Dissertations / Theses: 'Microstructure Complexe' – Grafiati (2024)

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

L'étude comparative de l'efficacité d'une série de dérivés organoferriques aliphatiques, alicycliques et aromatiques, combinés à AlEt3, sur la polymérisation du hex-1-yne (HX), a revelé que les composés Fe(CH3CH2CO2)3, Fe(naph)3 et Fe(C6H11CO2)3, sont doués d'une haute activité catalytique (Rdt 100%, Mn=6. 10^4). Les essais conduits en présence du couple Fe(CH3CH2CO2)3AlEt3, montrent que cette combinaison est parfaitement appropriée pour polymériser les alcynes terminaux: 3-méthylpent-1-yne, 4-méthylpent-1-yne et phénylacetylène (PA). Les 3-triméthylsiloxyprop-1-yne (TMSOP) et 1-triméthylsilylpenta-1,4-diyne (TMSPD), polymérisent également sous l'action de ces complexes amorceurs (Rdt 70%, mn = 10^5). L'encombrement stérique du groupe Si(CH3)3 est suffisamment important pour protéger efficacement tout site réactif auquel il est directement lié (-O-, -C=C-) envers les agents organométalliques qui composent le système amorceur. Le processus de croissance, évalue en termes de rendement et de microstructure (cis/trans), des produits formes, est influencé par l'encombrement stérique du substituant avoisinant le carbone sp. La copolymérisation des couples PA/HX, PA/TMSPD, HX/TMSOP et PA/TMSOP montre que les alcynes examinés copolymérisent par voie Ziegler-Natta. Les rapports de réactivité indiquent que le régime d'incorporation des deux partenaires est déterminé par le seul effet terminal. Ces rapports révèlent que les trois premiers couples sont dépourvus de composition azéotrope et ont une certaine tendance à l'alternance des deux résidus alors que le quatrième présente un azéotrope à environ 98% de PA dans la charge et une propension à former des séquences hom*ogènes. L’étude du vieillissem*nt à l'air et à la lumière de ces polymères montre que la vitesse d'altération de leurs caractéristiques physicochimiques est une fonction décroissante de l'effet d'encombrement stérique du substituant lié au squelette macromoléculaire

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Le matériau La_2 Mo_1,5 W_0,5 O_9 (LMW05) est un conducteur ionique de la famille LAMOX qui a récemment connu un grand potentiel en tant qu’électrolyte solide dans des systèmes électrochimiques haute température. L’objectif de cette thèse est double : d’une part, étudier les effets de certains paramètres microstructuraux, essentiellement la porosité, sur les propriétés électriques des échantillons céramiques de LMW05 et, d’autre part, appliquer le procédé de frittage flash pour la préparation d’échantillons denses.Les échantillons poreux ont été préparés par frittage à des températures comprises entre 750 °C et 1100 °C. La spectroscopie d’impédance complexe a été systématiquement utilisée pour évaluer l’influence de la porosité sur les propriétés électriques de LMW05. La réponse électrique, observée à haute fréquence (HF) sur les diagrammes d’impédance, est très affectée par la porosité. Elle dépend de la morphologie et de la localisation des pores. Les théories du milieu effectif ont été employées pour l’interprétation des résultats obtenus. L’approximation de Bruggeman s’est révélée la plus appropriée pour décrire la réponse électrique haute fréquence pour 0 < P ≤ 22%. En comparaison avec des céramiques de type YSZ, les échantillons poreux de LMW05 présentent une faible valeur du facteur de blocage α_R. Cette dernière est, en fait, liée à la morphologie des pores qui sont de forme sphérique et de grande taille. La mise en contact de deux pastilles denses a permis de simuler le contact entre deux grains de LMW05.Le procédé de frittage flash a été testé avec succès pour la préparation des échantillons de LMW05. Une attention particulière a été portée à l’optimisation des conditions de déclenchement du flash de courant. Nous avons montré que les échantillons frittés de LMW05 présentent le même comportement électrique indépendamment du procédé de frittage employé
The La_2 Mo_1,5 W_0,5 O_9 (LMW05) material is an ionic conductor of the LAMOX family which has recently shown a great potential as a solid electrolyte in high temperature electrochemical systems. The aim of this thesis is double: firstly, to study the effects of certain microstructural parameters, essentially the porosity, on the electrical response of LMW05 ceramic samples and, on the other hand, to apply the flash sintering process for the preparation of dense samples. Porous samples were obtained by varying the sintering temperature in the range of 750 to 1100 °C. Complex impedance spectroscopy was systematically used to evaluate the effect of porosity on the electrical response of LMW05. The electrical response, observed at high frequency (HF) on the impedance diagrams, is greatly affected by the porosity. It depends on the morphology and the location of pores. Effective medium theories were used for the interpretation of obtained results. The Bruggeman approximation proved to be better suited to describe the high frequency electrical response for 0 < P ≤ 22%. Compared with YSZ-type ceramics, the porous LMW05 was found to have a low blocking factor α_R. This low value is related to the morphology of the pores which are spherical in shape and large in size. The contacting of two dense pellets allowed us to simulate the contact between two grains of LMW05.The flash sintering process has been successfully tested for the preparation of LMW05 samples. Particular attention is paid to optimizing the conditions of the flash sintering onset. We have shown that the sintered LMW05 samples exhibit the same electrical behavior independently to the employed sintering process

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Nous reportons dans ce travail le comportement mécanique, dans le régime solide et en écoulement, de matériaux granulaires liés par un liquide non saturant, qui intervient par sa viscosité et par des effets capillaires. De tels matériaux, intermédiaires entre les assemblages granulaires secs et les suspensions très concentrées, sont étudiés expérimentalement et par simulations discrètes depuis la microstructure jusqu'au comportement macroscopique. Ainsi, on adopte une démarche multi-échelle, dont l’objectif est d’établir les fondements de la compréhension des phénomènes capillaires et/ou visqueux, qui interviennent dans la formulation de lois de comportement, et d'y intégrer une caractérisation de la microstructure de ces matériaux. Nous nous intéressons notamment au modèle d'interactions capillaire et visqueuse par ponts simples, dans un cadre où l'on fait varier l'inertie, le degré de confinement, le degré de friction du matériau ainsi que la quantité de liquide introduite. Pour répondre à cet objectif, ce travail de thèse s’articule autour des trois volets suivants :- Un travail de rhéologie expérimentale macroscopique sur matériau modèle (billes de polystyrènes monodisperses, mouillées avec une huile de silicone newtonienne) qui nous permet de délimiter des régimes d'écoulement et de caractériser l'influence de l'effet cohésif. Le format expérimental adopté nous permet de cisailler les échantillons sur des temps très longs et d'atteindre des régimes d'écoulement stationnaires. Ainsi, à l'instar des matériaux secs, on retrouve des régimes quasistatiques puis inertiels à mesure que la vitesse d'écoulement augmente. On met aussi en avant une très forte influence de l'effet cohésif qui tend à augmenter drastiquement la résistance au cisaillement et à diminuer la compacité de nos échantillons.- Des expériences de microtomographie à rayons X qui permettent d'étudier la microstructure à l'état statique. On remarque notamment une bonne hom*ogénéité des échantillons, qu'ils soient faiblement ou fortement saturés. On détecte aussi un nombre non-négligeable de morphologies capillaires complexes, ce qui, par comparaison aux résultats de rhéologie macroscopique, ne semble pas influencer les propriétés d'écoulement. Ce résultat est particulièrement intéressant puisqu’il montre la capacité du modèle d’interactions par pont simple à décrire le comportement de systèmes à priori hors de sa portée descriptive.- Des simulations numériques discrètes qui nous permettent d'élargir fortement la gamme de paramètres étudiés, notamment avec des caractéristiques du matériau comme la friction de Coulomb. L'étude micromécanique, permise par les simulations, autorise aussi l'analyse des questions d'anisotropie, de coordination et de contraintes capillaires. On met en avant l'importance des interactions capillaires à distance lors de l'utilisation d'un modèle de contraintes effectives. Les limites de ce modèle, usuellement adapté à la description du comportement en régime quasi-statique, sont aussi testées et discutées dans le régime inertiel. La bonne concordance entre résultats expérimentaux et numériques nous aura permis de valider et calibrer un modèle numérique qui, en retour, aura donc fourni une analyse viable des effets microstructurels pour la compréhension du comportement et la transition de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique
With this doctoral research, we report on the solid and liquid-like mechanical behaviors of wet granular materials, which exhibit viscous and capillary effects. Such systems, standing between dry and immersed granular materials, are studied both in experiments and discrete numerical simulations, from the microstructural aspects to the mechanical behavior. We therefore adopt a multiscale approach whose purposes are to understand the origins and roles of capillary and viscous effects in constitutive laws and to include a microstructural description within these laws. We are interested in the simple bridge model for the illustration of viscous and capillary effects in the case of quasistatic and inertial flows, where the confining forces, the Coulomb friction and the liquid quantity can vary. To answer such questions, this thesis is articulated around the 3 following topics :- A study based on macroscopic rheological experiments with a simple model material (monodisperse polystyrene beads, wetted with a Newtonian silicon oil) which enables us to distinguish the flow regimes and to characterize the influence of cohesive effects. The experimental framework allows for long time shearing experiments, where the materials can reach their steady state behavior. Alike dry systems, wet granular materials still exhibit a quasistatic and an inertial regime with increasing flow velocity. We show the noticeable influence of capillary effects which strongly increases the shear resistance and reduces the materials density.- X-ray microtomographic experiments enabling the microstructural study of static samples. We witness a good hom*ogeneity of our samples whether slightly or strongly saturated. A non-negligible number of very complex capillary bonds were detected, which stresses, when compared with macroscopic rheological results, their lack of influence on the flow properties. This result is very noticeable as it demonstrates the ability of the simple bridge model to illustrate the behavior of materials which would not be included a priori within its reach.- Discrete numerical simulations allowing us to strongly improve the range of the parameters of the study, especially in the case of material characteristics such as Coulomb friction. The micromechanical study emerging from simulations, allows us to analyze anisotropy, coordination and capillary stresses questions. We underline the great importance of long-range capillary interactions when using an effective stress model. The limits of such model, usually adopted to describe the behavior in the quasistatic regime, are also tested and debated in the inertial regime. The good agreement between numerical and experimental results enabled us to validate and calibrate a numerical model which, in return, offered a reliable analysis of microstructural effects for the understanding of the mechanical behavior and for the transition from the microscopic to the macroscopic scale

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Les méthodes d'hom*ogénéisation numériques sont maintenant largement utilisées. De plus les techniques d'imagerie permettent une représentation géométrique très précise de la microstructure des matériaux, qui conduit le plus souvant à des modèles éléments finis "voxels". Une autre approche a été recemment proposée pour les modèles à partir d'images, basée sur l'approche X-FEM associée à la méthode level-sets. Ces deux approches sont comparées et il est montré que la méthode X-FEM/levels sets est plus efficace et précise que l'apporche voxels. La prise en compte d'images de la microstructure met en évidence le caractère aléatoire de la microstructure, ce qui soulève la question du choix de la methode d'hom*ogénéisation et de la taille du VER (volume élémentaire représentatif). Il est montré que l'hom*ogénéisation avec conditions aux limites hom*ogènes (en déformation ou contraintes) conduit à des biais sur les propriétés apparentes, liées à des effets de bords. Une approche est proposée pour s'affranchir de ces effets de bords. Une stratégie d'hom*ogénéisation à trois échelles est enfin présentée pour les problèmes ou les échelles microscopique et macroscopique sont très différentes. Une échelle intermédiaire mésoscopique est ainsi coonsidérée, inférieure à la taille du VER. A cette échelle mésoscopique les propriétés apparentes calculées par hom*ogénéisation sont des variables aléatoires, qui sont représentées par un développement sur le chaos polynomial identifié à parir des échantillons extraits de l'image. Des échantillons macroscopiques sont alors générés, avec une échelle de discrétisation mésoscopique, et une distribution spaciale de propriété issue de l'approche précédente. La taille du VER est alors calculée
Computational hom*ogenization approaches are now widely used. Moreover, imaging techniques allow a highly accurate representation of material microstructure, and classically leads to voxel-based finite element models. Another computational approach for image-based modeling has been recently proposed, based on X-FEM and level set method. These two approaches are compared and it is shown that X-FEM/levelset approach is more efficient and accurate than the voxel-based FEM. Using microstructure images highlights its randomness, which raises the problem of the determination of the sizeof the RVE (reprentative volume element). It's shown that hom*ogenization approaches with uniform strins or stresses boundary conditions lead to overcome these edge effects. At last a three scale hom*ogenization approach is presented for problems where the macroscale is much larger than the microscale. An intermediate mescoscale is considered, with a size lower than the RVE size. At this mesoscale computed apparent properies are random variables. These are represented using polynomial chaos expensions identified from samples which are extracted from the image. Macroscopic samples are then generated, with a mesoscopic modeling scale, and a spacial distribution of apparent properties coming form the previous step. Applying again classical hom*ogenization methods at this new scale allows the determination of RVE size

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Le complexe de toro, situe dans la province nord du nigeria, est un pluton bimodal calco-alcalin faisant partie des older granites panafricains. Il est constitue d'un corps principal de granite porphyroide (75 km2), entourant un corps basique de diorite a hyperstene (25 km2). Le contact entre ces deux magmas est complexe ; roches hybrides tonalitiques temoignant de melanges complets (mixing) ou partiels (mingling), roches provenant de l'encaissant, refusion partielle du granite porphyroide en un granite equigranulaire, bordure microgenus de la diorite. La technique de l'anisotropie de la susceptibilite magnetique, fournissant l'intensite et l'orientation de la fabrique des mineraux magnetiques de la roche, a permis d'acceder a la fabrique interne des plutons, reflet de leur mise en place. Les donnees structurales mettent en evidence deux stades majeurs: (i) mise en place du granite de toro, a l'etat magmatique, le long d'un plan moyennement pente vers l'ouest et selon une direction ouest-est et, (ii) mise en place de la diorite a l'etat magmatique, accompagnee d'hybrides et d'enclaves d'encaissant, lors d'un cisaillement dextre submeridien d'echelle regionale. Enfin, un episode plus tardif de cisaillement dextre n30 echarpe la bordure nord-ouest du complexe de toro. Ainsi, le granite s'est mis en place dans une croute deja fortement structurees et ductile. Il est ensuite poinconne par la diorite qui ramonne l'encaissant et emporte du magma hybride. Les deux signatures structurales, reflet de deux cinematiques differentes mais rapprochees dans le temps, sont reunies dans un meme modele, qui combine decrochement et transpression ou transtension, expression de la tectonique cisaillante nord-sud dextre caracteristique des temps fini-panafricains

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

L'objectif de la thèse a été d'élucider le processus de réhydratation des caséines micellaires et des protéines solubles dans un milieu complexe et opaque : le lait. L'influence de l'état d'hydratation de ces ingrédients laitiers en fonction du temps (5, 120, 180, 240, 300, 480, 900 et 1440 min de réhydratation) sur les propriétés rhéologiques, texturales, physiques ainsi que la microstructure des gels laitiers acides a également été étudiée. Il en résulte que le processus de réhydratation des caséines micellaires diffère de celui des protéines solubles, et est extrêmement long avec trois étapes : une étape de mouillage des particules, suivie d'une étape de gonflement caractérisée par une augmentation de la taille des particules et enfin une étape de dispersion marquée par la diminution de la taille des particules. La réhydratation des protéines solubles est caractérisée par une grande rapidité, avec deux phases : le mouillage et la phase de dispersion (superposée). D'autre part, l'allongement de la durée de réhydratation des caséines micellaires est associé à une augmentation du point de gélification ainsi qu'à une nette amélioration des propriétés physiques, texturales et rhéologiques des gels : augmentation de leur fermeté et de leur force, diminution de la synérèse et de la formation de grumeaux. La durée de réhydratation des protéines solubles n'a pas d'influence sur ces paramètres. En revanche, leur dénaturation (par chauffa*ge à sec) est associée à une dégradation des propriétés texturales des gels acides. Finalement, il s'avère que les gels acides formulés à partir des protéines solubles sont de meilleure qualité texturale (à l'exception de la formation de grumeaux) que ceux préparés à partir des caséines micellaires
The main objectives of this work were to elucidate the rehydration mechanism of the two major milk proteins (micellar casein and whey protein) into a complex and opaque medium such as milk and to assess the influence of hydration state (defined as a function of rehydration length after 5,120,180,240,300, 480, 900 and 1440 minutes of rehydration) on the rheological, textural, physical properties and microstructure of the obtained acid milk gels. Whereas, micellar casein presented a long rehydration process into milk characterized by three stages: a wetting, swelling and dispersion phase, whey protein displayed a quick rehydration process characterized by an overlapping of wetting and dispersion phase. Furthermore, an extended rehydration time of micellar casein powder into the milk base was associated with a postponed onset of gelation and enhanced physical, textural as well as rheological properties of the obtained acid milk gels characterized by increases in gel firmness, strength, and decreases in syneresis susceptibility and grains formation. In contrast, acid milk gels prepared with whey protein powder exhibited comparable overall textural properties regardless the different rehydration times. Nevertheless, denaturation of whey protein powder (by dry heating) was associated with a deterioration of the textural properties of the acid milk gels. Finally, acid gels prepared with whey proteins displayed better overall textural quality than those prepared with micellar casein (except for grains formation)

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Les propriétés mécaniques des géomatériaux hétérogènes sont évaluées en prenant simultanément en compte l'anisotropie microstructurale ainsi que celle du matériau matriciel. A cet effet, l'anisotropie de la microstructure est représentée par la complexité de forme poreuse et/ou d'inclusion qui est considérée dans le présent travail comme concave ou convexe en portant nos attentions particulières aux pores supersphériques et supersphéroïdaux axisymétriques. Les tenseurs de concentration et de contribution sont calculés numériquement à l'aide de la méthode des élément finis (FEM), qui est ensuite utilisés au niveau de la modélisation semi-analytique pour l'objectif d'évaluer des propriétés effectives associées, telles que des réponses effectives élastiques et celles de conductivité. Plus précisément, afin de résoudre le 2ème problème d'Eshelby (Eshelby (1961)) dans le cas d'inhom*ogénéités 3D et non ellipsoïdales, nous utilisons conditions aux limites adaptées récemment développées par Adessina et al. (2017) basé sur une solution en champ lointain (Sevostianov and Kachanov (2011)) pour intégrer l'anisotropie matricielle et la correction du biais induit par le caractère borné du domaine du maillage, ce qui permet d'accélérer la convergence du calcul sans sacrifier sa précision. En adoptant la technique d'hom*ogénéisation numérique, les tenseurs de contribution compliance/résistivité sont calculés pour différentes formes de pores (attention particulière des pores supersphéroïdaux et supersphériques) noyés dans une matrice isotrope transverse. La méthode numérique proposée s'avère efficace et précise après un grand nombre d'estimations et leurs validations. Dans certains cas particuliers, ces validations s'effectuent avec des comparaisons entre les résultats analytiques et numériques disponibles dans littérature. En prenant en compte les résultats numériques obtenus pour des microstructures tridimensionnelles (3D) considérées, les tenseurs de contribution dans les deux cas d'inclusions/pores concaves indiqués ci-dessus, supersphère et supersphéroïde axisymétrique, sont développées dans les contextes des problèmes élastiques et thermiques. Notons ici que la forme d'inclusion/pore sphérique (i.e. paramètre de concavité p=1) ainsi que celle de fissure circulaire (i.e. rapport d'aspect γ → 0), qui peuvent être considérés comme deux cas particuliers, sont également étudiés. Cela permet d'évaluer et de valider la méthode proposée dans le présent travail. De plus, dans le cadre de l'hom*ogénéisation, une application aux géomatériaux poreux à matrice isotrope transverse, tels que les roches argileuses, est présentée pour illustrer l'impact du paramètre de concavité et celui de l'anisotropie de la matrice sur les propriétés globales à travers plusieurs schémas d'hom*ogénéisation micromécanique, tels que l'approche basée sur l'approximation de non-interaction (i.e. NIA: Non-Interaction Approximation), schéma de Mori-Tanaka-Benveniste et celui de Maxwell. Les propriétés effectives des composites à pores réguliers sont également estimées à l'aide de l'approche dite champ complet par simulations numériques, puis comparées à la modélisation micromécanique. L'effet de microstructure complexes est étudié en considérant des Volumes Elémentaires Représentatifs (VERs) périodiques contenant des arrangements aléatoires des pores noyés dans des matrices isotropes transverses
The mechanical properties of heterogeneous geomaterials are evaluated by simultaneously taking into account the microstructural anisotropy as well as the one of matrix. To this end, the microstructural anisotropy is represented by the complexity of porous shape which is considered in the present work as concave or convex by particular attention to the superspherical and the axisymmetrical superspheroidal pores. The concentration and contribution tensors are numerically computed using Finite Element Method (FEM), which are next approximated by analytical expressions for the case of the concavity parameter being p<1, to evaluate the associated effective properties, such as effective elastic and thermal responses. Specifically, to solve the 2nd Eshelby problem (Eshelby (1961)) in the case of 3D non-ellipsoidal inhom*ogeneities, we make use of a recently developed adapted boundary condition (Adessina et al. (2017)) based on far-field solution (Sevostianov and Kachanov (2011)) to incorporate the matrix anisotropy and to correct the bias induced by the bounded character of the mesh domain, which allows to accelerate the computation convergence without sacrificing its accuracy. Simultaneously by complying with the numerical hom*ogenization technique, the compliance/resistivity contribution tensors are computed for different forms of pores (particular attention of superspheroidal and superspherical ones) embedded in a transversely isotropic matrix. The proposed numerical method is shown to be efficient and accurate after several appropriate assessments and validation by comparing its predictions, in some particular cases, with analytical results and some available numerical ones. On the basis of these "3D" Finite Element Modeling, approximate relations of the property contribution tensors in the two aforementioned reference concave cases, supersphere and axisymmetric superspheroid, are developed for both elastic and thermal problems. Note here that the spherical pore (i.e. concavity parameter p=1) and circular crack (i.e. aspect ratio γ → 0), which can be considered as two particular cases, are also numerically studied. This allows to assess and validate the proposed method in the present work. Moreover, in the frame of hom*ogenization, application to the typical porous geomaterials with transversely isotropic matrix such as clay rocks is presented to illustrate the impact of the concavity parameter and the matrix anisotropy on overall properties through several micromechanical hom*ogenization schemes such as non-interaction approximation, Mori-Tanaka-Benveniste scheme and Maxwell scheme. The methodology of evaluation of the elastic and thermal properties of heterogeneous material aforementioned is proposed based on micromechanical hom*ogenization via multiscale modeling. The overall properties of composites with regular pores are also predicted using direct finite element approaches and then compared against micromechanical modeling. The effect of microstructure is analyzed by considering periodic RVEs containing random arrangements of pores formed by transversely isotropic phases

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Cette thèse propose une réflexion autour de l'étude des marchés financiers sous le prisme des systèmes complexes.Tout d'abord une description mathématique est proposée pour représenter le processus de prises de décision des agents dès lors où celui-ci bien que représentant les intérêts individuels d'un agent, est également influencé par l'émergence d'un comportement collectif. La méthode est particulièrement applicable lorsque le système étudié est caractérisé par une dynamique non-linéaire. Une application du modèle est proposée au travers de l'implémentation d'un marché artificiel boursier avec une approche système multi-agents. Dans cette application la dynamique du marché est décrite à la fois aux niveaux microscopiques (comportement des agents) et macroscopique (formation du prix). Le processus de décision des agents est défini à partir d'un ensemble de règles comportementales reposant sur des principes de logique floue. La dynamique de la formation du prix repose sur une description déterministe à partir des règles d'appariement d'un carnet d'ordres central tel que sur NYSE-Euronext-Paris. Il est montré que le marché artificiel boursier tel qu'implémenté est capable de répliquer plusieurs faits stylisés des marchés financiers : queue de distribution des rendements plus épaisse que celle d'une loi normale et existence de grappes de volatilité (ou volatility clustering).Par la suite, à partir de simulations numériques il est proposé d'étudier trois grandes propriétés du système : sa capacité d'auto-organisation, de résilience et sa robustesse. Dans un premier temps une méthode est introduite pour qualifier le niveau d'auto-organisation du marché. Nous verrons que la capacité d'auto-organisation du système est maximisée quand les comportements des agents sont diversifiés. Ensuite, il est proposé d'étudier la réponse du système quand celui-ci est stressé via la simulation de chocs de marché. Dans les deux analyses, afin de mettre en évidence comment la dynamique globale du système émerge à partir des interactions et des comportements des agents des résultats numériques sont systématiquement apportés puis discutés.Nos résultats montrent notamment qu'un comportement collectif grégaire apparait à la suite d'un choc, et, entraîne une incapacité temporaire du système à s'auto-organiser. Finalement, au travers des simulations numériques il peut être également remarqué que le marché artificiel boursier implémenté est plus sensible à de faibles répétitions répétées qu'à un choc plus important mais unique
This thesis suggests reflection in studying financial markets through complex systems prism.First, an original mathematic description for describing agents' decision-making process in case of problems affecting by both individual and collective behavior is introduced. The proposed method is particularly applicable when studied system is characterized by non-linear, path dependent and self-organizing interactions. An application to financial markets is proposed by designing a multi¬agent system based on the proposed formalization.In this application, we propose to implement a computational agent-based financial market in which the system is described in both a microscopie and macroscopic levels are proposed. The agents' decision-making process is based on fuzzy logic rules and the price dynamic is purely deten-ninistic according to the basis matching rules of a central order book as in NYSE-Euronext-Paris. We show that, while putting most parameters under evolutionary control, the computational agent- based system is able to replicate several stylized facts of financial time series (distributions of stocks returns showing a heavy tau l with positive excess kurtosis and volatility clustering phenomenon).Thereafter, with numerical simulations we propose to study three system's properties: self-organization, resilience and robustness. First a method is introduced to quantify the degree of selforganization which ernerges in the system and shows that the capacity of self-organization is maximized when the agents' behaviors are heterogeneous. Secondly, we propose to study the system's response when market shock is simulated. in both cases, numerical results are presentedI and analyzed, showing how the global market behavior emerges from specific individual behavior interactions.Our results notably show that the emergence of collective herding behavior when market shock occurs leads to a temporary disruption on the system self-organization. Finaily, numerical simulations highlight that our artificial financial market can be able to absorb strong mono-shock but be lead to the rupture by low but repeated perturbations

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Secteur clé dans la lutte contre le réchauffement climatique et dans la transition énergétique, le domaine du bâtiment doit prioritairement repenser et transformer son activité. L'utilisation de matériaux premiers et biosourcés permet, entre autres, de répondre efficacement à ces enjeux environnementaux. Ils participent à la préservation des ressources naturelles et à la diminution des consommations de matières premières d'origine fossile par valorisation de déchets ou coproduits renouvelables ainsi qu'à la limitation des émissions de gaz à effet de serre et à la création de nouvelles filières économiques. Dans ce contexte, le travail de thèse réalisé vise à proposer une solution constructive bio et géosourcée à faible impact environnemental. Ainsi, un matériau d'isolation thermique répartie en béton végétal, utilisé en remplissage d'une structure porteuse, est considéré ici. Pour la formulation de béton léger, le potentiel de deux agroressources, le maïs et le tournesol, est évalué. Ces granulats disponibles localement sont considérés en remplacement de la chènevotte de chanvre, couramment utilisée mais plus faiblement disponible. Ils sont alors associés à un liant. Deux matrices minérales différentes sont utilisées dans l'étude : une chaux formulée et un liant pouzzolanique. L'exploration de la microstructure des matériaux composites et de leurs composants, ainsi que l'étude des interactions entre les différentes phases permettent une compréhension des performances hygrothermiques et mécaniques des matériaux développés. La plus forte porosité ouverte des composites à base de liant pouzzolanique confère aux agrobétons une capacité tampon hygrique supérieure à celle des matériaux à base de chaux formulée. Par ailleurs, les hydrosolubles de maïs ont un effet délétère sur la prise et le durcissem*nt du liant, compromettant ainsi le comportement mécanique du béton végétal durci qui est alors incompatible avec son utilisation en construction. Au regard des propriétés d'usage, la formulation à base de liant pouzzolanique et de granulats de tournesol apparaît donc comme étant la plus satisfaisante. Rarement laissés à l'état brut dans un bâtiment, ces agrobétons sont recouverts d'un enduit susceptible d'altérer les performances hygrothermiques de la paroi. La deuxième partie du travail de thèse consiste à évaluer et optimiser les performances d'un enduit de finition en terre crue. Dans ce type d'enduit, le rôle de liant est joué par la fraction argileuse contenue dans la terre. Cette propriété colloïdale peut s'accompagner de variations volumiques importantes en fonction de l'état hydrique du matériau et de la nature minéralogique des argiles, pouvant conduire à une fissuration de l'enduit au séchage.[...]
As a key sector in the fight against climate change and in the energy transition, the building industry must re-think and transform its activity. The use of raw and bio-based materials can help to respond to this environmental challenge effectively, enabling natural resources to be saved thanks to the recovery of agricultural waste and by-products, the consumption of fossil raw materials to be reduced, greenhouse gas emissions to be limited, and new economic sectors to be created and developed. In this context, this thesis research project aims to develop a constructive bio- and geo-based solution with low environmental impact. A thermally self-insulating vegetal concrete, used to fill a load-bearing structure, is considered. For the mix design of this lightweight concrete, the potential of two agricultural by-products, maize and sunflower, is evaluated. These two locally available aggregates are considered as substitutes for hemp shiv, which is currently the most commonly used of such products even though little is available. They are then mixed with a binder. Two mineral matrices are considered in the study: a lime-based preformulated binder and a metakaolin-based pozzolanic binder. The exploration of the microstructure of both vegetal concretes and their components, together with studies of the chemical interactions between the lignocellulosic particles and the mineral binder, provide a better understanding of the hygrothermal and mechanical performances of the bio-based materials developed. The very open and interconnected pore structure of pozzolanic-based composites is responsible for their higher moisture buffering capacity than those obtained with lime-based materials, while the water-soluble components of maize disturb the setting time and the mechanical behaviour of mineral binders after hardening, thus preventing the use of maize-based concrete in construction. From the standpoint of suitability for use, pozzolanic binder and sunflower bark chips appear to be the most promising combination of raw materials for designing a hygrothermally and mechanically effective bio-aggregate based concrete. In practice, vegetal concrete walls are rarely left uncoated in a building. The presence of wall coating is likely to influence the hygrothermal behaviour of the wall. The second part of the thesis work consists of evaluating and optimising the performances of an unfired earth-based finish coating. In this type of plaster, the clayey phase ensures the global cohesion of the material by acting as a binder for the sand grain skeleton. Depending on the water state of the material, more or less affected by the soil mineralogical composition, clay can induce drying shrinkage of the mortar, leading to cracking of the plaster. [...]

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Cette étude est consacrée à la (co)polymérisation d'un couple de monomères acétyléniques monosubstitués, phénylacétylène (PA)/hex-1-yne (HX), en présence de catalyseurs de coordination. L’objectif principal est de décrire la microstructure, en termes de distribution des séquences, de ces copolyalcynes par la technique de pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse (Py-GC-MS). La première partie traite de l'hom*opolymérisation et de la copolymérisation du PA et de HX en présence des catalyseurs de Ziegler-Natta, Ti(O-n-Bu) ₄ -AlEt₃ et Fe(acac) ₃-AlEt₃, et de métathèse, WCl₆-Ph₄Sn en solution dans le toluène ou le 1,4-dioxane. La stéréochimie de la réaction, en terme d'isomérie géométrique cis/trans, est très influencée par la nature de l'amorceur. Les rapports de réactivité, mesures comparativement par le procède de Kelen-Tüdös et par régression non linéaire, indiquent que la copolymérisation du couple PA/HX est déterminée par le seul effet terminal pour les différents systèmes catalytiques utilises. La seconde partie est consacrée à l'étude de la microstructure des (co)polyalcynes par Py-GC-MS. La thermolyse de ces produits libère très majoritairement des trimères cycliques sans restitution de monomère. La nature et l'abondance relative de ces cyclotrimeres sont caractéristiques de la composition chimique et de la microstructure du copolymère décomposé. Cette méthode a permis, d'une part, d'identifier et d'estimer les inversions d'enchainement dans les hom*opolymères et, d'autre part, d'analyser la répartition des triades et le run number qui caractérisent les copolymères.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Il est connu depuis 1831 que les fluides vibrés verticalement sont sujets à l'instabilité de Faraday. Au-dessus d'une certaine accélération dite accélération critique, des ondes stationnaires apparaissent à la surface du fluide et forment un motif géométrique caractérisé par une longueur d'onde critique. Dans ce travail nous montrons que la microstructure d'un fluide complexe peut se coupler fortement à l'instabilité et induire différents types de comportements selon le fluide étudié. Dans des solutions semi diluées de micelles géantes, la forte viscosité du fluide engendre des ondes stationnaires dans la hauteur du fluide. Dans des solutions diluées de micelles géantes, le cisaillement engendré par les ondes de surface conduit à un chargement de la microstructure se traduisant par un phénomène de rhéo-épaississem*nt. Enfin, dans des suspensions de bâtonnets rigides, le couplage entre instabilité et microstructure induit un alignement localisé des bâtonnets.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Cette thèse est composée de quatre chapitres.Le premier chapitre est une description préliminaire de la base de données Factset Ownership. Nous en donnons une description statistique et exposons quelques faits stylisés caractérisant notamment la structure du portefeuille des institutions financières et fonds d'investissem*nt, ainsi que la capitalisation boursière des entreprises y étant recensées.Le second chapitre propose une méthode d'évaluation statistique de la similarité entre des paires de portefeuilles d'institutions financières. Une paire statistiquement significative donnant lieu à la création d'un lien de similarité entre ces deux entités, nous sommes en mesure de projeter un réseau à l'origine bi-partite (entre institutions financières et entreprises) en un réseau mono-partite (entre institutions uniquement) afin d'en étudier l'évolution de sa structure au cours du temps. En effet, d'un point de vue économique, il est suspecté que les motifs d'investissem*nts similaires constituent un facteur de risque important de contagion financière pouvant être à l'origine de banqueroutes aux conséquences systémiques significatives.Le troisième chapitre s'intéresse aux comportements collectifs des gestionnaires de fonds d'investissem*nt et, en particulier, à la manière dont la structure du portefeuille de ces fonds prend en compte, en moyenne, de façon optimale les frais de transaction en présence de faibles contraintes d'investissem*nts. Ce phénomène où, dans de nombreuses situations, la médiane ou la moyenne des estimations d'un groupe de personnes est étonnamment proche de la valeur réelle, est connu sous le nom de sagesse de la foule.Le quatrième chapitre est consacré à l'étude simultanée de données de marché. Nous utilisons plus de 6.7 milliards de trades de la base de données Thomson-Reuters Tick History, et de données de portefeuille de la base FactSet Ownership. Nous étudions la dynamique tick-à-tick du carnet d'ordres ainsi que l'action aggrégée, c'est-à-dire sur une échelle de temps bien plus grande, des fonds d'investissem*nt. Nous montrons notamment que la mémoire longue du signe des ordres au marché est bien plus courte en présence de l'action, absolue ou directionnelle, des fonds d'investissem*nt. Réciproquement nous expliquons dans quelle mesure une action caractérisée par une mémoire faible est sujette à du trading directionnel provenant de l'action des fonds d'investissem*nt
The thesis is divided into four parts.Part I introduces and provides a technical description of the FactSet Ownership dataset together with some preliminary statistics and a set of stylized facts emerging from the portfolio structure of large financial institutions, and from the capitalization of recorded securities.Part II proposes a method to assess the statistical significance of the overlap between pairs of heterogeneously diversified portfolios. This method is then applied to public assets ownership data reported by financial institutions in order to infer statistically robust links between the portfolios of financial institutions based on similar patterns of investment. From an economic point of view, it is suspected that the overlapping holding of financial institution is an important channel for financial contagion with the potential to trigger fire sales and thus severe losses at a systemic level.Part III investigates the collective behaviour of fund manager and, in particular, how the average portfolio structure of institutional investors optimally accounts for transactions costs when investment constraints are weak. The collective ability of a crowd to accurately estimate an unknown quantity is known as the Wisdom of the Crowd. In many situation, the median or average estimate of a group of unrelated individuals is surprisingly close to the true value.In Part IV, we use more than 6.7 billions of trades from the Thomson-Reuters Tick History database and the ownership data from FactSet. We show how the tick-by-tick dynamics of limit order book data depends on the aggregate actions of large funds acting on much larger time scale. In particular, we find that the well-established long memory of marker order signs is markedly weaker when large investment funds trade in a markedly directional way or when their aggregate participation ratio is large. Conversely, we investigate to what respect an asset with a weak memory experiences direction trading from large funds

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Une approche combinant simulation numérique et expérimentation est développée pour modéliser la microfissuration complexe dans des matériaux hétérogènes cimentaires. Le modèle numérique proposé a permis de prévoir précisément en 3D l'initiation et la propagation des microfissures à l'échelle de la microstructure réelle d'un échantillon soumis à un chargement de compression. Ses prévisions ont été validées par une comparaison directe avec le réseau de fissures réel caractérisé par des techniques d'imagerie 3D. Dans une première partie, nous développons et testons les outils de simulation numérique. Plus précisément, la méthode de champ de phase est appliquée pour simuler la microfissuration dans des milieux fortement hétérogènes et ses avantages pour ce type de modélisation sont discutés. Ensuite, une extension de cette méthode est proposée pour tenir compte d'un endommagement interfacial, notamment aux interfaces inclusion/matrice. Dans une deuxième partie, les méthodes expérimentales utilisées et développées au cours de cette thèse sont décrites. Les procédures utilisées pour obtenir l'évolution du réseau de fissures 3D dans les échantillons à l'aide de microtomographie aux rayons X et d'essais mécaniques in-situ sont présentées. Ensuite, les outils de traitement d'image utilisant la corrélation d'images volumiques, pour extraire les fissures des images en niveaux de gris avec une bonne précision, sont détaillés. Dans une troisième partie, les prévisions du modèle numérique sons comparées avec les données expérimentales d'un matériau modèle en billes de polystyrène expansé intégrées dans une matrice de plâtre dans un premier temps, et, dans un second temps, d'un béton léger plus complexe. Plus précisément, nous utilisons les données expérimentales pour identifier les paramètres microscopiques inconnus par une approche inverse, et utilisons les déplacements expérimentaux déterminés par corrélation d'images volumiques pour définir des conditions limites à appliquer sur les bords de sous-domaines dans l'échantillon pour les simulations. Les comparaisons directes de réseaux de microfissures 3D et de leur évolution montrent une très bonne capacité prédictive du modèle numérique
An approach combining numerical simulations and experimental techniques is developed to model complex microcracking in heterogeneous cementitious materials. The proposed numerical model allowed us to predict accurately in 3D the initiation and the propagation of microcracks at the scale of the actual microstructure of a real sample subjected to compression. Its predictions have been validated by a direct comparison with the actual crack network characterized by 3D imaging techniques. In a first part, the numerical simulation tools are developed and tested. More specifically, the phase-field method is applied to microcracking simulations in highly heterogeneous microstructures and its advantages for such simulations are discussed. Then, the technique is extended to account for interfacial cracking, possibly occurring at inclusion/matrix interfaces. In a second part, the experimental methods used and developed in this work are described. The procedures to obtain the evolution of the 3D crack network within the samples by means of X-rays computed microtomography and in-situ mechanical testing are presented. Then, we focus on the developed image processing tools based on digital volume correlation to extract with good accuracy the cracks from the grey level images. In a third part, we compare the predictions of the numerical model with experimental results obtained, first, with a model material made of expanded polystyrene beads embedded in a plaster matrix, and second, to a more complex lightweight concrete. More precisely, we use the experimental data to identify by inverse approaches the local microstructural parameters, and use the experimental displacements measured by digital volume correlation to define boundary conditions to be applied on sub-domains within the sample for the simulations. The obtained direct comparisons of 3D microcrack networks and their evolutions demonstrate the very good predictive capability of the numerical model

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2014.
ENGLISH ABSTRACT: Complex polymer systems have multiple distributions with regard to molecular parameterssuch as molar mass, functionality, chemical composition, molecular architecture andmicrostructure. These distributions affect the properties of the polymers making it necessaryto develop separation methods to be able to correlate structure to property. A single onedimensionalchromatographic method is usually not sufficient to separate these complexpolymers with respect to all the distributions. Hence, multidimensional liquid chromatographyis necessary for the complete analysis of complex polymers using two or morechromatographic techniques before detection.In this work, two novel liquid chromatographic methods were developed to separate complexpolymers according to microstructure. Comprehensive two-dimensional liquidchromatography (LC x LC) was carried out to observe the correlation between microstructureand molar mass. The separation according to microstructure was coupled to NMR (LC-NMR)to observe, identify and quantify the different microstructural components duringchromatographic elution. The first chromatographic method separated hydrogenated and deuterated polystyrenehom*opolymers with respect to the isotope effect. For the LC x LC experiments, liquidchromatography at critical conditions (LCCC) was employed as the first dimension separatingaccording to the isotope effect and size exclusion chromatography (SEC) as the seconddimension separating according to molar mass. The LC x LC results of the blends showed thatthere was an improvement in isotopic separation with an increase in molar mass. The LCNMRcoupling using both 1H and 2H NMR detection allowed for the identification of lowmolar mass blend components which were not sufficiently separated by liquidchromatography.The second chromatographic method separated stereoregular poly(methyl methacrylate)s(PMMAs) with respect to tacticity. The LC x LC experiments of stereoregular PMMAsutilised solvent gradient liquid chromatography as the first dimension to separate according totacticity and size exclusion chromatography (SEC) as the second dimension to separateaccording to molar mass. The LC x LC results showed a change in the triad composition with elution of the stereoregular PMMAs with a slight influence of molar mass. The LC-NMRcoupling allowed the observation of the triad composition during chromatographic elution.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Komplekse polimeriese sisteme het meervoudige verspreidings ten opsigte van molekulêreparameters, soos byvoorbeeld, molêre massa, funksionaliteit, chemiese samestelling,molekulêre argitektuur en mikrostruktuur. Hierdie verspreidings beïnvloed die eienskappe vandie polimere en dus is dit nodig om skeidingsmetodes te ontwikkel ten eindepolimeerstruktuur met polimeereienskappe te kan korreleer. ‘n Enkele een-dimensionelechromatografiese metode is gewoonlik nie voldoende om hierdie komplekse polimere te skeimet betrekking tot al die verspreidings nie. Multidimensionele vloeistofchromatografie, metdie insluiting van twee of meer chromatografiese tegnieke, is dus nodig om polimere te skeivoor waarneming kan plaasvind.Twee nuwe chromatografiese metodes is ontwikkel om komplekse polimere volgensmikrostruktuur te skei. Twee-dimensionele vloeistofchromatografie (LC x LC) is uitgevoerten einde die korrelasie tussen mikrostruktuur en molêre massa te ondersoek. Daarna is dieskeiding wat op mikrostruktuur gebasseer is, gekoppel aan KMR (LC-KMR) om dieverskillende mikrostrukturele komponente gedurende chromatografiese eluering waar teneem, te identifiseer en te kwantifiseer.Die eerste chromatografiese metode het die gehidrogeneerde en gedeutereerde polistireengeskei met betrekking tot die isotoopeffek. Hier het die LC x LC skeiding bestaan uitvloeistofchromatografie onder kritiese kondisies (LCCC) as die eerste dimensie, wat skeidingbewerkstellig het gebasseer op die isotoopeffek, en grootte-uitsluitingschromatografie (SEC)as die tweede dimensie, wat skeiding bewerkstellig het gebasseer op die molêre massa. DieLC x LC resultate van die vermengings het ‘n verbetering in isotopiese skeiding met ‘ntoename in molêre massa getoon. Deur gebruik te maak van die LC-KMR koppeling, waarbeide 1H en 2H KMR waarneming gebruik is, was dit moontlik om die lae-molêre-massakomponentevan vermengings wat nie volledig d.m.v. LC geskei kon word nie, te identifiseer. Die tweede chromatografiese metode het stereoreëlmatige polimetielmetakrilate (PMMAs)m.b.t. taktisiteit geskei. Die LC x LC skeiding van stereoreëlmatige PMMAs het bestaan uitoplosmiddel -gradiënt-LC as eerste dimensie om volgens taktisiteit te skei, en SEC as tweededimensie om volgens molêre massa te skei. Die LC x LC resultate het ‘n molêre massaafhanklikheid van stereoreëlmatige PMMAs op taktisiteit getoon. Die LC-KMR koppeling hetdit moontlik gemaak om die triade-samestelling gedurende chromatografiese eluering waar teneem.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

In superconductors, I set up the free energy of the system in terms of the macroscopic wavefunction and vector potential. I then computationally minimised the free energy to find the distribution of these quantities when the system is thermodynamically stable. This yielded the number density of superelectron distribution in space and the magnetic field distribution. The path that the system takes toward free energy minimisation gives its time evolution. I looked in particular at a force free case where both an external field and an external current are applied along the axis of a 3d superconducting cylinder. The current causes rings of magnetic field to form perpendicular to the applied field. I showed that, as expected, vortices tend to form along the local magnetic field direction. These vortices are tubes of normal material (with few superelectrons) surrounded by a whirlwind of supercurrent. The vortices repelled each other and formed a hexagonal lattice as expected. Normally, vortices will move under the influence of current causing a non-zero resistance, but I was able to show that the application of an additional magnetic field was enough to cause the vortices to be entangled and so pinned by each other. This effect could be useful in increasing J_c in superconductors in future. Various different currents and fields were tried including high currents which result in a complex, highly twisted vortex pattern. Two different ways of meshing the sample were tried in the computer simulation.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

The lattice Boltzmann (LB) method is a versatile way to model complex fluids with hydrodynamic interactions through solving the Navier-Stokes equations. It is well-known that the role of hydrodynamic interactions is ignorable in studying the Boltzmann equilibrium of colloidal (Brownian) particles. However, full hydrodynamic interactions play an important role in their dynamics. In the LB framework for moving colloids, the “bounce-back on links” method is used to calculate the hydrodynamic forces. In this thesis, three kinds of colloidal complex fluids with full hydrodynamic interactions are simulated by lattice Boltzmann methods: colloids in a binary fluid, magnetic colloids in a single fluid and magnetic colloids in a binary fluid. First, we have done extensive simulations of nanoparticles in a binary fluid, following up previous work[1] which predicted formation of a “bijel” (bicontinuous interfacially jammed emulsion gel) in symmetric fluid quenches. Our work in this thesis focuses on the analysis of the dynamics after nanoparticles become arrested on the fluid-fluid interfaces under conditions varying from a symmetric quench to a strongly asymmetric quench. Although these new simulations extend the time window studied by a factor of two, slow domain growth is still observed. Our new analyses address the mechanics of the slow residual dynamics which involves cooperative motion of the nanoparticles at the fluid-fluid interfaces. The second topic is the LB simulation of colloidal ferrofluids to see the effect of full hydrodynamic interactions among magnetic colloids. The main focus is on how the hydrodynamic interaction affects both the equilibrium dynamics of these dipolar systems and also their transient dynamics to form clusters. Numerically, magnetic colloids are implemented with the long-range dipolar interactions described by Ewald summation. To check the effect of full hydrodynamic interactions, Brownian dynamics without any hydrodynamic interaction has been done for comparison: Monte Carlo results are also reported. We confirm that our LB generates the Boltzmann distribution for static equilibrium properties, by comparison with these methods. However, the equilibrium dynamics is altered: hydrodynamic interactions make the structural relaxations slower in both the short-time and the long-time regime. This slow relaxation rate is also found for transient motions. The third topic addresses magnetic colloids in a binary fluid. In contrast with the preceding two systems which correspond directly to laboratory experiments, this last system is so far only predicted by the LB results in this thesis. To explore this hypothetical new material by the LB method, the basic structures are investigated in terms of both domain growth morphology and the arrangement of magnetic colloids. Under conditions varying from a symmetric quench to an asymmetric quench, a chainlike arrangement is observed for dipoles jammed on the surfaces, but the basic morphology of domains is still maintained regardless of the dipolar strength. In addition, applying external field affects the morphology of domains and the stability of domain structures.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Les composés de la famille LAMOX, dérivés de La2Mo2O9, présentent une conductivité ionique élevée mais peuvent être conducteurs mixtes s'ils sont réduits sous atmosphère pauvre en oxygène. Dans ce travail, de nouvelles méthodes de synthèse de La2Mo2O9 par chimie douce (la voie sol gel et le procédé polyol) sont optimisées pour faciliter la mise en forme selon l’application souhaitée.Concernant les synthèses réalisées par voie sol gel, le composé La2Mo2O9 pur a été obtenu à partir de l’acétate de lanthane et du molybdate d’ammonium ou du chlorure de molybdène. L’influence de plusieurs paramètres de synthèse a été déterminée. L’ajout de deux tensioactifs a été testé : le bromure de diméthyldioctadécyl-ammonium (DDAB) et le F127. Les poudres finales sont quasi-pures après un traitement thermique à 950°C pendant 2 heures, ce qui ne permet pas d’avoir des surfaces spécifiques élevées.Dans le cas du procédé polyol, nous avons obtenu La2Mo2O9 pur sous forme de roses des sables par agglomération de plaquettes polycrystallines très fines constituées de cristallites de quelques dizaines de nanomètres, après un traitement thermique à plus basse température de l’ordre de 550°C. L’effet de plusieurs paramètres sur la morphologie et la pureté des poudres a été testé. En particulier, des particules sphériques agglomérées ont été obtenues en utilisant l’éthylèneglycol comme solvant en présence d’urée. L’ajout du tensioactif bromure de diméthyl-dioctadécyl-ammonium (DDAB) permet de doubler la surface spécifique par rapport aux échantillons sans tensioactif, celle ci passant de 16 à 30 m2.g-1. Finalement, de tous premiers essais ont été réalisés pour tenter d’obtenir des films minces par centrifugation.Les mesures de conductivité ont été enregistrées sur des pastilles à porosité fermée (densité relative supérieure à 92%) sans avoir recours à une étape de broyage. Les mesures de conductivité montrent que, selon les paramètres de synthèse, la conductivité de grain peut être légèrement accrue.L’étude de la réductibilité, sous H2 dilué, des poudres issues de la synthèse par voie polyol, montre que les pertes en oxygène sont plus rapides et plus importantes que pour des poudres synthétisées par voie solide. La ré-oxydation des poudres amorphes est également plus rapide et se produit à bien plus basse température dans le cas des poudres obtenues par la voie polyol
La2Mo2O9 based oxides (LAMOX) exhibit high ionic conductivity but can be mixed conductors if they are reduced under low-oxygen atmosphere. In this work, new synthesis methods of La2Mo2O9 by soft chemistry (sol gel route and polyol process) are optimized to facilitate the sample shaping depending on the desired application.Concerning the sol gel syntheses, pure La2Mo2O9 compound was obtained from lanthanum acetate and ammonium molybdate or molybdenum chloride. The influence of several synthesis parameters was determined. The addition of two surfactants was tested: dimethyl dioctadecyl ammonium bromide (DDAB) and F127. The final powders are almost pure after heat treatment at 950 °C for 2 hours, which prevents from high specific surface areas.In the case of the polyol process, pure La2Mo2O9 was obtained as desert roses by agglomeration of very fine polycrystalline platelets built from crystallites of a few tens of nanometers size, after a heat treatment at a lower temperature of about 550°C. The effect of various parameters on the morphology and purity of the powder was tested. In particular, agglomerated spherical particles have been obtained using ethylene glycol as solvent in the presence of urea. The addition of DDAB surfactant enables a doubling the specific surface area comparatively to samples without surfactant, from 16 to 30 m2.g-1. Finally, first tests were carried out as attempts to obtain thin films by centrifugation.Conductivity measurements were recorded on pellets presenting closed porosity (relative density greater than 92%), obtained without the help of a milling step. Conductivity measurements showed that, depending on the synthesis parameters, the grain conductivity can be slightly increased.The study of the reducibility, under diluted H2, of powders resulting from the synthesis by the polyol process, shows that the oxygen losses are faster and larger than with powders synthesized by solid state reaction. Reoxidation of amorphous powders is also faster and occurs at much lower temperature in the case of powders obtained by the polyol pathway

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

A la composition Mg-31 at.% Al, le système Magnésium-Aluminium présente un eutectique dont la microstructure est formée d'une matrice de phase métallique complexe gamma-Mg17Al12 et de fibres de Magnésium. Au cours de la thèse, une série d'alliages Mg-Al eutectiques et hypo-eutectiques a été élaborée par solidification afin d'obtenir des composites in situ à différentes fractions volumiques de phase complexe. Ces alliages constituent un type nouveau de composites à phases métalliques complexes. L'étude du comportement mécanique à l'ambiante révèle la possibilité d'une plasticité de ces composites même pour des fractions volumiques élevées de phase gamma-Mg17Al12, phase très dure mais fragile à l'état massif. A chaud (250°C-350°C), pour tous les composites, le comportement en compression est caractérisé par un pic de contrainte suivi d'un adoucissem*nt prononcé. L'étude microstructurale suggère que, à l'ambiante, la déformation plastique est possible grâce à la microstructure à fine échelle de la phase métallique complexe gamma-Mg17Al12. A chaud, le comportement peut s'interpréter par des mécanismes de recristallisation dynamique et de glissem*nts aux joints de grains
For a 31 at.% Al content, the Mg-Al system shows a eutectic mixture formed by Mg fibers embedded in a matrix of a complex metallic phase, the gamma-Mg17Al12 phase. During the thesis, eutectic and hypoeutectic Mg-Al alloys have been prepared by solidification to obtain in situ composites with various volume fractions of complex phases. These alloys appear as a new kind of composites containing complex metallic phases. The mechanical behaviour at room temperature shows that plasticity is possible even for high volume fraction of the gamma-Mg17Al12 phase, a phase which is very hard but brittle at room temperature. At high temperature (250°C-350°C), for all composites, compression tests exhibit a stress peak followed by a pronounced softening. Microstructural studies suggest that the room temperature plasticity is related to the fine scale microstructure of the complex metallic phase gamma-Mg17Al12. At high temperature, the mechanical behavior results preferentially from dynamic recrystallisation and grain boundary sliding

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

A complex system is one with many parts, whose behaviors are strongly dependent on each other. There are two interesting questions about complex systems. One is to understand how to recover the true structure of a complex system from noisy data. The other is to understand how the system interacts with its environment. In this thesis, we address these two questions by studying two distinct complex systems: dynamic systems and market microstructure. To address the first question, we focus on some nonlinear dynamic systems. We develop a novel Bayesian statistical method, Gaussian Emulator, to estimate the parameters of dynamic systems from noisy data, when the data are either fully or partially observed. Our method shows that estimation accuracy is substantially improved and computation is faster, compared to the numerical solvers. To address the second question, we focus on the market microstructure of hidden liquidity. We propose some statistical models to explain the hidden liquidity under different market conditions. Our statistical results suggest that hidden liquidity can be reliably predicted given the visible state of the market.
Statistics

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Pour mettre en relation les propriétés rhéologiques et la structure méso/microscopique d'un système modèle ou complexe, l'utilisation de la rhéo-optique est indispensable. Nous avons donc développé une cellule d'observation sous cisaillement adaptée à la microscopie confocale. Ce dispositif, breveté et nommé RheOptiCAD®, permet le cisaillement contrôlé d'un échantillon quelconque placé entre 2 plans parallèles en translation. Grâce à un système à dépression, la mise en place de l'échantillon est simple et rapide tout en assurant des propriétés optiques répétables et reproductibles (planéité, parallélisme). Par ailleurs, la température au sein de l'échantillon peut être régulée de façon à imposer une contrainte thermique, cause de nombreuses modifications de la mésostructure d'un système alimentaire. La cellule d'observation sous cisaillement permet donc de suivre l'évolution et la dynamique des changements de structures conséquences d'un traitement thermo-mécanique imposé. Un logiciel de pilotage et d'acquisition des données a été développé pour rendre son utilisation plus conviviale. La validation du fonctionnement de l'outil et de ses fonctionnalités a tout d'abord été réalisée sans échantillon puis à l'aide d'un système modèle contenant des particules fluorescentes dont le mouvement était suivi. Par la suite, dans le but de tester les potentialités de ce nouvel outil tout en développant la méthodologie de son utilisation, et en particulier l'équilibre entre propriétés optiques et mécaniques des échantillons, nous avons travaillé avec de la pâte de farine. Ce système alimentaire bien connu et maîtrisé d'un point de vue rhéologique au laboratoire présente des caractéristiques intéressantes dans ce cadre. L'évolution du réseau de gluten au cours d'un cisaillement oscillatoire en fonction de la formulation de la pâte a été étudiée. Grâce à une analyse d'image basée sur la morphologie mathématique, nous avons pu mettre en évidence des changements de structures au cours du temps. De même, à l'aide des capacités thermiques de la cellule de cisaillement, nous avons étudié le positionnement et le mouvement des lipides endogènes à l'interface air-protéine lors de la fermentation. Notre cellule d'observation sous cisaillement constitue donc un nouvel outil de caractérisation dynamique de systèmes complexes couplant rhéologie et microscopie. Son optimisation principale réside dans la mise en place d'un capteur de force, mesurant les contraintes mises en jeu lors des déformations imposées
Rheo-optic is a recent technique which can be used to create links between rheological properties and meso/microsctructures of model or complex (food) systems. A novel rheo-optical shearing device was designed for studying this relationships within complex food systems. The device has been build to be adapted on an inverted confocal microscope. Specifications of the shear cell are: a) a controlled translational shear between 2 parallel plates with three different motion modes (continuous, oscillatory, strain jump); b) a thermal control; and c) an observation on an inverted confocal microscope. Due to a vacuum system, the set up of an experiment is easy and fast ensuring reproducible optical properties (planarity, parallelism). Temperature, responsible of numerous modifications of structures in a food matrix, is also controlled. A piloting software allows an easy use of the shear cell. Validation of the motion modes has been carried out using a microgel, containing fluorescent probes (spheres) and tracking some of the particles. Next, in order to test and develop methods of observation under shear, taking into account the optical-mechanical balance, bread dough observation has been performed. Well known and described in the lab, bread dough is a dispersion of air bubbles and starch granules in a gluten network. Evolution on this gluten network depending on the formulation of the bread dough has been studied under oscillatory shearing. The composition effect on the microstructure and its evolution were observed and will be commented. Image analysis based on grayscale mathematical morphology has been carried out in order to try to quantify the rheological properties and microstructures. Finally, by a controlled increase of temperature, the growth of an air bubble in bread dough containing yeast was followed during proofing. The influence and the disposition of fat globules at the bubble air-protein interface along this growing process were followed. Thanks to the rheo-optical device, images of microstructures obtained under controlled shear are compared to their rheological behaviour

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

This thesis describes investigations into the optical and device design of organic light-emitting diodes (OLEDs) with the aim of exploring the factors controlling the spatial emission pattern of OLEDs and developing novel OLEDs with directional emission by applying wavelength-scale photonic microstructure. The development of directional OLEDs was broken down into two steps: the development of efficient narrow linewidth OLEDs and the integration of wavelength-scale photonic microstructures into narrow linewidth OLEDs. The narrow linewidth OLEDs were developed using europium (Eu) complexes. The electrical optimisation of solution-processed Eu-based OLEDs using commercially available materials was investigated. The optimised Eu-based OLEDs gave an external quantum efficiency of 4.3% at a display brightness of 100 cd/m². To our knowledge, this is the highest efficiency reported for solution-processed Eu-based OLED devices, and the efficiency roll-off has been reduced compared with other reported references. Photonic microstructures were applied to develop directional OLEDs using the efficient Eu-based OLEDs. Two contrasting strategies were used. One was to embed photonic microstructures into Eu-based OLEDs, the other was to couple photonic microstructures externally onto the devices. The microstructured devices developed by the former strategy boosted the emitted power in desired angles in both s- and p-polarisations and doubled the fraction of emission in an angle range of 4⁰. The devices developed by the external coupling strategy achieved even higher directionality and the out-coupled emission was a confined beam with easy control of beam steering. Around 90% of the emitted power was confined in an angular range of 20⁰ in the detection plane. The optical properties can be optimised independently without compromising the electrical properties of devices, which gives major advantages in terms of effectiveness and versatility. Optical models were also developed to investigate the out-coupling mechanism of various trapped modes and develop OLEDs with stronger directionality.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Ce travail de thèse porte sur les mécanismes de plasticité et d'endommagement des aciers complexe-phase (CP). La microstructure bainitique de ces aciers, permets d’acquérir de bonnes propriétés de formabilité, qui intéressent les constructeurs automobiles. Cependant, la complexité de ces microstructures, qui se caractérisent par une grande quantité de joints de grains et une densité élevée de dislocations, influence la plasticité et les mécanismes d'endommagement. Afin d'estimer l'impact de la microstructure, une étude des caractéristiques métallurgiques des aciers à phases complexes est réalisée. Les mécanismes de plasticité sont ensuite étudiés par des tests de tension-compression afin d’étudier les mécanismes d’écrouissage du matériau. Ensuite, l’évolution de l’endommagement au sein de la microstructure est analysée à différente taux de triaxialité des contraintes afin d’obtenir la fraction de surface volumique ainsi que le nombre et le diamètre moyen des vides en fonction de la déformation plastique. Enfin, pour examiner la stabilité thermique de ces paramètres (microstructure, plasticité et endommagement), des expériences sont effectuées dans une plage de températures allant de 20 ° C à 600 ° C
This PhD work investigates plasticity and damage mechanisms of complex phase steels. The bainitic microstructures of such steels, which feature retained austenite islands, result in these steels exhibiting good formability properties, which are of interest to automotive companies. However, the complexity of these microstructures, which are characterised by a high amount of grain boundaries and a high density of dislocations, influences plasticity and damage mechanisms. In order to estimate the impact of a steel's microstructure on these properties, the investigation of metallurgical features of complex phase steels provided by the company Faurecia is performed. Plasticity mechanisms are then investigated by tension-compression tests to determine the influence of long- and short-range interactions on the motion dislocation. Thereafter, the evolution of damage within microstructures is analysed at different stress triaxialities in order to obtain the volume area fraction and the number and average diameter of voids as functions of plastic strain. Finally, to examine the thermal stability of these parameters (microstructure, plasticity, and damage), experiments are performed at a range of temperatures between 20°C and 600°C

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

The macroscopic behavior of complex heterogeneous materials is strongly governed by the interactions between their elementary constituents within their microstructure. Beside experimental efforts characterizing the behaviors of such materials, there is growing interest, in view of the increasing computational power available, in building models representing their microstructural systems integrating the elementary behaviors of their constituents and their geometrical organization. While a large number of contributions on this aspect focus on the investigation of advanced physics in material parameter studies using rather simple geometries to represent the spatial organization of heterogeneities, few are dedicated to the exploration of the role of microstructural geometries by means of morphological parameter studies.

The critical ingredients of this second type of investigation are (I) the generation of sets of representative volume elements (RVE) describing the geometry of microstructures with a satisfying control on the morphology relevant to the material of interest and (II) the discretization of governing equations of a model representing the investigated physics on those RVEs domains. One possible reason for the under-representation of morphologically detailed RVEs in the related literature may be related to several issues associated with the geometrical complexity of the microstructures of considered materials in both of these steps. Based on this hypothesis, this work is aimed at bringing contributions to advanced techniques for the generation and discretization of microstructures of complex heterogeneous materials, focusing on geometrical issues. In particular, a special emphasis is put on the consistent geometrical representation of RVEs across generation and discretization methodologies and the accommodation of a quantitative control on specific morphological features characterizing the microstructures of the covered materials.

While several promising recent techniques are dedicated to the discretization of arbitrary complex geometries in numerical models, the literature on RVEs generation methodologies does not provide fully satisfying solutions for most of the cases. The general strategy in this work consisted in selecting a promising state-of-the-art discretization method and in designing improved RVE generation techniques with the concern of guaranteeing their seamless collaboration. The chosen discretization technique is a specific variation of the generalized/extended finite element method that accommodates the representation of arbitrary input geometries represented by level set functions. The RVE generation techniques were designed accordingly, using level set functions to define and manipulate the RVEs geometries.

The RVE methodologies developed are mostly morphologically motivated, incorporating governing parameters allowing the reproduction and the quantitative control of specific morphological features of the considered materials. These developments make an intensive use of distance fields and level set functions to handle the geometrical complexity of microstructures. Valuable improvements were brought to the RVE generation methodologies for several materials, namely granular and particle-based materials, coated and cemented geomaterials, polycrystalline materials, cellular materials and textile-based materials. RVEs produced using those developments have allowed extensive testing of the investigated discretization method, using complex microstructures in proof-of-concept studies involving the main ingredients of RVE-based morphological parameter studies of complex heterogeneous materials. In particular, the illustrated approach offers the possibility to address three crucial aspects of those kinds of studies: (I) to easily conduct simulations on a large number of RVEs covering a significant range of morphological variations for a material, (II) to use advanced constituent material behaviors and (III) to discretize large 3D RVEs. Based on those illustrations and the experience gained from their realization, the main strengths and limitations of the considered discretization methods were clearly identified.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Oggi l'industria aerospaziale sta crescendo rapidamente nello sviluppo del componente meccanico per la parte calda del motore a reazione. La previsione del comportamento dinamico dei metalli è di solito studiata da modelli fenomenologici. In questo studio, abbiamo descritto il comportamento della deformazione a caldo usando diversi approcci per il modello costitutivo: equazione di Hansel e spittle, equazione di Garofalo e modellazione di base. Nel presente lavoro di dottorato sono stati utilizzati tre diversi metalli (Inconel 718, Ti-6Al-4V e AA2024 - T3) che sono ampiamente utilizzati nell'industria aerospaziale. Un modello di base è stato applicato al Ni puro e quindi a una superlega monofase. Nel caso della lega Ti-6Al-4V, il comportamento alla deformazione a caldo è stato studiato mediante test di compressione a caldo nel dominio della fase β. Sono stati analizzati gli effetti dei parametri di deformazione a caldo (temperatura di deformazione e velocità di deformazione) sullo stress del flusso. È stato utilizzato un modello fenomenologico basato sull'equazione di Hansel e Spittel per ottenere una descrizione abbastanza accurata delle curve di flusso per temperature di processo comprese tra 1010 e 1150 ºC e velocità di deformazione di 100 e 0,001 s-¹. Il modello utilizzato ha dato un risultato accurato di esperimenti eccellenti. La deformazione ad alta temperatura della superlega, una soluzione trattata IN718, è stata studiata mediante test di torsione in regime ad alta temperatura (1000-1100 ° C). La dipendenza dallo stress del picco di flusso dalla velocità di deformazione e dalla temperatura è stata descritta da equazioni costitutive basate fisicamente, che hanno tenuto conto sia dell'indurimento della dislocazione che del rafforzamento della soluzione solida e rappresentano un progresso sostanziale rispetto ai modelli fenomenologici, sebbene, nella forma attuale, non può dare la forma completa delle curve di flusso. È stata studiata la risposta al creep per la lega AA2024-T3 prodotta da un processo di agitazione per attrito (FSP), la stessa modellazione del creep basata sull'approccio teorico. La variazione della durezza con la durata del creep è stata utilizzata per quantificare il termine di rafforzamento delle particelle.
Today aerospace industry is growing fast on developing the mechanical component for the hot section part of the jet engine. The prediction of the dynamic behavior of metals is usually investigated by phenomenological models. In this study, we described the hot deformation behavior by using different approaches for constitutive model: Hansel and spittle equation, Garofalo equation and basic modelling. In the present PhD work, three different metals were used (Inconel 718, Ti-6Al-4V and AA2024 – T3) which are extensively used in the aerospace industry. A basic model was applied to pure Ni and then to a single-phase superalloy. In the case of Ti-6Al-4V alloy, the hot deformation behavior was studied by hot compression test in β phase domain. The effects of hot deformation parameters (deformation temperature and strain rate) on flow stress were analyzed. A phenomenological model based on the Hansel and Spittel equation was used to obtain a quite accurate description of the flow curves for processing temperatures between 1010 and 1150 ºC and strain rates of 100 and 0.001 s-¹. The model used gave an accurate excellent experiments result. The high temperature deformation of the superalloy, a solution treated IN718, was investigated by torsion testing in a high-temperature regime (1000–1100 °C). The peak-flow stress dependence on strain-rate and temperature was described by a physically-based constitutive equations, which took into account both dislocation hardening and solid solution strengthening, and represents a substantial advancement over phenomenological models, although, in the present form, it cannot give the full shape of the flow curves.The creep response for AA2024-T3 alloy produced by a friction stir processing (FSP) has been investigated, the same creep modeling based on the theoretical approach. The hardness variation with creep duration was used to quantify the particle strengthening term.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

The measurement of properties is very important for both material design and quality control. As materials’ properties are determined by the microstructure of the materials such as grain size or the volume fraction of the present phases, microstructural characterisation is a powerful tool for property prediction. Unfortunately, microstructural characterisation has not been widely applied with all steels such as pearlitic steels or complex multi-phase steels due to their complex microstructures. These microstructures may contain features that cannot be resolved by optical microscopy, and in which important information is contained in their texture rather than simply their grey level. These microstructures were investigated in this study using image texture analysis. Fourier transform-based analysis was applied to pearlitic microstructures to extract the image orientation information. The orientation information as well as the grey value of low pass filtered image was used as predicates in a split-merge algorithm to segment the pearlitic colonies. A supervised classification method based on various statistical measures including a number of 2-point statistics (Grey Level Co-occurrence Matrix measures) was developed to distinguish the bainite (upper bainite and lower bainite), martensite and ferrite phases in steels. The influence of etching on the analysis results was also investigated.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude de structures cellulaires bidimensionnelles et notamment à leur évolution au cours du temps. Après une phase transitoire (dont la durée dépend de l'ordre initial de la structure) l'évolution atteint généralement un régime stationnaire (où l'aire moyenne des cellules varie linéairement avec le temps et où les propriétés sans dimension, telles que le désordre topologique et la distribution des nombres de côtés des cellules, sont invariantes). Une méthodologie d'analyse d'images a été mise au point pour caractériser les structures à un instant donné. Leurs propriétés métriques et topologiques sont déterminées en tenant compte d'une correction de biais statistique. Nous avons réalisé des expériences portant sur des mousses de savon bidimensionnelles (réalisées entre deux plaques). Un système de drainage a également été mis en place dans le but de conserver l'épaisseur des arêtes constante au cours de l'évolution. Lorsque l'état initial de la structure est très ordonné, le stade transitoire est très long, ce qui limite notre étude à cette seule phase de l'évolution. En revanche, nous avons pû étudier le régime stationnaire en partant de structures initiales désordonnées et en particulier déterminer la valeur du désordre topologique dans cette phase. Cette valeur semble dépendre de la composition du liquide moussant, de la taille de la boîte contenant la mousse, mais apparemment pas du drainage. Des simulations ont été effectuées à l'aide d'un programme développé par H. Telley à l'EPFL. Ce programme est fondé sur l'utilisation des complexes de Laguerre bidimensionnels et périodiques. Ces simulations ont fourni des résultats comparables à ceux observés pour les mousses, mais également pour les polycristaux, grâce à l'ajustement d'un paramètre distributif. Celui-ci est relié de façon simple aux transformations topologiques élémentaires intervenant au cours de l'évolution. La validation du programme a été effectuée non seulement pour le régime stationnaire mais aussi pour le régime transitoire (pour les mousses de savon)

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

In order to study suspensions of deformable particles, a hybrid numerical technique was developed that combined a lattice-Boltzmann (LB) fluid solver with a finite element (FE) solid-phase solver. The LB method accurately recovered Navier-Stokes hydrodynamics, while the linear FE method accurately modeled deformation of fluid-filled elastic capsules for moderate levels of deformation. The LB/FE technique was extended using the Message Passing Interface (MPI) to allow scalable simulations on leading-class distributed memory supercomputers. An extensive series of validations were conducted using model problems, and the LB/FE method was found to accurately capture proper capsule dynamics and fluid hydrodynamics. The dilute-limit rheology was studied, and the individual normal stresses were accurately measured. An extension to the analytical theory for viscoelastic spheres [R. Roscoe. J. Fluid Mech., 28(02):273-93, 1967] was proposed that included the isotropic pressure disturbance. Single-body deformation was found to have a small negative (tensile) effect on the particle pressure. Next, the rheology and microstructure of dense suspensions of elastic capsules were probed in detail. As elastic deformation was introduced to the capsules, the rheology exhibited rapid changes. Moderate amounts of shear thinning were observed, and the first normal stress difference showed a rapid increase from a negative value for the rigid case, to a positive value for moderate levels of deformation. The particle pressure also demonstrated a decrease in compressive stresses as deformation increased. The corresponding changes in microstructure were quantified. Changes in particle self-diffusivity were also noted.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Ces derniers années ont vu le développement de nombreux travaux de recherche portant sur la modélisation du comportement des matériaux granulaires à partir d'approches de type micromécanique. Ces approches doivent permettre de relier deux échelles à priori bien distinctes : celle du grain et des contacts, et celle du milieu granulaire dans son ensemble. Elles cherchent ainsi à décrire, contrairement aux modèles phénoménologiques, le comportement des matériaux granulaires à partir de considérations simples sur la physique du contact interparticulaire. L'objectif principal de cette étude est l'amélioration de ces modélisations en réalisant une analyse de certains phénomènes locaux, généralement négligés dans les modélisations actuelles. Pour mener à bien ces travaux, deux types d'approches ont été utilisés : - une approche théorique, par hom*ogénéisation statistique fondée principalement sur la variable orientation du contact ; - une approche numérique, par utilisation d'un code de calcul basé sur la méthode des éléments discrets (PFC2D). Ces deux approches, totalement complémentaires, ont été la clé de voûte de ce travail de recherche, par une comparaison continuelle de celles-ci. Ce travail vise à analyser et améliorer trois axes de l'approche micromécanique : - la cinématique des matériaux granulaires, avec pour objectif l'étude des liens entre les cinématiques locales (roulement, glissem*nt et déplacement des particules qui ne sont pas en contact) et le tenseur de déformation ; - l'influence des couples de contact sur le comportement microscopique et macroscopique, ainsi que l'intérêt de leur prise en compte dans les modélisations micromécaniques ; - l'étude de la rupture des milieux granulaires cimentés, avec pour objectif la détermination des propriétés macroscopiques de rupture, à partir des paramètres du comportement microscopique
Many works concerning the behaviour of granular materials based on micromechanical approaches have been proposed during the last years. These approaches connect two very different scales : the first one concerns grain and contacts, and the second one concerns the representative volume of a granular material. In opposition to phenomenological models, micromechanical approaches try to describe the behaviour of granular materials based on simple concepts relevant of the local phenomena. The main objective of this study is the improvement of a model based on the micromechanical approach, focusing on some local phenomena, generally neglected in a classical approach. In order to do this, two kinds of approaches have been used : - a theoretical one using a statistical hom*ogenization approach mainly based on orientation of a contact variable ; - a numerical one using a software (PFC2D) based on the Discrete Element Method. A constant comparison of the above two approaches is a key ingredient of this work. This work aims to analyse and improve three topics of micromechanical approach : - the granular materials kinematics : the goal is the study of relations between local kinematics (rolling, sliding and displacements of particles which are not in contact) and strain tensor ; - the influence of contact couples on the microscopic and macroscopic behaviour, as well as the interest of taking them into account in micromechanical approaches ; 0 the study of cemented granular materials rupture : the aim is the definition of macroscopic parameters for rupture from local microscopic characteristics

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

The Coyote Mountains is a metamorphic core complex that makes up the northern end of the 80-km long Baboquivari Mountain complex. The Baboquivari Mountain complex is composed of Mesozoic rocks, Cenozoic granites, pegmatites, and metasediments (Wright and Haxel, 1982; Haxel et al., 1980, 1984). In the Coyote Mountains, there is an intrusion of the Pan Tak granite, a muscovite-biotite-garnet peraluminous granite dated at 58 Ma based on U-Pb analysis of zircon. The Pan Tak and other intrusions within the Baboquivari Mountains have been interpreted as anatectics melts representing the culmination of a Laramide crustal shortening orogenic event that started in the Late Cretaceous, about ~70 mya (Goodwin and Haxel, 1990). However, field evidence, as well as petrographic and microstructural analyses of metamorphic and deformational fabrics/structures show that the ~58 mya intrusive/magmatic fabric is overprinted by a secondary tectonic event. This event is particularly well recorded in the northern part of the Coyote Mountains, where a northdippingmylonitic shear zone is exposed. This study focuses on the Pan Tak granite with twenty samples from the northern portion of the Coyote Mountains, directly north of Coyote Peak, from the mapped areas of granites and mylonites.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Cette recherche vise à analyser et à identifier, par des essais, le comportement au fluage d'une argile de type kaolinite sous un état de contraintes triaxial. Une investigation fine de l’état microstructural, avant et après fluage, a par ailleurs été réalisée. Les résultats macroscopiques ont permis de constater que des phénomènes de dilatance et de contractante s’amplifient pendant le fluage. Les résultats montrent également que la position, sur le plan des contraintes (p'-q), du niveau de contrainte vis-à-vis des différents domaines volumétriques, contrôle le développement de la déformation au fluage et du taux de déformation. Les résultats de MEB ont montré que l'évolution microstructurale de l'argile, après le chargement mécanique, dépend fortement de l'histoire du chargement
The objective of this research is to analyze the creep behavior of a typical clay along triaxial tests, moreover, to analyze the microstructural mechanisms of creep. Analysis on the macroscopic results ascertained that both dilatancy and contractancy phenomena could occur during creep. The magnitude of the dilatancy/contractancy during creep was guided by the test conditions: stress level and the over consolidation ratio, which specifically governed the direction of the volumetric strain variations. The results of SEM indicated that the microstructural evolution of the clay after the mechanical loading depend on the stress history. Afterwards, the structural evolution in creep phase depends on the structural pattern developed in monotonic loading

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

The permeability of rocks has a critical influence on their fluid transport response in critical geo-environmental applications, such as pollutant transport or underground storage of hazardous nuclear waste. In such processes, the materials microstructure may be altered as a result of various stimuli, thereby impacting the fluid transfer properties. Stress or strain state modifications are one of the main causes for such evolutions. To numerically address this concern, an integrated and automated numerical tool was developed and illustrated on subsets of microCT scans of a Vosges sandstone (i) to explore the links between the pore space properties and the corresponding macroscopic transfer properties, with (ii) an incorporation of the microstructural alterations associated with stress state variations by using a realistic image-based representation of the microstructural morphology. The ductile mechanical deformation behavior under high confining pressures at the scale of the microstructure, inducing pore closures by local plastifications, was modelled using finite elements simulations with a non-linear elastoplastic law, allowing to take into account the redistribution of local stresses. These simulations require robust discretization tools to capture the complex geometry of the porous network and the corresponding solid boundaries of the heterogeneous microstructural geometries. To achieve this, an integrated approach for the conformal discretization of complex implicit geometries based on signed distance fields was developed, producing high quality meshes from both imaging techniques and computational RVE generation methodologies. This conforming discretization approach was compared with an incompatible mode-based framework using a non conforming approach. This comparison highlighted the complementarity of both methods, the former capturing the effect of more detailed geometrical features, while the latter is more flexible as it allows using the same (non conforming) mesh for potentially variable geometries.The evolution of permeability was evaluated at different confining pressure levels using the Lattice-Bolzmann method. This uncoupled solid-fluid interaction made it possible to study the combined influence on the permeability, porosity and the pores size distribution of the pore space morphology and the solid skeleton constitutive law parameters during loading and unloading conditions. The results highlight the need to consider elastoplastic laws and heterogeneities in the rock model to simulate the ductile behavior of rocks at high confining pressures leading to significant permeability alterations under loading, and irreversible alterations under loading/unloading cycles induced by progressive pore closures.The proposed methodology is designed to be flexible thanks to the interfacing with 'classical' discretization approaches and can be easily readapted to other contexts given the block approach.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie
info:eu-repo/semantics/nonPublished

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

A comprehensive study on the microstructural evolution of a new generation Nb-Momicroalloyed model complex-phase (CP) steel under hot strip rolling conditions hasbeen conducted. The experimental investigation includes the austenite conditioningduring reheating, work hardening and static softening of austenite during hot deformation,austenite decomposition to multiphase structure during run out table cooling operationand finally precipitation strengthening during coiling at downcoiler.The flow stress and static softening behaviour of austenite is modeled by thephysically based approaches of Kocks-Mecking and Zurob et al., respectively, whereasempirical approaches are employed to model recrystallized austenite grain size and graingrowth after recrystallization. The start of ferrite formation is described by the earlygrowth of comer nucleated ferrite. A limiting carbon concentration concept is postulatedabove which ferrite formation ceases. A semi-empirical approach based on the Johnson-Mehl-Avrami-Koknogorov (JMAK) theory adopting additivity is employed to describeferrite as well as bainite growth with individual parameters for each reaction. The presentferrite model includes the formation of the transformation stasis regime, where a criticaldriving pressure approach is adopted to describe the stasis initiation. Present researchconcludes that the same driving pressure approach is applicable to describe bainite startand the transition from stasis to bainite start occurs at 620°C. The effect of carbonenrichment in the remaining austenite after ferrite formation is included to describebainite growth. Martensite + retained austenite volume fraction is calculated empiricallyas a function of carbon enrichment resulting from the ferrite formation. The isothermalaging kinetics is modeled by a modified Shercliff-Ashby approach, which is thenextended for coil cooling path to predict the optimum coiling temperature range (580-610°C) to maximize the precipitation strengthening of microalloying elements. Finallythe hardness of the material is expressed as a function of the volume fractions of varioustransformation products and the precipitation strength contribution. The overall modelprediction is validated successfully by torsion simulation of the entire hot rolling andcontrolled cooling schedule. Current research suggests that fine multiphase structure ispossible to achieve in the present steel through proper austenite conditioning and adoptingcomplex cooling strategies.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Ce mémoire aborde les questions relatives à la mise en place de procédures de conception rapide, fiable et automatisée des volumes élémentaires représentatifs (VER) d’un matériau composite à microstructure complexe (matrice/inclusions), et de la détermination de leurs propriétés hom*ogénéisées ou effectives. Nous avons conçu et développé des algorithmes conduisant à des outils efficaces permettant la génération aléatoire de tels matériaux à inclusions sphériques, cylindriques, elliptiques ou toute combinaison de celles-ci. Ces outils sont également capables d’altérer les inclusions : inflation, déflation, arrachements aléatoires, ondulation et de les pelliculer permettant ainsi de générer des VER s’approchant des matériaux composites fabriqués. Un soin particulier a été porté sur la génération de VER périodiques. Les caractéristiques hom*ogénéisées ou propriétés effectives de matériaux constitués de tels VER périodiques peuvent alors être déterminées selon le principe d’hom*ogénéisation périodique, soit par une méthode basée sur un schéma itératif utilisant la FFT (Transformation de Fourier Rapide) via l’équation de Lippmann-Schwinger, soit par une méthode d’éléments finis. Le caractère aléatoire de la génération nous amène à réaliser des études en moyenne à partir d’un ensemble de paramètres morphologiques déterminé : nombre d’inclusions, type et forme, fraction volumique, orientation des inclusions, prise en compte d’une éventuelle altération. Deux études particulières sur la conductivité thermique apparente ont été menées, la première sur les composites à inclusions sphériques pelliculées de façon à déterminer l’influence de l’épaisseur de la pellicule et la seconde sur les composites de type stratifié en polymère et fibre de carbone, cousu par un fil de cuivre pour évaluer l'apport de la couture en cuivre selon la fibre de carbone utilisée
This thesis focuses on setting up of fast, reliable and automated approaches to design representative volume elements (RVE) of composite materials with complex microstructures (matrix/inclusions) and the evaluation of their effective properties via a hom*ogenization process. We developed algorithms and efficient tools for the random generation of such materials. Inclusions shapes may be spherical, cylindrical, elliptical or any combinations of them. Inflation, deflation, dislocation, undulation and coating are also available to generate RVE. The aim is to approach realistic materials subjected to be damaged during production. Particular attention has been focused on the periodic RVE generation.The hom*ogenized characteristics or effective properties of materials formed from such periodic RVE may then be determined according to the principle of periodic hom*ogenization, by an iterative scheme using FFT (Fast Fourier Transform) via the integral Lippmann-Schwinger or by a finite elements method.The stochastic generation of RVE and the set of morphological parameters studied: number of inclusions, type and shape, volume fraction, orientation of the inclusions lead to achieve an average process. Moreover, a special study has been led to take into account the behavior of altered inclusions. Furthermore, we studied two particular cases on the apparent thermal conductivity of the composite, the first for coated spherical inclusions in order to determine the influence of the layer thickness and the second for laminated polymer and carbon fiber composite sewn by a copper wire, in order to determine the influence of the sewing contribution according to the carbon fiber used

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

L'objectif de cette etude sur de la propagation des fissures par fatigue a haute temperature dans l'alliage 718 est d'une part de s'approcher des conditions reelles d'utilisation et d'autre part de contribuer a la comprehension de l'effet d'un temps de maintien pendant un cycle de fatigue. Le premier aspect est aborde par l'utilisation d'une piece industrielle reelle (disque de turbine) de la production de snecma moteurs. Des essais de propagation en fatigue-fluage a 650\c sur eprouvettes ct (fissures longues 2d) ainsi que sur eprouvettes kb 2. 5 (petites fissures semi-circulaires) montrent une forte interaction entre l'orientation du front de fissure et le fibrage induit par les operations de mise en forme. Lorsque le front de fissure est perpendiculaire au fibrage, le delaminage transverse des eprouvettes le long d'alignements de phases annule tout effet accelerateur du temps de maintien. Lorsque le front de fissure se propage entre les nappes de phase , l'effet de temps de maintien est tres marque. Sur defaut 3d, une forte anisotropie de la vitesse de propagation est observee, liee aux effets d'environnement car absente sous vide. Pour le second aspect, l'application de chargements mecaniques plus proches de la realite que le cycle de fatigue-fluage montre que la sensibilite au temps de maintien peut etre fortement reduite des qu'on decharge mecaniquement l'eprouvette avant l'application du palier (cycle avec pic de contrainte). Des 20% de decharge, l'effet d'un temps de maintien de 300s est annule. La simulation numerique de ce type de chargement montre que les effets d'environnement sont annihiles par une relaxation rapide des contraintes et une forte diminution de la vitesse de deformation, empechant le transport des especes fragilisantes dans le materiau. De plus, on montre que la variation de la temperature pendant le temps de maintien peut egalement mener a un fort ralentissem*nt de la vitesse de propagation par rapport a des conditions isothermes.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

In electronic devices solder joints form a mechanical as well as an electrical connection between the circuit board and the component (e.g. a chip or a resistor). Temperature variations occurring during field use cause crack initiation and crack growth inside the joints. Accurate prediction of the lifetime requires a method to simulate the damage process based on microstructural properties. Numerical simulation of developing cracks and microstructural entities such as grain boundaries and grain junctions gives rise to several problems. The solution contains strong and weak discontinuities as well as weak singularities. To obtain reasonable solutions with the finite element method (FEM) the element edges have to align with the cracks and the grain boundaries, which imposes geometrical restrictions on the mesh choice. Additionally, a large number of elements has to be used in the vicinity of the singularities which increases the computational effort. Both problems can be circumvented with the extended finite element method (X-FEM) by using appropriate enrichment functions. In this thesis the X-FEM will be developed for the simulation of complex microstructural geometries. Due to the anisotropy of the different grains forming a joint and the variety of different microstructural configurations it is not always possible to write the enrichment functions in a closed form. A procedure to determine enrichment functions numerically is explained and tested. As a result, a very simple meshing scheme, which will be introduced here, can be used to simulate developing cracks in solder joint microstructures. Due to the simplicity of the meshing algorithm the simulation can be automated completely. A large number of enrichment functions must be used to realize this. Well-conditioned equation systems, however, cannot be guaranteed for such an approach. To improve the condition number of the X-FEM stiffness matrix and thus the robustness of the solution process a preconditioning technique is derived and applied. This approach makes it possible to develop a new and fully automated procedure for addressing the reliability of solder joints numerically. The procedure relies on the random generation of microstructures. Performing crack growth calculations for a series of these structures makes it possible to address the influence of varying microstructures on the damage process. Material parameters describing the microstructure are determined in an inverse procedure. It will be shown that the numerical results correspond well with experimental observations.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Dans cette thèse sur la conception et la réalisation d'une structure pixellisée transparente pour laquelle la diffraction et la diffusion doivent être imperceptibles, la structure à double damier empilé a été la mieux adaptée. Une étude des techniques de lithographie pour les grandes surfaces est proposée. L'objet est réalisé avec un sol-gel à phase organique et inorganique, modifié pour être photosensible, de type négatif et transparent dans le visible. La résine est étudiée sous l'angle de ses performances en photolithographie au regard des caractéristiques particulières de chaque niveau (damiers à alternance de cuves et plots). Le gamma de la résine et les paramètres optimums d'insolation ont été déterminés. Une nouvelle méthode de détermination du gamma, adaptée aux résines négatives, est proposée. La réalisation de la structure multi-niveaux par photolithographie et laminage permet la séparation entre damiers de niveaux différents grâce au dépôt d'une couche de résine intermédiaire. Les pixels du niveau inférieur sont scellés en une seule fois. Les caractérisations dimensionnelles des objets fabriqués, au cours du développement du procédé, ont été étudiées au MEB et au profilomètre mécanique. Un banc laser qui déterminant le pas de diffraction des structures, a été mis en place. Les caractérisations optiques réalisées avec le Haze Gard ou le DHM ont permis d'obtenir une image de phase en transmission. Cette étape montre qu'un compromis entre le niveau de diffraction et le niveau de diffusion doit être trouvé pour les besoins de l'optique ophtalmique
In this thesis the design and implementation of a pixellised transparent structure for which diffraction and diffusion are imperceptible have been studied and the checkerboard double stacked structure was the most appropriate. A study of lithography techniques for large surfaces is proposed. The object is achieved with a sol-gel, combining an organic and an inorganic phase, which have been modified to be sensitive, of a negative-type and transparent in the visible. The resin is studied in terms of its performance under the specific characteristics of each level (alternating checkered tanks and plots). It sets the gamma of the resin and the optimum parameters of insolation. A new method for determining the gamma tailored to negative resins is proposed. The realization of the multi-level structure by photolithography and lamination has been operated. It allows the separation of different levels due to the deposition of a layer of resin. The pixels of the lower level are sealed in one operation. The dimensional characterizations of objects made during the development process were investigated by SEM and mechanical profilometer. A laser bench which calculates the diffraction of structures has been implemented. The optical characterizations performed with the Haze Gard or DHM have yielded a phase image transmission. This step shows that a compromise between the level of diffraction and diffusion level must be found for the needs of ophthalmic optics

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Le projet du développement de matériaux d’électrodes pour des dispositifs de fortes capacitances a pour but de trouver des possibilités pour renforcer la capacitance géométrique des condensateurs afin de minimiser la taille des dispositifs passifs dans la microélectronique. Actuellement, le développement industriel pour l’augmentation de la capacitance surfacique est focalisé sur le matériau diélectrique ou la forme du condensateur. Cependant, il existe une solution alternative d’utiliser des propriétés électroniques spécifiques du matériau d’électrode : des gaz d’électrons bidimensionnelles ou encore les systèmes fortement corrélés peuvent également jouer un rôle très important sur la capacitance. Premièrement, la synthèse et la caractérisation d’une couche ultramince de SrVO3 entre deux couches de LaVO3 sont décrites. Les couches minces confinées de SrVO3 ont présenté des propriétés de transport d’un bon conducteur avec des corrélations électron-électron et des caractéristiques d’une dimension réduite en dessous d’une épaisseur de quelques mailles. La réalisation et caractérisation des condensateurs à base de LaVO3/ SrVO3 sont également présentées. Une deuxième partie s’est focalisée d’abord sur l’étude de couche mince de LaNiO3, un système fortement corrélé, pour optimiser leur comportement résistive. Des condensateurs à base de LaAlO3/LaNiO3 ont montré des capacitances plus élevés (2 à 2. 5 fois) ou encore plus faibles par rapport la capacitance géométrique en fonction des électrodes utilisées. Cette modification de la capacitance à base des matériaux d’électrodes n’a pas été encore démontrée dans d’autres systèmes similaires
The aim of the project of the development of electrode materials for devices of high capacitance is to enhance the geometric capacitance of a capacitor by the careful choice of electrode materials and thus to minimize the size of the passive devices in microelectronics. Nowadays, most of the efforts have been made on the development of the dielectric material and the structure of the capacitors to improve the performance of the latter. However, an alternative method for capacitance enhancement is to choose a specific electrode material, such as a 2D electron gas or a strongly correlated system. In this thesis, firstly the synthesis and characterization of an ultrathin film of SrVO3 buried between two LaVO3 films are described. The buried SrVO3 films show good conducting properties with strong electron-electron correlations and, for a thickness of only some unit cells, the characteristics of reduced dimensions. The study of capacitors based on LaVO3/SrVO3 is also presented. The second part is firstly devoted to the study of LaNiO3 thin films, a strongly correlated system, optimizing their conduction performance. Capacitors based on LaAlO3/LaNiO3 presented both enhanced (2 to 2. 5 times) and reduced capacitance values compared to the geometric ones, depending on the types of applied electrodes. These effects have not been identified yet in other similar systems, and demonstrate the importance of the electrode properties on the capacitance

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Abstract:

Caractérisation des copolymères par spectroscopie IR et RMN du proton et conductimétrie et détermination des courbes de copolymérisation. Etude des associations intermoléculaires. Etude cinétique. Etude de la microstructure des copolymères par RMN du proton et du carbone 13 et par thermogravimétrie