Дисертації з теми "Raideur dynamique"

La thèse décrit l’étude de faisabilité d’une technique de mesure dynamique continue de la rigidité de la voie et son utilisation dans la surveillance de l’état structurel d’une voie ferrée. Pour améliorer l'efficacité de la maintenance de la voie et notamment la fiabilité de l’auscultation, une technique automatisée de mesure de la raideur de la voie est recherchée par la méthode d’auscultation en utilisant un vérin de chargement et un "Portancemètre". Par cette méthode, on peut identifier les sections défectueuses de la voie nécessitant une réparation importante permettant d’optimiser la maintenance, et remédier à la perte de performance de la voie. Ceci consiste en une mesure continue de la raideur de la voie sous des charges à l’essieu définies à l'aide d’une roue vibrante sur le rail. La raideur de la voie est définie comme le rapport de la force appliquée par la déformation qui en résulte. La raideur représente un indicateur de l’état de la voie en considérant le rail comme une poutre continue supportée par une fondation élastique. Elle est un paramètre important de l'interaction roue-rail et sa variation ainsi que ses valeurs extrêmes reflètent l’état de la voie. Les différentes analyses réalisées ont permis de déterminer des points de fonctionnement en valeurs de force et de fréquence de sollicitation pour l'auscultation d’une structure ferroviaire classique. Ils se traduisent préférentiellement par la détermination des points de fonctionnements pour une force dynamique de 30 à 75kN et une fréquence de sollicitation comprise entre 5 et 15Hz. La présente étude de faisabilité se poursuit dans le cadre du projet européen "Innotrack" pour le développement de la méthode
This thesis describes a feasibility study of continuous dynamic track stiffness measurements and its use in monitoring of track substructure. To improve the efficiency of the maintenance and in particular the reliability of the railway track, an automated technique of stiffness measurement is studied by examination a dynamic method using a hydrodynamic jack of loading and a “Portancemètre”. Using this method, one identifies the sections of the track requiring an important repair in order to optimize maintenance, and to prevent the loss of its performance. This technique consists of a continuous measurement of the stiffness of the railway track under definite axle loads using the vibrating wheel on the rail. The stiffness is defined as the ratio of the applied force and the resulted deflexion. It represents a parameter which corresponds to the track performance if one regards the rail as a continuous beam on an elastic foundation. Track stiffness is an important interaction parameter in the wheel-rail contact and its variation as well as extreme values will characterize the degradation of the track. The various analyses and the obtained results of measurement made it possible to determine the operation values of force and frequency for the exciting of the railway track structure. They result preferentially in the determination of the points of operations of a dynamic applied force on the rail of 50kN and of a exciting frequency in the range of 5 to 15Hz. The continuation of this feasibility study proceeds within the framework of the European project “Innotrack” with the development of the method

Les échangeurs thermiques aéronautiques sont soumis à un environnement complexe combinant pression, température et vibrations. L'objectif de cette thèse est l'analyse du comportement statique et dynamique du faisceau d'un tel échangeur. Ce faisceau est une structure complexe périodique 3D composée d'un empilement alterné d'intercalaires où passe l'air chaud et froid respectivement. Différentes approches analytiques et numériques basées sur l'étude d'une cellule élémentaire de la structure sont employées pour modéliser le comportement statique global du faisceau à chaud et à froid. Les résultats statiques sont validés par essais expérimentaux sur différents types d'éprouvettes. À l'issue de cette partie, deux modèles sont proposés pour remplacer la structure réelle du faisceau : un modèle «homogène» et un modèle «stratifié». L'étude dynamique, expérimentale et numérique, montre que ces deux modèles sont capables de prédire de manière satisfaisante le comportement dynamique du faisceau.

La stabilisation de la tête est une tâche capitale : elle détermine l'équilibre corporel, la prise d'informations sensorielles et la protection des centres nerveux. Elle est déterminée en grande partie par la raideur musculo-tendineuse des muscles cervicaux qui, à notre connaissance, n'a jamais été étudiée auparavant. Par ailleurs, la méthode de détentes rapides élaborée pour évaluer la raideur musculo-tendineuse de certaines articulations n'a jamais été appliquée à des segments corporels multi-articulaires. Les objectifs de ce travail sont de développer une méthode d'évaluation de la raideur musculo-tendineuse du segment tête-cou par application de détentes rapides, de modéliser le segment tête-cou en un système mono-articulaire et d'étudier les effets de la fatigue périphérique sur la raideur musculo-tendineuse du segment tête-cou. L'analyse cinématique de la tête lors de détentes rapides par accélérométrie montre que la relation entre le déplacement angulaire et le niveau de force est positive et reproductible. Les résultats obtenus ne nous ont pas permis de mettre en évidence une relation entre la raideur musculo-tendineuse et le niveau de force. L'analyse de la cinématique du segment tête-cou à l'aide d'un procédé d'optimisation nous a permis de mettre en évidence une augmentation significative de la raideur musculo-tendineuse avec le niveau de force. Les résultats montrent que les variations d'ordre géométrique générées par les spécificités structurelles de la zone cervicale étaient en partie responsables de l'augmentation de la raideur musculo-tendineuse du segment tête-cou en fonction du niveau de force. Le procédé d'optimisation nous a permis d'émettre l'hypothèse que la fatigue périphérique ne générait pas de modifications de la raideur musculo-tendineuse des muscles cervicaux. Les résultats obtenus à l'issue de ces travaux montrent que l'application de détentes rapides, associée à une modélisation du segment tête-cou en un système mono-articulaire, semble aboutir à une estimation fiable de la raideur musculo-tendineuse du segment tête-cou.

Cette thèse traite du développement d’un élément continu de plaques orthotropes, sandwichs et multicouches. La démarche consiste dans un premier temps à établir la matrice de raideur dynamique de plaques orthotropes pour des conditions aux limites naturelles à partir d’une reformulation des éléments de plaques isotropes développés au laboratoire QUARTZ (EA7393). La démarche est basée d’une part sur la décomposition des conditions aux limites libres décrite par Gorman et d’autre part sur la résolution des équations de mouvement en se basant sur les développements en séries de Levy. La matrice de raideur dynamique est ensuite obtenue par projection des déplacements et des efforts de frontières sur des bases fonctionnelles compatibles avec les opérations d’assemblage. Dans un second temps, la formulation des éléments sandwichs et multicouches est décrite par superposition des plaques orthotropes précédemment développées.Les formulations présentées prennent en compte les vibrations de flexion et les vibrations dans le plan, dites vibrations de membrane. La validation de ces éléments est menée par une confrontation systématique de réponses harmoniques non amorties avec celles obtenues par diverses modélisations éléments finis
This thesis deals with the development of a continuous element for orthotropic, sandwich and multilayer plates. This approach is based essentially on the construction of the dynamic stiffness matrix of orthotropic plates using natural boundary conditions from a reformulation of the isotropic plate elements developed in the QUARTZ laboratory (EA 7393). In order to develop the dynamic stiffness matrix of the studied element we resort on the first hand to the decomposition of free boundary conditions described by Gorman, on the second hand to the resolution of the equations of motion by using Levy series expansions. The dynamic stiffness matrix is then obtained by projecting movements and frontier efforts on functional bases compatible with assembly operations. Finally the continuous sandwich and multilayer plate element is described by superposition of continuous orthotropic plates element previously developed.The formulations presented takes into account the bending vibration and the vibration in the plane, called membrane vibration. The validation of all obtained results is conducted by a systematic comparison of undamped harmonic responses with those obtained by various finite element models

L'analyse biomécanique du geste sportif vise à mieux comprendre les mécanismes de la performance, en vue de l'améliorer tout en limitant le risque de blessures. Dans le sport de haut niveau, les appuis constituent une des clés de la performance. Couramment utilisée pour l'analyse de la marche, la dynamique inverse permet de quantifier les actions inter-segmentaires, potentiellement traumatiques, au cours du mouvement. Cette méthode comporte toutefois certains biais, dont deux peuvent être particulièrement importants au cours de mouvements sportifs à fortes accélérations : l'artefact des tissus mous et la précision du torseur dynamique. Ce travail a pour premier objectif de proposer des adaptations méthodologiques pour l'analyse par dynamique inverse d'appuis sportifs. D'abord, l'intérêt de la méthode des « centres articulaires moyens », basée sur l'utilisation de clusters rigides, est montré pour l'acquisition de la cinématique segmentaire. Ensuite, l'influence de la fréquence d'échantillonnage et de la méthode de dérivation discrète sur le calcul des accélérations est évaluée. Enfin, la validation d'un modèle volumique personnalisé permettant une meilleure estimation des paramètres inertiels que les modèles proportionnels couramment utilisés est présentée. Le second objectif de ce travail consiste en l'application des méthodes ainsi développées à l'analyse du comportement mécanique de la cheville au cours de sauts de type pliométrique et à l'évaluation personnalisée du risque de blessures du membre inférieur chez des athlètes d'élite en kungfu wushu. Ces analyses seront faites en parallèle de la mesure de caractéristiques spécifiques de l'athlète, telles que l'amplitude articulaire de la cheville et les modules d'élasticité de différentes structures du triceps sural obtenus par élastographie. Les perspectives pour l'application à l'entraînement seront abordées, en termes d'évolution des pratiques et de prévention personnalisée des blessures
Sports biomechanics aims at better understanding performance mechanisms, to improve them while limiting injury risk. At elite level, stances are a key aspect of performance. Often used in gait analysis, inverse dynamics enables quantification of mechanical actions during motion. However, there are some limits to this method, two of which can become important when studying sports stances: soft tissue artifact and accuracy of dynamic wrenches. The first objective of this work is to propose methodological adaptations for inverse dynamics analysis of sports stances. Firstly, the benefit of the “mean joint centers” method, based on the use of rigid clusters, is shown for segment kinematics acquisition. Secondly, the influences of the sampling frequency and the differentiation method on the calculation of accelerations are evaluated. Thirdly, the validation of a personalized volumetric model enabling better estimation of segment inertial parameters than common proportional models is presented. The second objective of this work is the application of the methods proposed to the analysis of the ankle joint mechanical behavior during plyometric jumps, and to personalized evaluation of the lower limb injury risk in elite wushu athletes. These analyses have been performed in parallel to specific measures of athletes' characteristics, such as the ankle range of motion and the shear modulii of different structures of the triceps surae, using shear wave elastography. Perspectives for training application will be discussed, to address the evolution of training habits and personalized injury prevention

Les échangeurs thermiques aéronautiques sont soumis à un environnement complexe combinant pression, température et vibrations. L'objectif de cette thèse est l'analyse du comportement statique et dynamique du faisceau d'un tel échangeur. Ce faisceau est une structure complexe périodique 3D composée d'un empilement alterné d'intercalaires où passe l'air chaud et froid respectivement. Différentes approches analytiques et numériques basées sur l'étude d'une cellule élémentaire de la structure sont employées pour modéliser le comportement statique global du faisceau à chaud et à froid. Les résultats statiques sont validés par essais expérimentaux sur différents types d'éprouvettes. À l'issue de cette partie, deux modèles sont proposés pour remplacer la structure réelle du faisceau : un modèle «homogène» et un modèle «stratifié». L'étude dynamique, expérimentale et numérique, montre que ces deux modèles sont capables de prédire de manière satisfaisante le comportement dynamique du faisceau
Aeronautical heat exchangers are subjected to a complex environment combining pressure, temperature and vibrations. The objective of this thesis is the analysis of the static and dynamic behavior of the core of an exchanger. The core is a 3D-periodic complex structure composed of an alternate stacking of fins where passes the hot and cold air respectively. Various analytical and numerical approaches based on the study of a basic cell of the structure are employed to model the global static behavior of the core at 20 and 350°C. Static results are validated by experimental tests on various types of specimens. At the end of this part, two models are proposed to replace the real structure of the core : a «homogeneous» model and a «laminated» model. The dynamic study, experimental and numerical, shows that these two models are capable of predicting satisfactorily the dynamic behavior of the core

Dans la mise en forme par enlèvement de matière, pour certaines morphologies de pièces et sous certaines conditions de coupe, l'apparition de vibration auto-entretenues est inévitalbles. Pour remédier à ce phénomène en tournage des matériaux, une étude expérimentale originale exploitant la notion de torseur d'efforts est mise en place pour déterminer, très précisement, le comportement dynamique du système usinant (pièce/machine). Les principaux paramètres relatifs au comportement dynamique du système usinant sont identifiés. La localisation des déplacements de la pointe de l'outil dans un plan caractéristique est démontrée. L'existence de ce plan et les corrélations avec les caractéristiques élastiques du système usinant permettent de simplifier le modèle dynamqiue 3D et de proposer un modèle en accord avec les résultats expérimentaux tout en restant dans une configuration tridimentionnelle de la coupe. La simulation numérique issue de ce modèle simplifié fournit des résultats en bon accord avec l'expérience.

La boîte de transmission principale (BTP) est une des principales sources dubruit perçu dans les cabines d’hélicoptères et pénalise fortement le confort acoustique deséquipages et passagers. Afin de réduire l’impact de cette source, les phénomènes acoustiqueset vibratoires mis en jeu par les boîtes de transmission à engrenages doivent être compris etsimulés durant les phases de développement. De cette façon, le comportementvibroacoustique des BTP pourra être amélioré dès la conception, réduisant ainsi le coût, lamasse et les difficultés d’intégration des solutions d’insonorisation. Ce travail présente lesBTP d’hélicoptères ainsi que le bruit qu’elles génèrent. Il présente également nosdéveloppements concernant la modélisation du comportement dynamique des BTP afin d’encalculer le bruit. Nous avons développé un code éléments finis permettant d’effectuer desétudes paramétriques afin d’ajuster le design des boîtes de transmission lors des phases dedéveloppement. Notre modèle est capable de calculer les efforts dynamiques aux paliers detransmissions composées de plusieurs engrenages cylindriques et spiro-coniques. Enfin, nousanalysons des mesures acoustiques et vibratoires effectuées autour de deux BTP pourplusieurs conditions de couple et vitesse. Ces mesures nous permettent de mieux comprendrele comportement vibroacoustique des BTP et de confirmer certaines tendances observées avecnotre modèle
Main gearbox (MGB) is one of the main noise sources in helicopter cabinsand it strongly penalizes acoustic comfort of crews and passengers. In order to reduce theimpact of this source, acoustic and vibration mechanisms of gearboxes have to be understoodand simulated during the development phases. By this way, MGB vibroacoustic behaviourcould be improved by design, thus reducing cost, additional weight and integration difficultiesof sound-proofing solutions. This work presents helicopters MGB and the noise they generate.It also presents our developments regarding the modelling of MGB dynamic behaviour fornoise computation. We have developed a finite elements code allowing to conduct parametricstudies to tune the gearboxes design in early development phases. Our model is able tocompute dynamic loads on bearings of any transmission composed of several cylindrical andspiral bevel gears. At last, we analyse acoustic and vibration measurements done around twoMGB for several conditions of torque and speed. These measurements allow to betterunderstand MGB vibroacoustic behaviour and to confirm some trends observed with ourmodel

Ce doctorat est issu d'un partenariat entre SAFRAN Transmission Systems et le laboratoire LaMCoS de l'INSA de Lyon et dans le cadre la chaire INSA-SAFRAN "Transmissions mécaniques innovantes pour l'aéronautique". L'introduction de trains planétaires dans les turbofans a récemment émergé comme une solution technologique prometteuse pour réduire la vitesse de rotation des aubes dans la prochaine génération de moteurs d'avions. Au vu des vitesses de rotation et des charges au cours du fonctionnement, les paliers hydrodynamiques apparaissent comme une solution intéressante puisque d'une part ils permettent de supporter une charge élevée à haute vitesse, et d'autre part ils apportent un amortissement significatif dans les systèmes mécaniques. Cette thèse a pour but de comprendre les couplages statiques et dynamiques entre les paliers hydrodynamiques et les engrènements dans les trains épicycloïdaux. Un modèle à paramètres concentrés du solaire, des satellites et de la couronne est couplé à un modèle éléments finis condensé du porte-satellite en utilisant les paliers hydrodynamiques comme interface. Les réactions paliers sont linéarisées autour de l'équilibre quasi-statique du système afin d'utiliser des algorithmes classiques pour l'intégration temporelle. L'élasticité des dentures aux interfaces d'engrènement est modélisée par une approche de type "tranches minces", pour laquelle une raideur élémentaire est attachée à chaque cellule de discrétisation le long de la ligne de contact. Des ensembles de déviations normales sont ajoutés aux cellules de discrétisation afin de prendre en compte les effets des erreurs d'assemblage et de fabrication, mais aussi des corrections de dentures. Le modèle est confronté à des résultats issus de la littérature afin de valider la précision du modèle, particulièrement par rapport au contenu fréquentiel des signaux de sortie de la simulation. Ce travail concerne deux aspects principaux: a) L'effet des corrections longitudinales de dentures sur le comportement statique et dynamique du train planétaire et b) L'influence des paliers hydrodynamiques comme supports des satellites par rapport à des paliers à éléments roulants. Une attention particulière est mise sur les propriétés de raideur et d'amortissement apportées par les paliers hydrodynamiques
This PhD has been carried out within a partnership between SAFRAN Transmission Systems and the LaMCoS laboratory of INSA Lyon in the framework of the INSA-SAFRAN Chair on Innovative Mechanical Transmissions for Aeronautics. The introduction of planetary gears in turbofans has recently emerged as a promising technological solution to reduce fan rotational speeds in the next generation of aircraft engines. In view of the rotational speeds and loads, journal bearings appear as interesting since, beyond their load carrying capacity at high speeds, they bring significant damping in mechanical systems. The present work aims at understanding the static and dynamic couplings between journal bearings and gear meshes in epicyclic gears. Lumped parameters models of the sun-gear, planets and ring-gear are coupled with a condensed finite elements model of the carrier using the planets bearings as interface elements. The journal bearings reactions are linearized around the quasi-static equilibrium of the system in order to use classical algorithms for the time-step integration. The gear teeth elasticity at the mesh interfaces are modelled using a thin-slices approach with an elemental stiffness attached to each discrete cell on the lines of contact. Sets of normal deviations are added to the discrete cells to account for the effect of manufacturing and assembly errors, as well as toot modifications. A number of comparisons with results from the literature validate the precision of the model, especially regarding the frequency contents of the output signals of the simulation. This work focuses on two main aspects: a) the effect of tooth lead modifications on the static and dynamics of a planetary gear set and, b) the influence of journal bearings as planet supports compared with rolling elements bearings. Particular emphasis is placed on the stiffness and damping properties brought by journal bearings

En robotique, lorsque les exigences de dextérité et de polyvalence sont élevées, les effecteurs terminaux traditionnels montrent vite leurs limites et les mains robotisées humanoïdes semblent une alternative séduisante. Malheureusement, si l'on sait aujourd'hui fabriquer de telles mains satisfaisantes sur le plan mécanique, leur utilisation pose toujours problème car leur contrôle est difficile. Dans cette thèse, on s'est intéressé à trois problèmes relatifs au contrôle des mains robotisées humanoïdes : le contrôle du mouvement de l'objet saisi et des efforts qui lui sont appliqués, le maintien de l'objet en cas de perturbations extérieures, et la raideur de la prise, c'est-à-dire son comportement élastique. Pour la manipulation de l'objet, on propose une nouvelle loi de contrôle, basée sur un problème d'optimisation sous contraintes, qui a l'avantage de synthétiser des couples articulaires moteurs réalisant un compromis entre les différents objectifs de contrôle, possiblement conflictuels ou non atteignables, tout en respectant les limitations de la physique et du robot. Pour garder prise sur l'objet en cas de perturbation, on propose une méthode pour calculer les forces de serrage qui assurent la robustesse de la prise à la plus grande perturbation possible, dans la direction où cette plus grande perturbation possible est la plus petite : une sorte de perturbation critique pour la prise. Enfin, on donne une modélisation de la raideur de l'objet en fonction de celle des doigts, dans le cas où un mouvement relatif de roulement est possible entre les doigts et l'objet. On montre que cette raideur dépend aussi des forces de contact et des courbures des surfaces en contact.

Etude des "modes acoustiques replies" propagatifs et des modes optiques confines, coexistant dans ces structures. Mesure des fréquences et des intensités des raies associées aux modes replies comme fonction de la période, de la supermaille et de la longueur d'onde incidente; description quantitative en termes des modulations des propriétés acoustiques et photoélastiques. Démonstration du caractère essentiellement confine des modes optiques dont les fréquences, quantifiées, sont décrites par un modèle de chaine linéaire alternée; effets de l'épaisseur des couches et des conditions d'interface; étude de ce dernier aspect sur une série d'échantillons de raideur d'interface variée.

Cette thèse introduit le robot R-Min, un concept de robot parallèle sous-actionné conçu pour réduire les efforts dus à un impact avec une personne. L’architecture est basée sur celle du mécanisme à cinq barres sur lequel des liaisons pivots sont ajoutées sur les avant-bras. Les modèles géométrico-statique et cinémato-statique sont déduits des conditions énergétiques nécessaires à l’équilibre du robot. Une étude discrète des solutions à ces modèles permet d’obtenir l’espace de travail du robot et le lieu de ces singularités. L’étude se concentre alors sur l’analyse de la sécurité. Un modèle réduit masse-ressort-masse, prenant en compte une raideur dynamiquement cohérente, est défini permettant d’obtenir une simplification du modèle dynamique au moment de l’impact et ainsi donne une nouvelle manière de caractériser la sécurité des robots souples. Une analyse expérimentale du robot R-Min permet en premier lieu de valider la faisabilité de modéliser et de contrôler ce type de structure tout en réduisant ses oscillations. Ensuite, l’effet sur la sécurité du sousactionnement, de la raideur, des vitesses, de l’objet impacté, est évalué lors d’un impact entre le robot R-Min et un dispositif de mesure dédié. Les résultats sont renforcés en simulation et permettent de conclure qu’une structure parallèle souple est une nouvelle solution permettant l’amélioration de la sécurité des robots de manière intrinsèque
This thesis introduces the R-Min robot, a concept of an underactuated parallel robot designed to reduce the efforts due to an impact with a person. The architecture is based on the five-bar mechanism on which revolute joints are added on the forearms. The geometrico-static and kinemato-static models are deduced from the robot energetic condition necessary for robot equilibrium. A discrete study of the solutions to these models allows to obtain the workspace of the robot and the locus of its singularities. The study then focuses on the safety analysis. A reduced massspring-mass model, taking into account a dynamically consistent stiffness, is defined allowing to obtain a simplification of the dynamic model at the time of the impact and thus gives a new way to characterize the safety of compliant robots. An experimental analysis of the RMin robot allows first to validate the feasibility of modeling and controlling this type of structure while reducing its oscillations. Then the respective effect on the safety of the underactuation, of the stiffness, of the velocities and of the impacted object is evaluated for the impact of the R-Min robot with a dedicated measurement device. Results are reinforced in simulation and leads to the conclusion that an underactuated parallel structure permits safety improvement of intrinsically safe robots

Les travaux de terrassements et de construction routière connaissent dans le monde un très grand développement puisqu’ils intéressent l’aménagement du territoire et les implantations industrielles. Le contrôle de la mise en œuvre des terrains mis en place pour assurer la qualité de l’ouvrage est nécessaire. Des procédés et moyens d’essais sont utilisés pour y parvenir. La détermination de la raideur ou du module de déformation des sols en surface est d'importance dans le domaine de la construction routière et industrielle. De nombreux travaux de recherche ont été menés sur des appareils de contrôle des matériaux dans le domaine du compactage. Un appareil d'origine américaine, appelé Géogauge® a été développé pour le contrôle du module de déformation dans le domaine des très petites déformations, après la mise en place d’une couche de sol par compactage. Comme cet appareil est pratiquement inutilisé en France, il a été nécessaire de tester cet appareil sur différents sites de sols compactés en France. Dans le cadre de nos travaux, on a mené des essais in situ et au laboratoire avec l’appareil Géogauge® pour une validation opérationnelle de cet appareil. Puis une étude comparée a été réalisée avec un autre appareil de contrôle très utilisé en France. Il s’agit de l’essai à la Dynaplaque 2. Les principaux résultats concernent les recommandations et conditions d’utilisation de ce Géogauge®, les validations et analyses des résultats des essais effectués et les corrélations établies entre les deux appareils en relation avec le niveau des déformations
Compacted soils constitute the main basis of any construction such roads and highways, airports, industrial platforms, sewers, earthworks, dams. If the objectives of compaction are to stabilize soils and improve their engineering properties, it is important to check and control the desired engineering properties during and after the construction. One of them concerns the soil deformation modulus or soil stiffness and to estimate this, many tests have been developed and are available. Soils compaction has been continuously studied and different testing methods and apparatus have been proposed. Recently an American one has been developed, named Géogauge® to control the soil properties after compaction. It is presented as a faster, cheaper, safer, and more accurate compaction testing device, the Géogauge® is proposed to control the deformation modulus in very small deformations. As this apparatus is not really been used in France, it is necessary to test this device and testing method on different soils compacted sites in France. For this, an important experimental program has been performed including in situ and laboratory tests to make an operational validation. And a comparison was run between the Géogauge® apparatus and the the Dynaplaque 2 device, a device commonly used in France. The main results concerns the use conditions of the Géogauge®, the tests results analysis and correlations proposed for the two used apparatus in relation with the level of soil deformations

La suspension CRONE Hydractive, développée par l’équipe CRONE dans le cadre des suspensions de véhicules automobiles, présente des performances remarquables. En effet, l’association de l’approche CRONE, garantissant la robustesse du degré de stabilité aux variations de la masse suspendue, et de la stratégie Hydractive, permettant la commutation d’une architecture de suspension orientée confort vibratoire à une autre orientée comportement routier,permet la mise en défaut de la plupart des dilemmes inhérents aux architectures traditionnelles de suspension. La présente étude propose ainsi le développement d’une version alternative de la suspension CRONE par deux approches. Une première approche consiste en la mise en place d’une version passive métallique reposant sur l’utilisation des ressorts à lames en s’inscrivant dans une démarche de modernisation et d’optimisation des technologies historiques. La seconde approche, quant à elle, consiste à proposer le développement d’une version active pneumatique de la suspension CRONE. La modélisation complète de l’architecture « CRONE » orientée confort est alors proposée à travers celle de ses accumulateurs et gicleurs pneumatiques. Cette nouvelle version de suspension, en adoptant une technologie d’actualité de plus en plus répandue et pouvant bénéficier des développements du Véhicule Autonome Connecté, ouvre de nouvelles perspectives d’évolution de la suspension automobile
The Hydractive CRONE car suspension developed by the CRONE team provides outstanding performances. Indeed, the CRONE method ensures the robustness of the stability degree with respect to variations of the sprung mass, while the Hydractive strategy enables the switchover between a comfort-oriented architecture and a road-behavior-oriented one. The association of the CRONE method with the Hydractive strategy allows to circumvent most of the dilemmas that occur with traditional architecture suspensions. The present study aims to develop an alternative version of the CRONE suspension using two approaches. A first approach consists of the implementation of a passive metallic version based on leaf springs aiming the modernisation and optimisation of historical technologies. The second one, however, involves the use of a more relevant and increasingly widespread technology with the development of an active pneumatic version of the CRONE suspension. The complete modeling of the ``CRONE'' comfort-oriented architecture is then proposed through its pneumatic accumulators and nozzles. This new version, benefiting from the pneumatic active system and from the development of the Autonomous Connected Vehicle, opens up new prospects for the development of car suspensions

Cette thèse contribue à l'analyse des raideurs statique et dynamique des robots parallèles à câbles dans un objectif d'amélioration de la précision de positionnement statique et de la précision de suivi de trajectoire. Les modélisations statique et dynamique proposées des câbles considèrent l'effet du poids du câble sur son profil et l'effet de masse du câble sur la dynamique de ce dernier. Sur la base du modèle statique de câble proposé, l'erreur de pose statique au niveau de l'organe terminal du robot est définie et sa variation en fonction de la charge externe appliquée est utilisée pour évaluer la raideur statique globale de la structure. Un nouveau modèle dynamique vibratoire de robots à câbles est proposé en considérant le couplage de la dynamique des câbles avec les vibrations de l'organe terminal. Des validations expérimentales sont réalisées sur des prototypes de robots à câbles. Une série d'expériences de statique, d'analyses modales, d'analyses en régime libre et de suivi de trajectoire sont réalisées. Les modèles statiques et dynamiques proposés sont confirmés. Les dynamiques des câbles et du robot ainsi que leur couplage sont discutées montrant la pertinence des modèles développés pour l’amélioration des performances des robots à câbles en termes de design et le contrôle. Outre l'analyse des raideurs statique et dynamique, les modèles proposés sont appliqués dans l'amélioration du calcul de la distribution des efforts dans les câbles des robots redondants. Une nouvelle méthode de calcul de la distribution des efforts dans les câbles basée sur la détermination de la limite inférieure des forces dans les câbles est présentée. La prise en compte de la dépendance à la position dans l'espace de travail permet de limiter les efforts dans les câbles et ainsi d'améliorer l'efficience des robots d'un point de vue énergétique
This thesis contributes to the analysis of the static and dynamic stiffness of cable-driven parallel robots (CDPRs) aiming to improve the static positioning accuracy and the trajectory tracking accuracy. The proposed static and dynamic cable modeling considers the effect of cable weight on the cable profile and the effect of cable mass on the cable dynamics. Based on the static cable model, the static pose error of the end-effector is defined and the variation of the end-effector pose error with the external load is used to evaluate the static stiffness of CDPRs. A new dynamic model of CDPRs is proposed with considering the coupling of the cable dynamics and the end-effector vibrations. Experimental validations are carried out on CDPR prototypes. Static experiments, modal experiments, free vibration experiments and trajectory experiments are performed. The proposed static and dynamic models are verified. Cable dynamics, robot dynamics and their coupling are discussed. Results show the relevance of the proposed models on improving the performances of CDPRs in terms of design and control. Besides stiffness analysis, the proposed models are applied on the force distribution of redundant actuated CDPRs. A new method on the calculation of the cable forces is proposed, where the determination of the lower-boundary of the cable forces is presented. The consideration of the pose-dependence of the lower force boundary can minimize the cable forces and improve the energy efficiency of CDPRs

La conception des structures assemblées nécessite de disposer d'outils de simulation prédictifs permettant de minimiser les écarts entre les comportements réel et simulé de ces structures. Et ce, d'autant plus que les exigences en terme de performance du système sont élevées et qu'une conception optimale est recherchée. Lors du dimensionnement des structures assemblées, la pratique généralement adoptée en bureau d'étude consiste à définir un coefficient de sécurité permettant de tenir compte de la variabilité du comportement réel de ces structures. L'inconvénient est de conduire nécessairement à un surdimensionnement qui peut aller à l'encontre des objectifs de dimensionnement optimal de ces structures. Les liaisons sont le siège de phénomènes non-linéaires tels que le contact ou le frottement et différentes sources d'incertitude induisent une variabilité sur les caractéristiques dynamiques réelles des liaisons. Malgré les capacités des calculateurs actuels, la prise en compte conjointe des phénomènes non linéaires et des incertitudes lors de la simulation de structures assemblées complexes reste difficilement envisageable par une approche directe. L'objectif de ce travail est de proposer une approche pragmatique de caractérisation du comportement vibratoire des structures légères assemblées en tenant compte de la variabilité des paramètres des liaisons. L'intérêt de cette approche est de pouvoir être intégrée dans une phase de dimensionnement robuste. On peut ainsi envisager de dimensionner une solution d'amortissement des vibrations d'une structure assemblée en tenant compte de la variabilité du comportement réel des liaisons de cette structure. Ce travail étudie d'abord le comportement dynamique d'une structure légère réelle afin d'identifier un modèle nominal «juste suffisant» des liaisons considérées. Une approche non intrusive de caractérisation du comportement vibratoire d'une structure en présence de paramètres incertains est ensuite proposée. Cette approche, intitulée approche SMR (pour Stochastic Model Reduction), exploite le fait que la variabilité des vecteurs propres d'une structure est généralement d'un ordre de grandeur inférieur à la variabilité des fréquences propres associées ce qui permet de réduire considérablement le coût de calcul de l'approche tout en gardant une bonne précision sur l'estimation des fréquences propres aléatoires de la structure. Le principe de l'approche est alors d'adapter la modélisation stochastique à chaque fréquence propre aléatoire en fonction d'une exigence de précision globale sur l'ensemble des fréquences propres aléatoires recherchées. Le point clé de cette approche consiste à identifier le modèle stochastique adapté à chaque configuration de fréquence propre, pour cela un indicateur sans coût de calcul supplémentaire est proposé. Finalement, un modèle stochastique des liaisons de la structure considérée est proposé et l'approche SMR est utilisée dans un processus d'optimisation basé sur le principe du maximum de vraisemblance pour identifier les paramètres de ce modèle. Cette dernière étape de la démarche proposée permet alors de caractériser le comportement vibratoire de structures assemblées constituées de nombreuses liaisons en tenant compte de la variabilité du comportement de chacune des liaisons. La démarche mise en place dans le cadre de cette thèse est alors concrétisée par la proposition d'une stratégie originale de réduction robuste des vibrations d'une structure assemblée légère
Predictive models are needed to properly design assembled structures. The main issue with this kind of structure is to deal with non-linear phenomena as contact or friction while considering sources of uncertainties mainly responsible for the deviation between the effective behavior of the structure and results from deterministic simulations. This work aims to provide a pragmatic approach to characterize the vibrational behavior of light assembled structures considering the variability of parameters of the joints. This approach would be useful for robust design of solutions, such as solutions for damping vibrations, dedicated to assembled structures and taking into account the variability of the real behavior of each joint.In this work, the dynamical behavior of an actual light structure is studied in order to identify a "just sufficient" nominal model of the considered joints. A non intrusive approach is then proposed to reduce the vibrational stochastic model of a structure with random parameters is then proposed. This approach, referred as the SMR approach (for Stochastic Model Reduction approach), takes advantage of the order of variability of random eigenvectors which is usually lower than the variability of corresponding random eigenfrequencies. It then allows to significantly reduce the computational cost for a given accuracy to estimate the structure random eigenfrequencies. The cornerstone of this approach is to adapt the stochastic modeling to each random eigenfrequency depending on a global accuracy requirement on the whole set of sought random eigenfrequency. The key point is then to identify the stochastic model used for each configuration of random eigenfrequency. A computationally free indicator is then proposed. Finally, a stochastic mechanical model of the joints of the studied structure is proposed. The SMR approach is used in an optimization process based on the maximum likelihood principle to identify the parameters of this stochastic model. This last step allows to characterize the vibrational behavior of assembled structures involving many joints taking into account the variability of each joints. This work is then concluded by applying the proposed approach to the design of an original strategy for robust reduction of vibration of light structures

Dans un contexte de performance sportive, de réhabilitation ou de santé, les étirements sont couramment utilisés dans le but de préparer le système neuromusculaire à l’exercice subséquent. Si la littérature montre majoritairement que les étirements altèrent de façon aigue la performance musculaire et/ou fonctionnelle, il existe toutefois des études dont les résultats diffèrent, suggérant l’influence d’un certain nombre de facteurs sur la variabilité des réponses du système neuromusculaire. Pour une meilleure compréhension de cette variabilité et des mécanismes impliqués, cette thèse avait pour objectif d’examiner l’influence de différents paramètres sur le système neuromusculaire : la durée d’étirement, le groupe musculaire et la modalité d’étirement. Au travers de quatre études, il a été montré que les étirements statiques pouvaient altérer la production de force maximale et les propriétés neuromusculaires indépendamment de la durée d’étirement. Cependant, il est apparu que ces modulations étaient spécifiques au muscle, et plus précisément à la raideur relative du système musculo-tendineux. Indépendamment de la durée d’étirement, les étirements statiques ne seraient pas efficaces pour préparer le système neuromusculaire à une activité musculaire subséquente, et notamment pour des muscles raides. Plus particulièrement, les étirements dynamiques ne paraissent pas plus efficaces. Même si les effets néfastes ont été diminués comparativement aux étirements statiques, ils ne favoriseraient pas davantage la production de force ni la commande nerveuse. Toutefois, il est intéressant de noter qu’une durée courte d’étirements dynamiques peut réduire la résistance passive à l’étirement, et donc augmenter potentiellement l’amplitude articulaire maximale, sans affecter les capacités de production de force. Finalement, les étirements dynamiques pourraient être envisagés comme une activité musculaire dynamique, qui compense partiellement les effets néfastes de l’étirement sur la performance musculaire. D’un point de vue pratique, ceci suggère que ce type d’étirements peut être réalisé avant une performance, mais néanmoins accompagnés d’une activité musculaire de plus haute intensité, afin d’optimiser les effets de l’échauffement musculaire sur le système neuromusculaire. En définitive, la variabilité des réponses du système neuromusculaire serait dépendante de facteurs spécifiques, tels que la modalité d’étirement et la raideur relative du système musculo-tendineux, soulignant l’importance de les prendre en considération dans la pratique
Stretching is traditionally incorporated into pre-exercise routines in health, rehabilitation and sporting environments to condition the neuromuscular system for exercise. While a large body of evidence reported that stretching may acutely impair the subsequent muscular performance, some conflicting results highlight possible mitigating factors of neuromuscular responses variability. Because the limited data available do not present a clear consensus, the aim of this thesis was to investigate the effects of different factors on neuromuscular responses to stretch: the muscle group, the stretch duration and modality. By means of four studies, it has been shown that static stretching may alter maximal voluntary torque and neuromuscular properties, irrespective of the stretch duration. However, these modulations were dependent on the muscle group, and more specifically on the intrinsic stiffness of the muscle-tendon system. Regardless of the stretch duration, static stretching appears to be not effective, or even detrimental, to prepare the musculotendinous system for subsequent exercises, and especially for stiff muscles. It is also relevant that dynamic stretching was not better than static stretching. Even if stretch-induced impairments were mitigated compared to static stretching, dynamic stretching would not optimize muscle strength capacities and central nervous system. However, a short duration of dynamic stretching may be sufficient to reduce passive resistive torque, and therefore potentially increase maximal range of motion, without affecting muscle strength capacities. Finally, dynamic stretching could be considered as dynamic muscle activity, which would partly counteract deleterious muscle-tendon stretching effects. From a practical point of view, dynamic stretching could be a part of warm-up procedure, but should be associated to stronger contractions to optimize the improvement in muscle strength capacities. In summary, the variability of neuromuscular responses to stretch would be dependent on specific factors, such as stretching modality and relative stiffness of the musculotendinous system, emphasizing the importance of taking it into consideration in practice

Il est bien connu qu'un des plus importants défis de la robotique industrielle est d'augmenter l'efficacité énergétique des robots manipulateurs. Dans les applications industrielles, telles que les opérations de prise et dépose à grande vitesse, la précision est généralement le critère le plus important pour mesurer les performances du robot. Cependant, les méthodes de conception des robots rapides ont évolué vers la conception des robots, pas seulement précis, mais également performants sur le plan énergétique. Cette thèse propose un principe d'actionnement pour réduire la consommation d'énergie des robots à grande vitesse en plaçant des ressorts à raideur variable en parallèle des actionneurs d'un robot rapide. L'idée est de régler la raideur de ces ressorts à l'aide d'autres actionneurs afin de mettre le robot à proximité de modes de résonance lors de son déplacement (les trajectoires de prise et dépose étant pseudo-oscillantes). En ajoutant un ressort à raideur variable en parallèle des liaisons actionnées par le robot, deux performances sont obtenues: i) la connexion directe entre les liaisons du moteur et du robot, garantissant ainsi la précision à grande vitesse, et ii) le contrôle de l'énergie potentielle stockée à libérer par cycle du mouvement de prise et dépose, exploitant ainsi la dynamique naturelle du robot à hautes vitesses et réduisant la consommation d'énergie. Les résultats expérimentaux de l'approche suggérée sur un prototype de taille industrielle montrent la réduction drastique de la consommation d’énergie pour des mouvements rapides pseudo-oscillants
It is well-known that one of the most representative future challenges in industrial robotics, is to increase the energy efficiency of robot manipulators. In industrial applications, such as high-speed pick-and-place operations, the accuracy is typically the most important criteria to measure the robot performance. Nevertheless, the design trends to operate at high speeds are shifting to the design of robots, which are not only accurate, but also they can perform in an energy-efficient way. This thesis proposes an actuation principle for reducing the energy consumption of high-speed robots by placing variable stiffness springs (VSS) in parallel to the motors that actuate the links of a high-speed robot. The main idea is to smartly tune online the force/displacement relation of the VSS, associated to the VSS stiffness, so that the robot is put in near a resonance mode, thus considerably decreasing the energy consumption during fast pseudoperiodic pick-and-place motions. By adding a spring with controllable stiffness in parallel to the robot actuated links, two performances are achieved: i) direct power connection between the motor and the robot links, thus ensuring accuracy at high-speeds; ii) control of the stored potential energy to be released per cycle of the pick-and-place motion, thus exploiting the robot natural dynamics at highspeeds, and therefore reducing the energy consumption. The experimental results of the suggested approach on an industrial-sized prototype show the drastic reduction of energy consumption for fast quasi-periodic pick-and-place-like motions

Le parachèvement de pièces métalliques ou composites est une opération aux enjeux économiques importants pour lequel le risque de délocalisation est important. Dans ce contexte, la robotisation est une alternative permettant de conserver une production locale, les robots industriels polyarticulés ayant vu leurs prix diminuer et leurs performances améliorer. Néanmoins leur raideur intrinsèque n'est pas suffisante pour réaliser ces opérations dans les conditions minimales requises par les procédés nécessitant à la fois précision et raideur importantes du robot. Cette thèse vise à développer et valider une méthodologie de maîtrise et d'optimisation de l'exploitation de robots industriels sériels pour le parachèvement de pièces métalliques ou composites. Le premier chapitre présente les enjeux de la robotique de production ainsi que les travaux actuels. Dans le second chapitre, les sources de flexibilité des robots sériels 6-axes sont étudiées afin de développer un modèle élasto-statique adapté à la problématique. Un protocole d'identification des raideurs articulaires, exploitable industriellement, est développé puis mis en œuvre dans le troisième chapitre. Ce modèle élasto-statique est validé expérimentalement au moyen de l'usinage de pièces tests. Dans le quatrième chapitre, le comportement élasto-dynamique du robot est étudié. Enfin, deux méthodes de travail permettant de réaliser des opérations de parachèvement avec un robot industriel sériel, testées expérimentalement, sont présentées dans le dernier chapitre : (i) optimisation du placement de la pièce à usiner et gestion de la redondance cinématique du robot ; (ii) correction de la consigne de trajectoire du robot.

Ce travail est consacré à l'étude d'un modèle multifluide multivitesse récemment proposé par Scannapieco et Cheng (SC) pour décrire l'interpénétration de fluides miscibles (voir Physics Letters A, vol. 299, n. 1, pp. 49-64, 2002). Dans ce document, on commence par resituer ce modèle dans le contexte de la modélisation des écoulements de mélanges de fluides miscibles, puis on procède à son analyse mathématique (étude de l'hyperbolicité, existence d'une entropie mathématique strictement convexe, analyse asymptotique et limite de diffusion). On montre qu'il s'agit d'un système bien posé. Ensuite, on se concentre sur la problématique de la résolution numérique des systèmes de lois de conservation avec un terme source de relaxation, classe dont fait partie le modèle SC. Une difficulté lors de la résolution numérique de tels systèmes est de capturer sur maillage grossier leur régime asymptotique quand le terme source est raide. Le principal apport de ce travail réside dans le fait que l'on propose un nouveau mode de construction de schéma Lagrange-projection qui prend en compte la présence d'un terme source au niveau du flux numérique. Cette technique est d'abord appliquée en 1D au problème modèle des équations d'Euler avec friction, puis au modèle multifluide SC. Dans les deux cas, on prouve que le nouveau schéma est asymptotic-preserving et entropique sous une condition de type CFL. L'extension 2D du schéma est effectuée par directions alternées. Des résultats numériques mettent en évidence l'apport du nouveau flux en comparaison avec un schéma Lagrange-projection classique où le terme source est traité par un splitting d'opérateur
This work is devoted to the study of a multivelocity multifluid model recently proposed by Scannapieco and Cheng (SC) to describe the interpenetration of miscible fluids (see Physics Letters A, vol. 299, n. 1, pp. 49-64, 2002). In this document, we begin with presenting the SC model in the context of miscible fluids flows modelling. After that, the mathematical analysis of the model is carried out (study of hyperbolicity, existence of a strictly convex mathematical entropy, asymptotic analysis and diffusion limit). As a conclusion, the system is well-posed. Then, we focus on the problem of numerical resolution of systems of conservation laws with a relaxation source term, because SC model is part of this class. The main difficulty of this task is to capture on a coarse grid the asymptotic behaviour of the system when the source term is stiff. The main contribution of this work lies in the proposition of a new technique, allowing to construct a Lagrangian numerical flux taking in account the presence of the source term. This technique is applied first on the model-problem of a 1D Euler system with friction, and then on the multifluid SC model. In both cases, we prove that the new scheme is asymptotic-preserving and entropic under a CFL-like condition. The 2D extension of the scheme is done using a standard alternate directions method. Some numerical results highlight the contribution of the new flux, compared with a standard Lagrange plus remap scheme where the source term is processed using an operator splitting

Cette thèse est consacrée a l'étude numérique de systèmes de lois de conservation bidimensionnelles modélisant des écoulements instationnaires à fronts raides. La démarche adoptée ici est celle des volumes finis cell-centered, sur maillages non structures. Deux modèles sont considérés : l'inflammation d'une goutte, et l'écoulement de l'eau peu profonde couple au transport-diffusion du polluant. Concernant le premier modèle, la raideur spatiale et temporelle du phénomène est prise en compte par l'utilisation d'un procède de raffinement-déraffinement dynamique du maillage. La partie visqueuse des équations est discrétisée à l'aide d'une reconstruction du type green-gauss basée sur la cellule diamant et une interpolation aux moindres carres. Cette technique s'est révélée très efficace lorsque des maillages adaptatifs sont utilisés. Enfin, en considérant une loi de conservation scalaire bidimensionnelle, nous montrons que, sous une condition du type cfl qui est raisonnable, le schéma d'ordre deux utilisé pour la partie convective satisfait le principe du maximum. Nous mettons en évidence ici la propagation d'une flamme triple au cours du processus d'allumage d'une goutte, quand la réaction chimique est suffisamment rapide par rapport au processus de diffusion moléculaire et de diffusion de la température. Pour l'écoulement de l'eau peu profonde, nous avons adopté un schéma semi-implicite linéarisé pour le calcul des termes de frottement et une extension du schéma de Bermudez pour les termes de pente. Enfin, dans le cas ou le système de Saint-venant est couplé à l'équation de transport d'une substance polluante, nous avons utilisé le schéma vf4 pour la discrétisation de la partie diffusive sur des maillages non structurés triangulaires. Plusieurs tests numériques et comparaisons avec des résultats expérimentaux, en une et deux dimensions d'espace, sont réalisés.

: Les travaux présentés dans cette thèse traitent du contrôle de systèmes dynamiques soumis à des excitations harmoniques et transitoires en utilisant des absorbeurs de type Nonlinear Energy Sink (NES). Plusieurs aspects ont été développés : la conception et la réalisation d'un nouveau design pour le NES cubique, l'étude de la location et du transfert irréversible d'énergie sur un NES bistable et le développement d'un critère de conception pour un NES à Vibro-Impact (VI). Dans un premier temps, un critère de conception est proposé pour le NES à raideur cubique. Le design proposé est basé sur des ressorts coniques ou des ressorts à pas variable. Un mécanisme à raideur négative est aussi introduit pour supprimer la partie linéaire et avoir une raideur cubique pure. Dans un deuxième temps, le concept du NES est validé expérimentalement par des essais statiques et des essais dynamiques. Une analyse de sensibilité est aussi menée sur la longueur des ressorts précontraints, elle dénote parfois un état bistable de l'oscillateur. Ensuite, le NES bistable ainsi obtenu est étudié plus en détail. Ce type d'absorbeur s'avère être très robuste pour différents types d’excitation. Des études expérimentales sont aussi menées afin d'explorer le comportement dynamique. Enfin, un critère de conception est proposé pour le NES à Vibro-Impact. Des calculs analytiques détaillés sont proposés pour contrôler les vibrations sous différentes excitations. L'étude expérimentale montre une bonne cohérence avec les résultats théoriques
The work presented in this thesis deals with the passive control of dynamics systems subjected to harmonic and transient excitations using a Nonlinear Energy Sink (NES). Several research aspects have been developed: design theory and experimental study of a novel NES, efficient Targeted Energy Transfer (TET) of bistable NES and design criteria for optimally tuned Vibro-Impact (VI) NES. Firstly, a design criterion intended to provide optimal nonlinear stiffness is proposed. Then a novel design of NES system yielding cubic stiffness with conical springs or variable pitch springs and negative stiffness mechanism is developed. Secondly, the experimental procedures for static and dynamic test are presented and applied to validate the concept of NES system. Then a sensitivity analysis is performed with respect to the pre-compressed length of springs. Thirdly, the optimal design of the above device with negative stiffness (termed as bistable NES) is studied. This type of NES is proved to work robustly for different types of excitation, and experimental study of semi-active control are explored. Finally, design criteria for optimally tuned VI NES are studied. Detailed analytical calculations of clearance to control the vibration under different excitations are proposed. A good correspondence between theoretical and experimental results is observed

Du fait de la raréfaction des gisements de pétrole conventionnel et de l'accroissement de la demande mondiale, les compagnies pétrolières sont amenées à considérer de nouvelles réserves inexploitées car trop coûteuses à l'exploitation il y a quelques années. Ce travail est consacré à la simulation numérique d'un procédé d'extraction de pétrole lourd, le VAPEX, caractérisé par l'injection de solvant facilitant le drainage par gravité de l'huile. L'enjeu principal de cette thèse est de simuler numériquement et avec précision, le mécanisme de pénétration du solvant dans l'huile, cette zone de pénétration étant relativement mince à l'échelle du réservoir. Notre travail a porté sur l'utilisation d’algorithmes de raffinement adaptatif de maillages pour la simulation de ce procédé. Ces considérations nous ont amené à considérer la problématique d'application d'algorithmes de raffinement de maillages en milieu poreux, et plus particulièrement en milieux poreux hétérogènes pour lesquels les indicateurs (ou estimateurs) existants permettant de déterminer les zones à raffiner ne sont pas clairement établis. Dans un premier temps, nous mettons en place l'ensemble des équations que nous sommes amené à résoudre numériquement au cours de l'élaboration des codes de simulation de procédés d'extraction par injection d'eau et de solvant. Nous décrivons ensuite le procédé VAPEX, et nous établissons l'étude semi-analytique de Butler & Mokrys du procédé à laquelle nous ajoutons la prise en compte des termes capillaires. Nous décrivons ensuite deux méthodes mathématiques permettant d'établir des estimateurs a posteriori pour de tels problèmes. Au cours de ce travail, nous mettons en place deux codes de simulation de réservoirs, le premier est un simulateur basé sur une discrétisation des équations par une méthode de discrétisation par éléments finis mixtes hybrides et permettant de simuler des problèmes d'injection d'eau et le second est basé sur une méthode de discrétisation par volumes finis permettant de simuler des procédés d'injection de solvant tels que le VAPEX. Nous utilisons ensuite ces estimateurs par le biais d’un algorithme de raffinement de maillages pour ces deux codes de simulation. L'étude du modèle semi-analytique que nous avons faite du procédé VAPEX montre que sous certaines hypothèses le terme capillaire peut être assimilé à un terme diffusif pour prédire l'avancement du front. Les estimateurs mis en place basés sur les variations des flux permettent de déterminer les zones de front pour des réservoirs hétérogènes. Nous illustrons ce résultat sur une simulation d'un problème d'injection d'eau à l'aide du simulateur mis en place. Les estimateurs mis en place permettent également de capter les fronts des saturations des phases et de concentration des constituants. Nous illustrons ce résultat sur une simulation du procédé VAPEX.Ce travail a amené à la mise en place d’estimateurs permettant de raffiner des maillages autour des fronts de saturation et de concentration pour des milieux poreux hétérogènes au cours de la simulation d'écoulements en milieux poreux. Pour caractériser ces estimateurs, nous avons distingué un front de saturation (resp. concentration), qui correspond est une forte variation de saturation (resp. concentration) engendrant une forte variation du flux, d'un fort gradient de saturation (resp. concentration) qui apparait automatiquement lorsque la perméabilité du milieu poreux varie brutalement. Les extensions de ce travail pourraient permettre de mettre en œuvre plus de simulations faisant varier les termes capillaires et les termes dispersifs affin de mieux apprécier le comportement des estimateurs introduits. Il serait également intéressant d'étudier l'impact des hypothèses faites pour établir les estimateurs empiriques utilisés. Enfin, de tels estimateurs pourraient s'appliquer à des codes de simulation tenant compte de la dispersion en milieu poreux
With rarefaction of conventional petroleum fields and the world supply increase, petroleum companies have to consider new unexploited reserves because of their exploitation cost few years ago. These reserves are called unconventional reserves, mainly heavy oil or extra heavy oil. This work is devoted to the numerical simulation of an extraction process of heavy oil, the VAPEX. VAPEX is characterized by solvent injection in a horizontal well in order to facilitate gravity drainage of oil in a producer well situated in the same way under the injector well. The main stake to simulate this process is to simulate the mechanism of solvent penetration in oil with precision, this penetration zone being very thin drawn to the reservoir scale. We focus our work on application of algorithm of adaptive mesh refinement to simulate this process. This consideration lead us to consider the issue of application of mesh refinement in porous media, especially in heterogeneous porous media for which existing indicators (or estimators) do not allow to determine properly the zone to be refined. The objective of this work is to determine a posteriori estimators for implementation of simulation codes of heterogeneous petroleum reservoirs and their application to the VAPEX process. Firstly, we set the whole equations we have to solve numerically to build simulators of petroleum extraction processes by water injection and solvent injection. Then, we describe the VAPEX process and we establish the semi-analytical study of Butler & Mokrys of this process for which we take in account influence of capillarity. Afterwards, we describe two mathematical methods to establish a posteriori estimators for such problems. One of these methods is based on empirical extrapolation of existing estimators for hyperbolic problems given by Ohlberger. In the course of this work, we set two simulation codes of petroleum reservoirs, the first is a simulator based on equations discretisation by mixed finite element method allowing simulation of water injection problems and the second is based on discretisation by finite volumes method allowing simulation of solvent injection processes like the VAPEX. Then, we apply these estimators to an algorithm of mesh refinement for these two simulation codes. The study of the semi-analytical model set of the VAPEX process show that under hypothesis, capillarity can be likened to a diffusive term to determine the front tracking. Estimators set are based on flux variation and allow determining sharp zone to be refined in heterogeneous porous media. We illustrate this result for a simulation of water injection with the simulator built. The estimators set can also track saturations fronts and concentrations fronts. We illustrate this result on a simulation of the VAPEX process. This work shows it is possible to set estimators allowing mesh refinement to track saturations and concentrations fronts during simulation of flow in heterogeneous porous media. To set such estimators, we make a distinction between saturation (resp. concentration) front and high saturation (resp. concentration) gradient. To our point of view, a front is a high variation of saturation or concentration that has a high impact on the flux variation. It is different from a high gradient that appear automatically where the permeability of the porous media has a high variation. This work could be complemented by making more simulations with variations of capillarity and dispersive terms in order to have a better appreciation of estimators introduced. It would be advisable to study the impact of suppositions done to establish these empirical estimators set. After all, such estimators could be applied to a simulation code taking in account dispersion in porous media

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux de l'équipe CRONE appliqués à la suspension. Cette thèse permet de proposer une suspension CRONE qui non seulement gère le compromis Isolation vibratoire/ tenue de caisse mais également isolation vibratoire/ tenue de roue. Pour cela un critère est développé sur la tenue de roue, applicable à tous types de suspensions permettant l’analyse et le dimensionnement de la suspension pour le contrôle de roue. De plus afin de lever le dilemme entre sollicitations route et sollicitation conducteur, une stratégie pour les suspensions bi -états est proposée et appliquée sur suspension hydractive. Enfin , un travail de formalisme de l’ influence la suspension sur la dynamique véhicule fut réalisé permettant d ’enrichir la stratégie de commutation déjà développée pour agir en virage et en freinage et ainsi optimiser l’utilisation de la suspension
This thesis follows some previous work of the CRONE team applied to carsuspensions. It allows to purpose one car suspension, called CRONE car suspension, whichimproves the compromise between low frequency road filtering and car holding and thecompromise between hight frequency road filtering and wheel holding. To hold the wheel acriterium on the wheel holding is developed. This criterium can be used to analyse and tunedall kind of car suspension around the wheel pulsation. Moreover, to fight against thecompromise between the driver input and the raod input, a control laws is developed andapplied to a bi-state car suspension called hydractive car suspension. Finally, the influence ofthe car suspension tuning on the vehicle dynamic and more precisely on the ESP, ABSsystems is studied and illustrated with some first experiments