche pieds nus et aucun ne la permet de façon reproductible sur de nombreux pas consécutifs. C'est pourquoi, cette étude porte sur un nouvel outil baropodométrique préalablement mis au point dans notre laboratoire: un chausson équipé de capteurs de force. Un premier prototype est d'abord analysé, testé et caractérisé et se révèle n'être adapté qu'à une utilisation clinique avec des individus sains. Après plusieurs améliorations mécatroniques, un nouveau prototype est proposé pour l'analyse de la marche de tout individu quelle que soit sa pathologie. Le traitement des données est également développé à l'intention du praticien pour lui permettre une analyse aisée et rapide de la marche grâce à un système d'affichage graphique précis. Les premières applications cliniques montrent que l'outil est encore perfectible quant à sa précision de mesure. Cependant, l'évolution de la répartition des pressions plantaires est clairement indiquée au cours du temps. L'outil est utilisable aussi bien en milieu clinique qu' en contexte écologique chez le patient lui-même. L'analyse de l'équilibre comme celle de la locomotion pourront se faire de façon plus spontanée et régulière que ce soit chez les patients âgés sujets aux risques de chutes, ou chez les patients diabétiques sujets aux risques d'ulcères, ou encore de façon post-opératoire chez un individu en rééducation, et de façon large queIle que soit la pathologie du sujetMore and more often, practitioners use the plantar pressure analysis to observe their patient's balance and gait troubles. The health of the neuro-muscular system can be known by qualifying and quantifying the foot laying on the floor. It ables to diagnose, to follow the cure and also to prevent from possible traumas Severals and various baropodometrical tools are available but their functionalities can't totally answer the medical demands. Few of them can record barefoot walk and none do it over numerous step with good reproducibility. That's why this study deals with a new baropodometrical device developed in our lab which is a medical shoe equipped with force sensors. The analysis of the first prototype reveals a limited use fitting only healthy people. After several mechatronical improvements, a new prototype, which could be used with any individual whatever the pathology he suffers, is proposed. Beside, a data processing is developed to plot easily and rapidly the dynamics solicitation of the foot during the gait The first clinical applications lead to the conclusion that the device is still perfectible concerning its measurement accuracy. Nevertheless, the evolution of the plantar pressure distribution is clearly given along the time. The prototype is usable in a clinical context as weIl as in an ecological context at the patient's home. The balance and the locomotion analysis could be proceed with a more spontaneous and regular method. This would be better for following elderly people to prevent them from faIls, or diabetic individuals and their risk of ulcer, or operated patient during their readaptation, and more widely anyone with any pathology
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Leroy, Paul. "Mesure des champs magnétiques alternatifs et continus dans les plasmas naturels : développement d'un magnétomètre searchcoil à bande étendue." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00143222.
Анотація:
Le CETP a une expertise reconnue depuis de nombreuses années dans le domaine des capteurs de champs magnétiques alternatifs en environnement spatial (plasmas naturels et magnétosphère). Ces magnétomètres nommés searchcoils, sont constitués d'un noyau en matériau ferromagnétique sur lequel est bobiné un fil de cuivre. De récentes améliorations ont été apportées aux searchcoils en travaillant sur la forme de leur noyau magnétique : des instruments plus petits et plus légers, à sensibilité égale, ont pu être réalisés pour la mission multisatellite THEMIS par exemple. Par principe, le searchcoil ne permet pas de mesurer les champs magnétiques continus. Dans les expériences spatiales, cette mesure est confiée au magnétomètre fluxgate. Les capteurs de champs magnétiques issus des technologies employées pour la microélectronique (dépôts en couches minces, semi-conducteurs), tels que les capteurs à effet Hall ou les magnétorésistances, n'ont pas des sensibilités comparables à celles des fluuxgates, et ce, à au moins trois ordres de grandeur près ! Le point de départ de notre travail est d'ajoindre au searchcoil un capteur de champ magnétique continu issu de la microélectronique en utilisant le noyau magnétique pour améliorer sa sensibilité et tenter d'atteindre les performances des fluxgates. Ce nouvel instrument aurait pour intérêt de proposer une mesure redondante sur le champ magnétique continu, en utilisant une technologie différente du fluxgate, sans augmentation de l'encombrement puisque le searchcoil est peu modifié par l'introduction du microcapteur.
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Chow, Wang. "Développement d'une méthode in situ pour mesurer les champs de déformation élastique et totale à l'échelle du grain." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC003/document.
Анотація:
Au cours des dernières deux décennies, la modélisation micromécanique a été largement développée afin de relier directement la microstructure réelle d’un matériau à ses propriétés macroscopiques (mécanique, thermique, électrique, etc.). Les lois de plasticité cristalline visent à prédire les comportements locaux et macroscopiques et/ou les changements de la microstructure lors d’un chargement thermomécanique. Cependant, étant donné l’échelle des mécanismes que ces modèles décrivent, les mesures sont difficiles à réaliser et l’identification des paramètres devient délicate. Il est également nécessaire d’utiliser des données expérimentales à l’échelle du grain. L’objectif de l’étude présentée ici est de développer une procédure robuste pour obtenir au moins deux réponses mécaniques locales distinctes d’un matériau à l’échelle du grain.Les champs total et élastique ont été sélectionnés et ensuite mesurés en même temps à chaque niveau de chargement successif lors d’essais de traction avec décharges. Le champ total a été déterminé par Corrélation d’Images Numériques (CIN) et le champ élastique a été calculé à partir de la mesure de Diffraction des Rayons X (DRX). Deux échantillons oligo-cristallins en alliage d’aluminium (5052) ont été utilisés dans cette étude. Le dispositif et méthode expérimental a été développé pour effectuer simultanément la CIN, la DRX et l’essai de traction in-situ dans un diffractomètre à rayons X. En plus des résultats et des analyses, les incertitudes ont également été quantifiéesMicromechanical modelling was widely developed during the past 20 years as they enable ones to make direct links between the actual microstructure of a material and its macroscopic properties such as mechanical, thermal, electrical, etc. Crystal plasticity models aim at predicting local and macroscopic behaviours and/or changes of the microstructure during thermomechanical loading. However, the parameters of these models are difficult to identify, because the mechanisms they describe are at a small scale and are thus complicated to measure. For this reason, the crystalline model identification requires the use of experimental data at the grain scale. The objective of the study presented here is to develop a robust procedure to obtain at least two distinct local mechanical responses of a material at the grain scale.The total and elastic strain fields have been chosen to be characterised referring to the research interest and the adaptability of experimental methodologies. When samples were subjected to simple tensile loadings and unloadings, strain fields were measured on the sample surface simultaneously at each successive level. Total strain fields were determined by the Digital Image Correlation technique (DIC) while elastic strain fields were calculated from the X-ray diffraction (XRD) measurements. Two oligo-crystalline samples of an aluminium alloy (5052) has been prepared and used in this study. The experimental device and methodology was designed and developped to perform DIC, XRD and tensile tests in-situ in an X-ray diffractometer. The total and elastic strain fields of two samples through in situ tension experiments were obtained. Besides results and analysis, the corresponding uncertainties during each measurement were quantified as well