Добірка наукової літератури з теми "Dispositif électronique à petite échelle"

L’expérimentation d’une politique publique est souvent présentée comme un instrument permettant de tester une idée de dispositif à petite échelle suivant une séquence linéaire et contrôlée, afin d’en estimer les effets et de décider de sa généralisation ou non. Or, peu d’expérimentations s’inscrivent dans ce modèle et peu de leurs évaluations sont utilisées pour la prise de décision. Les expérimentations n’en sont pas pour autant inutiles. Elles servent plutôt à d’autres types d’apprentissages propres aux innovations qu’elles mettent en œuvre ou qui en ressortent, et permettent notamment d’opérer des transitions vers de nouveaux publics, de nouvelles pratiques ou de nouveaux territoires. En acceptant cette dimension instable de l’expérimentation, l’équipe d’évaluation est mieux à même d’identifier et d’accompagner la révélation et la prise en compte des apprentissages qu’elle permet.

L’équipe cobotique du MAP-Aria a développé un dispositif de prototypage robotique à petite échelle visant à exacerber les dimensions tactile et proprioceptive de l’expérience de conception. Nous programmons et expérimentons des protocoles de fabrication additive mis en orbite dans une boucle feedback en tant que capture analogique sur l’environnement par un robot 6-axes modifiant pas à pas la trajectoire du système. De ce « machine behavior » résulte un « design behavior » à travers la mise au point d’instruments haptiques et la production d’objets en série. Le processus de conception intègre alors dès ses premières itérations une perception approfondie des écarts et des résonances entre objets numériques simulés et artefacts physiques fabriqués. Navigant entre nécessité de simulation située et volonté de fiction, la mise en oeuvre de schèmes technologiques ouverts à la reprogrammation et à l’indétermination rencontre les activités fécondes de bricolage et d’improvisation, de spatialisation et de fabulation propres au moment de conception.

Au mois de mars 2020, l’administration suisse a conçu et mis en place en seulement dix jours un programme de crédits cautionnés destiné aux entreprises. La phase de mise en œuvre a également été de courte durée : moins de cinq mois. Cet article étudie comment cela a été possible compte tenu de la complexité du cadre institutionnel et de la nature novatrice du dispositif, notamment en matière de technologies de l’information, avec, en particulier, des avancées majeures dans la pratique suisse de l’administration électronique : le dispositif a utilisé des algorithmes pour vérifier les demandes des entreprises, un numéro d’identification unique des entreprises (IDE) a été créé à grande échelle, les banques suisses ont été associées à l’élaboration du projet et à sa mise en œuvre, et certaines opérations de leurs clients ont été centralisées sur une plateforme gouvernementale en ligne. Nous présentons les caractéristiques essentielles du processus au moyen d’une analyse du déroulement des opérations sur cette période de dix jours. Nous décrivons également les circonstances et le contexte qui ont conduit à des formes radicalement nouvelles de gouvernance publique. Enfin, nous analysons le résultat pour mettre en évidence les caractéristiques novatrices du livrable. L’exemple étudié a été de courte durée et était imprévu, de sorte qu’aucune donnée ni observation n’a pu être recueillie avant ou pendant son déroulement. Cette étude se fonde donc principalement sur des investigations a posteriori . Les participants au projet ont élaboré un système organisationnel informel sans disposer de mandats, de structures ou de rôles clairement définis. Le fait que le livrable était bien défini a joué un rôle moteur dans le processus. Plusieurs caractéristiques du projet, telles que l’efficacité des réseaux, un flux d’informations en temps réel, la flexibilité des fonctions, un management horizontal, et des sous-processus itératifs rapides, se rapprochent de celles des « organisations agiles ». Les tâches ont été exécutées parallèlement et non séquentiellement. Remarques à l’intention des praticiens Il est frappant que peu d’études académiques aient été publiées jusqu’ici sur les leçons tirées de l’expérience unique des paquets de mesures de soutien d’urgence mis en place pendant la pandémie, y compris au niveau intra-organisationnel. Des recherches pourraient être menées sur la reproductibilité de ces mesures, aussi bien dans la perspective de crises futures que d’un ajustement des pratiques usuelles de gestion publique. Notre proposition vise à contribuer à cette discussion et à inspirer les praticiens des administrations publiques et des entités gouvernementales. Elle met l’accent sur les relations entre la gestion gouvernementale des crises et la transformation numérique des procédures administratives à l’aide d’outils informatiques.

À l’échelle du laboratoire, les roches argileuses sont des matériaux hétérogènes dont le comportement thermo-hydromécanique est en grande partie contrôlé par la microstructure. Le choix du nombre et de la taille des échantillons à étudier en laboratoire est déterminant pour appréhender la variabilité des propriétés de la roche argileuse à petite échelle. Cet article présente une méthode statistique permettant de préciser la surface (ou le volume) et le nombre d’échantillons à prendre en compte pour qu’une propriété p choisie caractérisant la microstructure, soit statistiquement représentative. Initialement établie dans un cas général par Kanit et al. (2003. Determination of the size of the representative volume element for random composites: statistical and numerical approach. Int J Solids Struct 40(13–14): 3647–3679), cette méthode consiste à partitionner un échantillon de propriété moyenne [see formula in PDF] connue, en sous-échantillons de surface D × D afin de calculer l’écart-type et l’erreur relative de la mesure de p en fonction de D. Cette méthode permet ainsi de définir des surfaces élémentaires représentatives de p en tenant compte de l’erreur relative par rapport à [see formula in PDF]. La méthode est d’abord présentée dans des cas généraux en 2D et 3D, et un exemple type est ensuite développé en 2D pour caractériser la fraction argileuse d’une lamine sédimentaire de Bowland (Royaume-Uni). La fraction surfacique argileuse est choisie comme propriété p, à partir d’une image grand-champ en microscopie électronique à balayage. La méthode est applicable en 2D et 3D sur les matériaux finement divisés autant sur les roches que sur les sols argileux, tant que l’échantillon considéré contient suffisamment d’éléments figurés (inclusions rigides ou pores dans une matrice par exemple) pour permettre l’utilisation des statistiques. L’apport principal visé pour la communauté des ingénieurs est dans la mesure du possible un meilleur ciblage de la quantité d’échantillons à prélever en forage pour mieux évaluer la variabilité des paramètres macroscopiques des roches argileuses. Les limites de la méthode sont ensuite discutées.

La récupération d'énergie à petite échelle pour alimenter les appareils électroniques autoalimentés se développe considérablement. À cet égard, la possibilité de combiner la récolte thermique et mécanique à l'aide de matériaux intelligents fait l'objet d'une plus grande attention. Nous avons présenté la faisabilité de l'utilisation d'un polymère piézoélectrique P(VDF-TrFE) couplé à un alliage à mémoire de forme (AMF) NiTi pour récolter à la fois l'énergie mécanique et thermique dans des dispositifs évolutifs simples. Un composite multicouche AMF-P(VDF-TrFE) a été élaboré et a démontré ses performances électro-thermo-mécaniques. Nous avons conçu un banc expérimental pour effectuer la caractérisation électro-thermomécanique du composite, permettant de mesurer la réponse piézoélectrique lorsqu'il est soumis à un chauffage et un refroidissement périodique. De plus, nous avons réalisé l'analyse par éléments finis du composite AMF/Piézoélectrique et simulé les principales propriétés du SMA telles que le comportement super-élastique, l'effet de mémoire de forme unidirectionnel et l'effet de mémoire de forme bidirectionnel, pour finalement identifier le comportement électro-thermomécanique effectif global du composite AMF-polymère piézoélectrique. Enfin, afin de récolter efficacement la charge électrique générée à partir du film P(VDF-TrFE), nous avons étudié et comparé deux types de convertisseurs élévateurs intégrés, et déterminé les conditions pour une collecte d’énergie effective. Ces résultats sont prometteurs et montrent la faisabilité de ce composite multicouche pour alimenter de manière autonome de petits appareils électroniques tels que des capteurs sans fil, des MEMS et des dispositifs biomédicaux
Small-scale energy harvesting to power self-powered electronic devices is tremendously increasing. In this regard, the ability to combine thermal and mechanical harvesting using smart materials pays more attention. We have presented the feasibility of using P(VDF-TrFE) piezoelectric polymer coupled with NiTi shape memory alloy (SMA) to harvest both mechanical and thermal energy in simple scalable devices. A novel multi-layered SMA-P(VDF-TrFE) composite was fabricated and carried out their electro-thermo-mechanical performance. We have designed and developed an experimental bench to perform the electro-thermomechanical characterization of the composite, allowing us to measure the piezoelectric response when it is subjected to periodic heating and cooling. Furthermore, we performed the finite element analysis of the SMA-Piezoelectric composite and simulated the main properties of SMA such as superelastic behavior, one-way shape memory effect, and two-way shape memory effect, to finally identify the overall effective electro-thermomechanical behavior of the SMA-piezoelectric polymer composite. Finally, in order to efficiently harvest the electric charge generated from the P(VDF-TrFE) film, we have studied and compared two types of integrated converters and determined the conditions for effective energy harvesting. These results are promising, which showing the feasibility of this multilayered composite to power small electronics such as wireless sensors, MEMS and biomedical devices in an autonomous way

La compréhension de l'état turbulent d'un plasma de fusion, responsable du faible temps de confinement observé, constitue un enjeu fondamental vers la production d'énergie par cette voie. Pour les machines les plus performantes, les tokamaks, les conductivités thermiques ionique et électronique mesurées sont du même ordre de grandeur. Les sources potentielles de la turbulence sont les forts gradients de température, de densité,... présents au coeur d'un plasma de tokamak. Si les pertes de chaleur par le canal ionique sont relativement bien comprises, l'origine du fort transport de chaleur électronique est quant à elle largement inconnue. En plus des fluctuations de vitesses électrostatiques, il existe des fluctuations de vitesses magnétiques, auxquelles des particules rapides sont particulièrement sensibles. Expérimentalement, le temps de confinement peut s'exprimer en fonction de paramètres non adimensionnels. Ces lois d'échelle sont encore trop imprécises, néanmoins de fortes dépendances en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique, β et du rayon de Larmor normalisé, ρ* sont prédites.

La thèse proposée ici cherche à déterminer la pertinence d'un modèle fluide non linéaire, électromagnétique, tridimensionnel, basé sur une instabilité particulière pour décrire les pertes de chaleur par le canal électronique et de déterminer les dépendances du transport turbulent associé en fonction de paramètres adimensionnels, dont β et ρ*. L'instabilité choisie est une instabilité d'échange générée par le gradient de température électronique (Electron Temperature Gradient (ETG) driven turbulence en anglais). Ce modèle non linéaire est construit à partir des équations de Braginskii. Le code de simulation développé est global au sens qu'un flux de chaleur entrant est imposé, laissant les gradients libres d'évoluer.

A partir des simulations non linéaires, nous avons pu mettre en évidence trois caractéristiques principales pour le modèle ETG fluide: le transport de chaleur turbulente est essentiellement électrostatique; les fluctuations de potentiel et de pression forment des structures radialement allongées; le niveau de transport observé est beaucoup plus faible que celui mesuré expérimentalement.

L'étude de la dépendance du transport de chaleur en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique a montré un faible impact de ce paramètre mettant ainsi en défaut la loi empirique d'Ohkawa. En revanche, il a été montré sans ambiguïté le rôle important du rayon de Larmor électronique normalisé dans le tranport de chaleur: le temps de confinement est inversement proportionnel à ce paramètre. Enfin, la faible dépendance du transport de chaleur turbulent en fonction du cisaillement magnétique et de l'inverse du rapport d'aspect a été mise en évidence.

Bien que le niveau de transport observé dans les simulations soit plus faible que celui mesuré expérimentalement, nous avons tenté une confrontation directe avec un choc de Tore Supra. Ce tokamak est particulièrement bien désigné pour étudier les pertes de chaleur électronique. En conservant la plupart des paramètres d'un choc bien référencé de Tore Supra, la simulation non linéaire obtenue donne un seuil en gradient de température proche de la valeur expérimentale. Le niveau de transport observé est plus faible d'un facteur cinquante environ que le transport mesuré. Un paramètre important qui n'a pu être conservé est le rayon de Larmor normalisé.

La limitation en ρ* devra être franchie afin de confirmer ces résultats. Enfin une rigoureuse confrontation avec des simulations girocinétiques permettra de disqualifier ou non l'instabilité ETG pour rendre compte des pertes de chaleur observées.

Mots-clés: fusion thermonucléaire, tokamak, plasma, turbulence ETG, simulations numériques

La compréhension de l'état turbulent d'un plasma de fusion, responsable du faible temps de confinement observé, constitue un enjeu fondamental vers la production d'énergie par cette voie. Pour les machines les plus performantes, les tokamaks, les conductivités thermiques ionique et électronique mesurées sont du même ordre de grandeur. Les sources potentielles de la turbulence sont les forts gradients de température, de densité présents au cœur d'un plasma de tokamak. Si les pertes de chaleur par le canal ionique sont relativement bien comprises, l'origine du fort transport de chaleur électronique est quant à elle largement inconnue. En plus des fluctuations de vitesses électrostatiques, il existe des fluctuations de vitesses magnétiques, auxquelles des particules rapides sont particulièrement sensibles. Expérimentalement, le temps de confinement peut s'exprimer en fonction de paramètres non adimensionnels. Ces lois d'échelle sont encore trop imprécises, néanmoins de fortes dépendances en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique, ß et du rayon de Larmor normalisé, p* sont prédites. La thèse proposée ici cherche à déterminer la pertinence d'un modèle fluide non linéaire, électromagnétique, tri-dimensionnel, basé sur une instabilité particulière pour décrire les pertes de chaleur par le canal électronique et de déterminer les dépendances du transport turbulent associé en fonction de paramètres adimensionnels, dont ß et p*. L'instabilité choisie est une instabilité d'échange générée par le gradient de température électronique (Electron Temperature Gradient (ETG) driven turbulence en anglais). Ce modèle non linéaire est construit à partir des équations de Braginskii. Le code de simulation développé est global au sens qu'un flux de chaleur entrant est imposé, laissant les gradients libres d'évoluer. A partir des simulations non linéaires, nous avons pu mettre en évidence trois caractéristiques principales pour le modèle ETG fluide : le transport de chaleur turbulente est essentiellement électrostatique ; les fluctuations de potentiel et de pression forment des structures radialement allongées ; le niveau de transport observé est beaucoup plus faible que celui mesuré expérimentalement. L'étude de la dépendance du transport de chaleur en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique a montré un faible impact de ce paramètre mettant ainsi en défaut la loi empirique d'Ohkawa. En revanche, il a été montré sans ambigui͏̈té le rôle important du rayon de Larmor électronique normalisé dans le transport de chaleur : le temps de confinement est inversement proportionnel à ce paramètre. Enfin, la faible dépendance du transport de chaleur turbulent en fonction du cisaillement magnétique et de l'inverse du rapport d'aspect a été mise en évidence. Bien que le niveau de transport observé dans les simulations soit plus faible que celui mesuré expérimentalement, nous avons tenté une confrontation directe avec un choc de Tore Supra. Ce tokamak est particulièrement bien désigné pour étudier les pertes de chaleur électronique. En conservant la plupart des paramètres d'un choc bien référencé de Tore Supra, la simulation non linéaire obtenue donne un seuil en gradient de température proche de la valeur expérimentale. Le niveau de transport observé est plus faible d'un facteur cinquante environ que le transport mesuré. Un paramètre important qui n'a pu être conservé est le rayon de Larmor normalisé. La limitation en p* devra être franchie afin de confirmer ces résultats. Enfin une rigoureuse confrontation avec des simulations girocinétiques permettra de disqualifier ou non l'instabilité ETG pour rendre compte des pertes de chaleur observées.

Étude physique de la diffusion d'une onde millimétrique par les fluctuations d’un plasma. Résultats d'analyses numériques pour la recherche de la relation de dispersion et des mécanismes de saturation des fluctuations: la corrélation toroïdale et les couplages quadratiques (bispectre). On montre expérimentalement que les phénomènes magnétohydrodynamiques à grande échelle et particulièrement les disruptions internes et les modes poloidaux m=2 sont accompagnés par des fluctuations de la densité électronique

Les oscillations dans le plasma d'un propulseur à effet Hall sont susceptibles de provoquer le transport anormal à travers des lignes du champ magnétique. La théorie cinétique linéaire montre qu'en particulier certaines oscillations, de fréquence de l'ordre du mégahertz et de longueur d'onde millimétrique, peuvent jouer un rôle important dans le transport anormal. Les échelles caractéristiques de ces fluctuations ne sont pas détectables par des outils standards comme les sondes. Ce travail décrit pour la première fois l'utilisation d'un diagnostic de diffusion collective (PRAXIS) conçu pour l'étude du plasma du propulseur, qui a mené à l'identification des modes instables dans le plasma. Deux modes hautes fréquences ont été identifiés, se propageant dans les directions azimutale et axiale, avec des longueurs d'onde millimétriques et des fréquences de l'ordre du mégahertz. Les directions de propagation et les ouvertures angulaires de ces modes ont été déterminées. Le mode azimutal, identifié dans la théorie comme agent principal du transport, possède des composantes anti-parallèles au champ magnétique et parallèles au champ électrique et se propage dans une ouverture angulaire très restreinte. Le mode axial montre des caractéristiques liées à la vitesse et la divergence du faisceau d'ions. Le niveau de fluctuation de la densité est associé à une grande amplitude du champ électrique fluctuant. Les résultats des expériences sont en accord avec les prévisions théoriques et apportent de nouvelles informations, permettant ainsi d'améliorer et de développer des modèles pour les deux modes.

Le travail qui suit est divisé en trois grandes parties. Premièrement, lorsque nous souhaitons réaliser des études à des échelles plus petites telles que l’échelle micrométrique, nous devons non seulement utiliser un moyen d’observation plus complexe, tel que le microscope électronique à balayage «MEB-FEG» pour obtenir des images exploitables en métrologie optique, mais aussi avoir un marquage (mouchetis) à ces échelles.Actuellement, la corrélation d’images numériques est la technique de mesure de champs cinématique la plus utilisée pour étudier le comportement mécanique des matériaux et des structures sur une zone d’intérêt allant de l’échelle du mètre à l’échelle millimétrique. Ces derniers peuvent être obtenus par diverses techniques comme par exemple en utilisant le Dual-Beam «FIB».Pour la démarche scientifique adoptée nous avons commencé par développer un mouchetis artificiel, avec une profondeur de gravure de l’ordre de 100 nanomètres. Nous nous sommes appuyés également sur des outils statistiques tels que la gamme des niveaux de gris, l’auto corrélation, le nombre de passes et la variation de grossissement qui s’avèrent nécessaires pour valider le marquage et avoir de meilleurs résultats. Ceci a constitué la première partie de cette thèse.Dans la seconde partie, la méthode DIC a été adoptée en utilisant un microscope électronique à balayage (MEB) et un marquage réalisé grâce à un faisceau d’ions focalisés (FIB). Afin de construire une solution métrologique maîtrisée et fiable pour observer et quantifier les mouvements et les déformations de la matière à ces échelles, différents essais ont été réalisés sur deux métaux différents, à savoir, l’Acier 3041 et l’Inconel 718, et ce pour s’assurer de la répétabilité et de la reproductibilité de la procédure.Dans ces essais, nous avons proposé de calculer les déplacements horizontaux et verticaux ainsi que l’erreur liée à ces déplacements. La même démarche a été menée sur les champs de déformations. Différents résultats ont été obtenus en fonction de la variation de l’écart type trouvé dans les données acquises permettant de quantifier les erreurs de mesure ainsi que la répétabilité et la dérive dans le temps.La dernière partie du travail proposé porte sur l’adaptation des méthodes de mesure aux mécanismes particuliers de déformation à ces échelles, comme la localisation de fractures et l’endommagement.Pour étudier le comportement mécanique et prendre en compte les fractures locales, nous avons procédé à l’extraction des déformations d’un matériau fracturé à l’aide d’une méthode de mesure de champ de déplacement.L’approche proposée consistait à extraire les déformations résiduelles des premiers gradients locaux de HDIC les moins perturbés par la fracture. Différents tests ont été effectués pour évaluer la validité de cette nouvelle approche proposée.Une application pour étudier le comportement mécanique d’un composite métallique (Al /ω-Al-Cu-Fe) a été proposée. Une exploitation particulière de tous les champs réside dans la bonne séparation des champs de déformation et de la partie fissurée.Une discussion sur la comparaison entre une analyse DIC conventionnelle et son extension a été présentée sur les zones avec et sans fractures
This work is divided into three main parts. Initially, in order to order to carry out our studies at smaller scales such as micrometric scale, we must not only use a more complex means of observation, for example, scanning electron microscope "MEB-FEG" to obtain images usable in metrology optical, but also have to mark (speckle) on these scales. More recently, digital image correlation is the most widely used kinematic field measurement technique to study the mechanical behavior of materials and structures over an area of interest ranging from the meter scale to the millimeter one. This can be obtained by using a dual-focused ion beam technique. Furthermore, we have adopted a scientific approach by first developing an artificial speckle, with an engraving depth of the order of 100 nanometers. We also relied on statistical tools such as the range of gray levels, autocorrelation, the number of passes and the variation of magnification, which were necessary to validate the marking and to generate better results.In the second part, we coupled the DIC by utilizing the scanning electron microscope and the focused ion beam as the labelling techniques. In order to build a controlled and reliable metrological solution to observe and quantify the movements and deformations of matter at these scales. Several tests have been carried out on two metals ; Steel 304l and Inconel 718, toensure the repeatability and reproducibility of the procedure. In these tests, we proposed to calculate the horizontal and vertical displacements as well as the error related to these displacements.We demonstrate the same approach on the deformation fields. Different results have been obtained depending on the variation of the standard deviation found in the acquired data making it possible to quantify measurement errors as well as repeatability and drift over time.The last part of the proposed work is about the adaptation of measurement methods to the particular mechanisms of deformation at different scales, such as the location of fractures and damage. To study mechanical behavior and taking into account local fractures, we extract the deformations of a fractured material using a displacement field measurement method. The proposed approach consists of extracting the residual deformations of the first local gradients of H-DIC, the least disturbed by the fractures. Various tests have been carried out to assess the validity of this proposed new approach. An application to study the mechanical behavior of a metallic composite (Al / ω -Al-Cu-Fe) is proposed. Particular exploitation of all the fields lies in the good separation of the deformation fields and the cracked part. A discussion on the comparison between a conventional DIC analysis and its extension is presented on the zones without and with fractures