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Development and optimization of the tufting process for textile composite reinforcement
Development and optimization of the tufting process for textile composite reinforcement


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Dans plusieurs industries, les composites 3D sont largement utilisés pour fabriquer les pièces composites épaisses et complexes. La technologie de piquage permet de lier des renforts secs ensemble ou de renforcer les composites dans l’épaisseur grâce à des fils structuraux. Cette thèse est consacrée au développement de cette technologie et à l'analyse de l'influence des paramètres de piquage sur les comportements de préformage et les propriétés mécaniques de la préforme et du composite piqués. Le procédé de piquage est décrit dans la thèse. La configuration d'équipement est conçue pour réaliser ce procédé. Les paramètres de piquage peuvent être contrôlés par l'utilisateur. L’influence de la profondeur de piquage sur les propriétés mécaniques des 3D préformes renforcées par le piquage est analysé. Des 3D échantillons composites sont piqués avec des profondeurs de piquage variées. Les résultats d’essais mécaniques en traction et l’analyse microscopique sur la section transverse de l’éprouvette montrent que la profondeur influence fortement les performances mécaniques des composites. Le contrôle de ces paramètres est indispensable pour optimiser l’utilisation du piquage et améliorer les propriétés des renforts assemblés. Les comportements de préformage du renforcement piqué dans le procédé d'emboutissage hémisphérique sont aussi analysés. L'influence des fils de piquage sur l’avalement des plis, le glissement entre les couches et le phénomène de plissement lors de la formation est démontrée. De plus, les orientations du fil de piquage ont affecté les résultats de formage, qui ont conduit à un défaut de désalignement dans la zone où le cisaillement dans le plan est fort.
Three-dimensional fabrics are widely used in several industries to manufacture thicker and more complex composite parts. Tufting technology is employed to bond dry reinforcements together or to reinforce the composites in the thickness by structural yarns. The thesis is dedicated to the development of tufting technology and the analysis of the influence of tufting parameters on preforming behaviours and mechanical properties of tufted preform and composite. The tufting process and the self-designed equipment configuration are described in detail in the thesis. The tufting parameters can be completely controlled by user. Influence of tufting length through the thickness on mechanical properties of 3D tufted preform and composite is analysed in this study. 3D composite samples are prepared with varied tufting length. Tensile tests are carried out to determine the influence of the tuft length on the mechanical performance of tufted samples. The tensile results and microscopic analysis on the cross section of 3D specimen show that the tuft length strongly influences on the mechanical properties of composite. Therefore, the control of these parameters is necessary to optimize the tufting process and thus improve the mechanical performance of assembled thick reinforcements. The preforming behaviours of tufted 3D reinforcement in the hemispherical stamping process are also analysed. The experimental data demonstrates the influence of tufting yarns on the material draw-in, interply sliding, and winkling phenomenon during forming. Furthermore, the orientations of tufting yarn affected the forming results, which leaded to misalignment defect in the zone of strong in-plane shear.
Dans plusieurs industries, les composites 3D sont largement utilisés pour fabriquer les pièces composites épaisses et complexes. La technologie de piquage permet de lier des renforts secs ensemble ou de renforcer les composites dans l’épaisseur grâce à des fils structuraux. Cette thèse est consacrée au développement de cette technologie et à l'analyse de l'influence des paramètres de piquage sur les comportements de préformage et les propriétés mécaniques de la préforme et du composite piqués. Le procédé de piquage est décrit dans la thèse. La configuration d'équipement est conçue pour réaliser ce procédé. Les paramètres de piquage peuvent être contrôlés par l'utilisateur. L’influence de la profondeur de piquage sur les propriétés mécaniques des 3D préformes renforcées par le piquage est analysé. Des 3D échantillons composites sont piqués avec des profondeurs de piquage variées. Les résultats d’essais mécaniques en traction et l’analyse microscopique sur la section transverse de l’éprouvette montrent que la profondeur influence fortement les performances mécaniques des composites. Le contrôle de ces paramètres est indispensable pour optimiser l’utilisation du piquage et améliorer les propriétés des renforts assemblés. Les comportements de préformage du renforcement piqué dans le procédé d'emboutissage hémisphérique sont aussi analysés. L'influence des fils de piquage sur l’avalement des plis, le glissement entre les couches et le phénomène de plissement lors de la formation est démontrée. De plus, les orientations du fil de piquage ont affecté les résultats de formage, qui ont conduit à un défaut de désalignement dans la zone où le cisaillement dans le plan est fort.
Three-dimensional fabrics are widely used in several industries to manufacture thicker and more complex composite parts. Tufting technology is employed to bond dry reinforcements together or to reinforce the composites in the thickness by structural yarns. The thesis is dedicated to the development of tufting technology and the analysis of the influence of tufting parameters on preforming behaviours and mechanical properties of tufted preform and composite. The tufting process and the self-designed equipment configuration are described in detail in the thesis. The tufting parameters can be completely controlled by user. Influence of tufting length through the thickness on mechanical properties of 3D tufted preform and composite is analysed in this study. 3D composite samples are prepared with varied tufting length. Tensile tests are carried out to determine the influence of the tuft length on the mechanical performance of tufted samples. The tensile results and microscopic analysis on the cross section of 3D specimen show that the tuft length strongly influences on the mechanical properties of composite. Therefore, the control of these parameters is necessary to optimize the tufting process and thus improve the mechanical performance of assembled thick reinforcements. The preforming behaviours of tufted 3D reinforcement in the hemispherical stamping process are also analysed. The experimental data demonstrates the influence of tufting yarns on the material draw-in, interply sliding, and winkling phenomenon during forming. Furthermore, the orientations of tufting yarn affected the forming results, which leaded to misalignment defect in the zone of strong in-plane shear.
27-06-2017
27-06-2017
Thèse
Thèse

Influence de la superhydrophobicité sur la récupération d'énergie par courant d'écoulement microfluidique
Influence de la superhydrophobicité sur la récupération d'énergie par courant d'écoulement microfluidique


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La récupération du courant d'écoulement en tant que source d'énergie est une technologie ayant vu un regain d'intérêt depuis le début des années 2000. Le courant d'écoulement est récupéré en faisant passer un liquide dans des canaux microfluidiques ayant une taille de l'ordre de la dizaine de microns. Des travaux récents ont montré des réalisations générant des densités de puissance comparables à celles de méthodes de récupération d'énergie plus connues (piézoélectricité etc...), montrant que le courant d'écoulement peut être employé pour l'alimentation d'électronique de faible puissance. Cependant l'efficacité de transduction reste faible, de l'ordre de quelques pourcents. Une des pistes très prometteuses pour l'amélioration du rendement du phénomène est l'utilisation de surfaces superhydrophobes dans les micro- ou nanocanaux, avec un gain d'efficacité théorisé d'un ordre de grandeur, allant jusqu'à 37%. Cependant, à ce jour très peu de réalisations expérimentales existent sur ce sujet. Mon travail de thèse s'est inscrit directement dans cette problématique, avec l'étude expérimentale de l'influence d'une surface superhydrophobe constituée d'un tapis de nanofils de silicium dans la récupération du courant d'écoulement. J'ai ainsi réalisé plusieurs récupérateurs d'énergie avec des canaux hydrophiles, hydrophobes et superhydrophobes et j’ai effectué leur caractérisation électrique. En dépit de problèmes de répétabilité et de dégradation des surfaces, une amélioration de la puissance récupérée a été mesurée pour la surface superhydrophobe par rapport à une surface hydrophobe.
Since the beginning of the last decade streaming current has seen renewed interest as a type of renewable energy harvesting. The streaming current is a phenomenon arising when a fluid moves through a porous medium or microchannels, and can be harvested as an electric current and potential. Recent works have shown power densities comparable to other energy harvesting techniques such as piezoelectricity, which opens the way to streaming current as a mean of powering low-power electronics such as wireless sensor networks. However, harvesting efficiencies have yet to reach higher than a few percents. A promising possibility is the use of superhydrophobic surfaces inside the microchannels, with theory predicting efficiencies nearing 40%. However, as of today very little experimental data is available to confirm or infirm this theory. My PhD work aimed at increasing the experimental data on whether energy harvesting streaming current through superhydrophobic microchannels increases the power generated. I have designed and fabricated several microfluidic energy harvesters with microchannel hydrophilic, hydrophobic or superhydrophobic surfaces, and characterized their electrical properties. Despite reproducibility issues and surface degradation, a net gain in power output has been recorded for superhydrophobic surfaces.
La récupération du courant d'écoulement en tant que source d'énergie est une technologie ayant vu un regain d'intérêt depuis le début des années 2000. Le courant d'écoulement est récupéré en faisant passer un liquide dans des canaux microfluidiques ayant une taille de l'ordre de la dizaine de microns. Des travaux récents ont montré des réalisations générant des densités de puissance comparables à celles de méthodes de récupération d'énergie plus connues (piézoélectricité etc...), montrant que le courant d'écoulement peut être employé pour l'alimentation d'électronique de faible puissance. Cependant l'efficacité de transduction reste faible, de l'ordre de quelques pourcents. Une des pistes très prometteuses pour l'amélioration du rendement du phénomène est l'utilisation de surfaces superhydrophobes dans les micro- ou nanocanaux, avec un gain d'efficacité théorisé d'un ordre de grandeur, allant jusqu'à 37%. Cependant, à ce jour très peu de réalisations expérimentales existent sur ce sujet. Mon travail de thèse s'est inscrit directement dans cette problématique, avec l'étude expérimentale de l'influence d'une surface superhydrophobe constituée d'un tapis de nanofils de silicium dans la récupération du courant d'écoulement. J'ai ainsi réalisé plusieurs récupérateurs d'énergie avec des canaux hydrophiles, hydrophobes et superhydrophobes et j’ai effectué leur caractérisation électrique. En dépit de problèmes de répétabilité et de dégradation des surfaces, une amélioration de la puissance récupérée a été mesurée pour la surface superhydrophobe par rapport à une surface hydrophobe.
Since the beginning of the last decade streaming current has seen renewed interest as a type of renewable energy harvesting. The streaming current is a phenomenon arising when a fluid moves through a porous medium or microchannels, and can be harvested as an electric current and potential. Recent works have shown power densities comparable to other energy harvesting techniques such as piezoelectricity, which opens the way to streaming current as a mean of powering low-power electronics such as wireless sensor networks. However, harvesting efficiencies have yet to reach higher than a few percents. A promising possibility is the use of superhydrophobic surfaces inside the microchannels, with theory predicting efficiencies nearing 40%. However, as of today very little experimental data is available to confirm or infirm this theory. My PhD work aimed at increasing the experimental data on whether energy harvesting streaming current through superhydrophobic microchannels increases the power generated. I have designed and fabricated several microfluidic energy harvesters with microchannel hydrophilic, hydrophobic or superhydrophobic surfaces, and characterized their electrical properties. Despite reproducibility issues and surface degradation, a net gain in power output has been recorded for superhydrophobic surfaces.
26-06-2017
26-06-2017
Thèse
Thèse

Conception et réalisation de structures textiles lumineuses pour le traitement et le monitoring de la thérapie photo dynamique (PDT)
Conception et réalisation de structures textiles lumineuses pour le traitement et le monitoring de la thérapie photo dynamique (PDT)


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Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet PHOS-ISTOS 7ème Programme Cadre de Recherche et Développement (FP7). L’objectif du projet est de développer une méthode alternative pour une application médicale, la thérapie photo dynamique (PDT), en combinant les méthodes de fabrication de l'industrie textile avec des sources laser et des dispositifs optiques. La PDT est une méthode de traitement de la Kératose Actinique efficace, bien tolérée et non invasive. L’effet thérapeutique de la PDT dépend de la substance photosensibilisante, de l'oxygénation de la tumeur et de la dose de lumière appliquée. Aujourd’hui la lumière utilisée pour activer les agents photo-sensibilisants dans le protocole de la PDT classique est délivrée par des panneaux constitués de LEDs. Cependant, ces panneaux ont des inconvénients tels que la non-uniformité de l’émission de la lumière sur les surfaces courbées, liés à leur rigidité, et la douleur provoquée par la dose élevée de la lumière pendant l'exposition. Afin de développer une alternative efficace aux panneaux LEDs, nous avons proposé d’insérer des fibres optiques en Poly(Méthacrylate de Méthyle) (PMMA) dans un textile flexible qui s’adapte à la morphologie du corps humain et qui diffuse une lumière issue des sources lasers connectées aux extrémités du tissu. Dans cette étude, le comportement des fibres optiques insérées dans des structures tissées est étudié afin de développer un tissu lumineux qui diffuse une lumière puissante et homogène. Ce projet s’intègre dans la démarche de développement des textiles intelligents, en élaborant des applications à haute valeur ajoutée destinées aux marchés des textiles médicaux.
This study is part of the PHOS-ISTOS project within 7th Framework Program for Research and Development (FP7). The objective of the project is to develop an alternative method for a medical application, Photo Dynamic Therapy (PDT), combining the manufacturing methods of the textile industry with laser sources and optical devices. PDT is an effective, well tolerated and non-invasive treatment procedure. The therapeutic effect of PDT depends on the photosensitizer substance, the oxygenation of the tumor and the dose of light applied. Today, the light used to activate the photo-sensitizing agents in the conventional PDT protocol is delivered by panels consisting of LEDs. However, these panels have disadvantages such as the non-uniformity of the emission of light on the curved surfaces due to their rigidity and the pain caused by the high dose of light during exposure. In order to develop an efficient alternative to LED panels, we proposed to insert Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA) optical fibers into a flexible fabric that adapts to the morphology of the human body and that diffuses light from laser sources laterally. In this study, the behavior of optical fibers inserted in woven structures is studied in order to develop the light emitting fabric that diffuses a powerful and homogeneous light. The value of smart textiles has increased over the past fifteen years. This project is integrated into this approach by developing high value-added applications for the medical textile innovation markets.
Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet PHOS-ISTOS 7ème Programme Cadre de Recherche et Développement (FP7). L’objectif du projet est de développer une méthode alternative pour une application médicale, la thérapie photo dynamique (PDT), en combinant les méthodes de fabrication de l'industrie textile avec des sources laser et des dispositifs optiques. La PDT est une méthode de traitement de la Kératose Actinique efficace, bien tolérée et non invasive. L’effet thérapeutique de la PDT dépend de la substance photosensibilisante, de l'oxygénation de la tumeur et de la dose de lumière appliquée. Aujourd’hui la lumière utilisée pour activer les agents photo-sensibilisants dans le protocole de la PDT classique est délivrée par des panneaux constitués de LEDs. Cependant, ces panneaux ont des inconvénients tels que la non-uniformité de l’émission de la lumière sur les surfaces courbées, liés à leur rigidité, et la douleur provoquée par la dose élevée de la lumière pendant l'exposition. Afin de développer une alternative efficace aux panneaux LEDs, nous avons proposé d’insérer des fibres optiques en Poly(Méthacrylate de Méthyle) (PMMA) dans un textile flexible qui s’adapte à la morphologie du corps humain et qui diffuse une lumière issue des sources lasers connectées aux extrémités du tissu. Dans cette étude, le comportement des fibres optiques insérées dans des structures tissées est étudié afin de développer un tissu lumineux qui diffuse une lumière puissante et homogène. Ce projet s’intègre dans la démarche de développement des textiles intelligents, en élaborant des applications à haute valeur ajoutée destinées aux marchés des textiles médicaux.
This study is part of the PHOS-ISTOS project within 7th Framework Program for Research and Development (FP7). The objective of the project is to develop an alternative method for a medical application, Photo Dynamic Therapy (PDT), combining the manufacturing methods of the textile industry with laser sources and optical devices. PDT is an effective, well tolerated and non-invasive treatment procedure. The therapeutic effect of PDT depends on the photosensitizer substance, the oxygenation of the tumor and the dose of light applied. Today, the light used to activate the photo-sensitizing agents in the conventional PDT protocol is delivered by panels consisting of LEDs. However, these panels have disadvantages such as the non-uniformity of the emission of light on the curved surfaces due to their rigidity and the pain caused by the high dose of light during exposure. In order to develop an efficient alternative to LED panels, we proposed to insert Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA) optical fibers into a flexible fabric that adapts to the morphology of the human body and that diffuses light from laser sources laterally. In this study, the behavior of optical fibers inserted in woven structures is studied in order to develop the light emitting fabric that diffuses a powerful and homogeneous light. The value of smart textiles has increased over the past fifteen years. This project is integrated into this approach by developing high value-added applications for the medical textile innovation markets.
26-06-2017
26-06-2017
Thèse
Thèse

Development of a consumer-oriented intelligent garment recommendation system
Development of a consumer-oriented intelligent garment recommendation system


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Maintenant, l’achat de vêtements sur l’Internet est devenu une tendance importante pour les consommateurs du monde entier. Pourtant, dans les différents systèmes de vente en ligne, il manque systématiquement de recommandations personnalisées, comme celles fournies par les vendeurs d’une boutique physique, afin de proposer les produits les mieux adaptés à des différents consommateurs selon leurs morphotypes et leurs attentes émotionnelles. Dans cette thèse doctorale, nous proposons un système de recommandation orienté vers les consommateurs, qui peut être utilisé, comme un vendeur virtuel, à l’intérieur d’un système de vente de vêtements en ligne. Ce système a été développé par intégration de connaissance professionnelle des créateurs et des vendeurs et la perception des consommateurs sur les produits. En s’appuyant sur la connaissance de vente de vêtements, ce système propose des produits aux consommateurs spécifiques par exécuter successivement les trois modules de recommandation suivants, comprenant 1) le Module de Base de Données pour les Cas de Succès ; 2) le Module de Prévision du Marché ; 3) le Module de Recommandation utilisant la Connaissance. De plus, un autre module, appelé le Module de Mise à Jour de la Connaissance. Cette thèse présente une méthode originale de prévision d’un ou plusieurs profils de produits bien adaptés à un consommateur spécifique. Elle peut aider effectivement les consommateurs à effectuer des achats de vêtements sur l’Internet. En comparant avec les autres méthodes de prévision, la méthode proposée est plus robuste et plus interprétable en raison de sa capacité de traitement de l’incertitude.
Garment purchasing through the Internet has become an important trend for consumers of all parts of the world. However, in various garment e-shopping systems, it systematically lacks personalized recommendations, like sales advisors in classical shops, in order to propose the most relevant products to different consumers according to their body shapes and fashion requirements. In this thesis, we propose a consumer-oriented recommendation system, which can be used inside a garment online shopping system like a virtual sales advisor. This system has been developed by integrating the professional knowledge of designers and shoppers and taking into account consumers’ perception on products. Following the shopping knowledge on garments, the proposed system recommends garment products to specific consumers by successively executing three modules, namely 1) the Successful Cases Database Module; 2) the Market Forecasting Module; 3) the Knowledge-based Recommendation Module. Also, another module, called the Knowledge Updating Module. This thesis presents an original method for predicting one or several relevant product profiles from a specific consumer profile. It can effectively help consumers to choose garments from the Internet. Compared with other prediction methods, the proposed method is more robust and interpretable owing to its capacity of treating uncertainty.
Maintenant, l’achat de vêtements sur l’Internet est devenu une tendance importante pour les consommateurs du monde entier. Pourtant, dans les différents systèmes de vente en ligne, il manque systématiquement de recommandations personnalisées, comme celles fournies par les vendeurs d’une boutique physique, afin de proposer les produits les mieux adaptés à des différents consommateurs selon leurs morphotypes et leurs attentes émotionnelles. Dans cette thèse doctorale, nous proposons un système de recommandation orienté vers les consommateurs, qui peut être utilisé, comme un vendeur virtuel, à l’intérieur d’un système de vente de vêtements en ligne. Ce système a été développé par intégration de connaissance professionnelle des créateurs et des vendeurs et la perception des consommateurs sur les produits. En s’appuyant sur la connaissance de vente de vêtements, ce système propose des produits aux consommateurs spécifiques par exécuter successivement les trois modules de recommandation suivants, comprenant 1) le Module de Base de Données pour les Cas de Succès ; 2) le Module de Prévision du Marché ; 3) le Module de Recommandation utilisant la Connaissance. De plus, un autre module, appelé le Module de Mise à Jour de la Connaissance. Cette thèse présente une méthode originale de prévision d’un ou plusieurs profils de produits bien adaptés à un consommateur spécifique. Elle peut aider effectivement les consommateurs à effectuer des achats de vêtements sur l’Internet. En comparant avec les autres méthodes de prévision, la méthode proposée est plus robuste et plus interprétable en raison de sa capacité de traitement de l’incertitude.
Garment purchasing through the Internet has become an important trend for consumers of all parts of the world. However, in various garment e-shopping systems, it systematically lacks personalized recommendations, like sales advisors in classical shops, in order to propose the most relevant products to different consumers according to their body shapes and fashion requirements. In this thesis, we propose a consumer-oriented recommendation system, which can be used inside a garment online shopping system like a virtual sales advisor. This system has been developed by integrating the professional knowledge of designers and shoppers and taking into account consumers’ perception on products. Following the shopping knowledge on garments, the proposed system recommends garment products to specific consumers by successively executing three modules, namely 1) the Successful Cases Database Module; 2) the Market Forecasting Module; 3) the Knowledge-based Recommendation Module. Also, another module, called the Knowledge Updating Module. This thesis presents an original method for predicting one or several relevant product profiles from a specific consumer profile. It can effectively help consumers to choose garments from the Internet. Compared with other prediction methods, the proposed method is more robust and interpretable owing to its capacity of treating uncertainty.
23-06-2017
23-06-2017
Thèse
Thèse

Synthèse d'observateurs à dérivées partielles pour le diagnostic de défauts des systèmes de distribution de flux
Synthèse d'observateurs à dérivées partielles pour le diagnostic de défauts des systèmes de distribution de flux


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Les réseaux de distribution de flux sont modélisés par des systèmes hyperboliques linéaires ou non linéaires de lois de conservation avec terme source. La surveillance de ces réseaux (diagnostic de défauts) nécessite la connaissance de certaines variables d’état. Or dans la plupart des cas, il n’est pas possible de mesurer toutes les variables d’états et des observateurs basés sur le système d’équations aux dérivées partielles représentant le réseau peuvent alors être utilisés. Dans cette thèse, l’observabilités des systèmes hyperboliques est tout d’abord étudiée puis les observateurs classiques et robustes à dérivées partielles, avec injection de l’erreur d’estimation aux frontières ou dans la dynamique du système sont proposés. Ces observateurs fournissent des estimations en ligne des signaux qui ne sont pas mesurés. Ces estimations seront utilisées pour le diagnostic des systèmes de distribution de flux. Les performances des observateurs et l’approche de diagnostic sont validées sur le système de distribution d’eau d’un bâtiment de l’Université de Lille 1 Sciences et Technologies, dans le cadre du projet SUNRISE SMART CITY. Des données réelles, prélevées sur le site en absence et en présence de fuites sont utilisées.
Distribution flow networks are modeled by linear or nonlinear systems of balance laws. The monitoring of these networks (Faults detection and isolation) requires knowledge of certain state variables. However, in most cases it is not possible to measure all the state variables. Observers based on the partial differential equations which modelize the network dynamic can be used to provide state estimates. In this dissertation, the observability of the hyperbolic systems is first studied and then classical and robust PDE observers with injection of the state estimation error at boundaries or in the system dynamics are proposed. These observers provide on-line estimation of signals that are not measured. The estimation is used for the diagnosis of distribution flow systems. The performance of the observers and the diagnosis approach are validated on real flow data collected from the water distribution system (WDS) of Polytech’Lille (Cité scientifique, University of Lille 1 Sciences and Technologies), within the framework of the SUNRISE SMART CITY Project. Data which are taken from the WDS in the absence and in the presence of leakeage are used.
Les réseaux de distribution de flux sont modélisés par des systèmes hyperboliques linéaires ou non linéaires de lois de conservation avec terme source. La surveillance de ces réseaux (diagnostic de défauts) nécessite la connaissance de certaines variables d’état. Or dans la plupart des cas, il n’est pas possible de mesurer toutes les variables d’états et des observateurs basés sur le système d’équations aux dérivées partielles représentant le réseau peuvent alors être utilisés. Dans cette thèse, l’observabilités des systèmes hyperboliques est tout d’abord étudiée puis les observateurs classiques et robustes à dérivées partielles, avec injection de l’erreur d’estimation aux frontières ou dans la dynamique du système sont proposés. Ces observateurs fournissent des estimations en ligne des signaux qui ne sont pas mesurés. Ces estimations seront utilisées pour le diagnostic des systèmes de distribution de flux. Les performances des observateurs et l’approche de diagnostic sont validées sur le système de distribution d’eau d’un bâtiment de l’Université de Lille 1 Sciences et Technologies, dans le cadre du projet SUNRISE SMART CITY. Des données réelles, prélevées sur le site en absence et en présence de fuites sont utilisées.
Distribution flow networks are modeled by linear or nonlinear systems of balance laws. The monitoring of these networks (Faults detection and isolation) requires knowledge of certain state variables. However, in most cases it is not possible to measure all the state variables. Observers based on the partial differential equations which modelize the network dynamic can be used to provide state estimates. In this dissertation, the observability of the hyperbolic systems is first studied and then classical and robust PDE observers with injection of the state estimation error at boundaries or in the system dynamics are proposed. These observers provide on-line estimation of signals that are not measured. The estimation is used for the diagnosis of distribution flow systems. The performance of the observers and the diagnosis approach are validated on real flow data collected from the water distribution system (WDS) of Polytech’Lille (Cité scientifique, University of Lille 1 Sciences and Technologies), within the framework of the SUNRISE SMART CITY Project. Data which are taken from the WDS in the absence and in the presence of leakeage are used.
22-06-2017
22-06-2017
Thèse
Thèse

Development of an intelligent recommendation system to garment designers for designing new personalized products
Development of an intelligent recommendation system to garment designers for designing new personalized products


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Durant mes travaux en thèse, nous avons imaginé et poser les briques d'un système de recommandation intelligent (DIRS) orienté vers les créateurs de vêtements afin de les aider à créer des nouveaux produits personnalisés. Pour développer ce système, nous avons dans un premier temps identifié les composants clés du processus de création, puis nous avons créé un ensemble de bases de données pour collecter les données pertinentes. Dans un deuxième temps, nous avons acquis des données anthropométriques, recueilli la perception du concepteur à partir de ces mêmes morphotypes en utilisant un body scanner 3D et une procédure d'évaluation sensorielle. A la suite, une expérience instrumentale est conduite pour capturer les paramètres techniques des matières, nécessaires à leur représentation virtuelle en lien avec les morphotypes. Enfin, cinq expériences sensorielles sont réalisées pour capitaliser les connaissances des créateurs. Les données acquises servent à classer les morphotypes, à modéliser les relations entre morphotypes et facteurs de la création. A partir de ces modèles, nous avons mis en place une base de connaissances de la création mettant en œuvre une ontologie. Cette base de connaissances est mise à jour par un apprentissage dynamique au travers de nouveaux cas présentés en création. Ce système est utilisé au sein d’un nouveau processus de création. Ce processus peut s’effectuer autant de fois que nécessaire jusqu'à la satisfaction du créateur. Le système de recommandation proposé a été validé à l'aide de plusieurs cas réels.
In my PhD research project, we originally propose a Designer-oriented Intelligent Recommendation System (DIRS) for supporting the design of new personalized garment products. For developing this system, we first identify the key components of a garment design process, and then set up a number of relevant databases, from which each design scheme can be formed. Second, we acquire the anthropometric data and designer’s perception on body shapes by using a 3D body scanning system and a sensory evaluation procedure. Third, an instrumental experiment is conducted for measuring the technical parameters of fabrics, and five sensory experiments are carried out in order to acquire designers’ knowledge. The acquired data are used to classify body shapes and model the relations between human bodies and the design factors. From these models, we set up an ontology-based design knowledge base. This knowledge base can be updated by dynamically learning from new design cases. On this basis, we put forward the knowledge-based recommendation system. This system is used with a newly developed design process. This process can be performed repeatedly until the designer’s satisfaction. The proposed recommendation system has been validated through a number of successful real design cases.
Durant mes travaux en thèse, nous avons imaginé et poser les briques d'un système de recommandation intelligent (DIRS) orienté vers les créateurs de vêtements afin de les aider à créer des nouveaux produits personnalisés. Pour développer ce système, nous avons dans un premier temps identifié les composants clés du processus de création, puis nous avons créé un ensemble de bases de données pour collecter les données pertinentes. Dans un deuxième temps, nous avons acquis des données anthropométriques, recueilli la perception du concepteur à partir de ces mêmes morphotypes en utilisant un body scanner 3D et une procédure d'évaluation sensorielle. A la suite, une expérience instrumentale est conduite pour capturer les paramètres techniques des matières, nécessaires à leur représentation virtuelle en lien avec les morphotypes. Enfin, cinq expériences sensorielles sont réalisées pour capitaliser les connaissances des créateurs. Les données acquises servent à classer les morphotypes, à modéliser les relations entre morphotypes et facteurs de la création. A partir de ces modèles, nous avons mis en place une base de connaissances de la création mettant en œuvre une ontologie. Cette base de connaissances est mise à jour par un apprentissage dynamique au travers de nouveaux cas présentés en création. Ce système est utilisé au sein d’un nouveau processus de création. Ce processus peut s’effectuer autant de fois que nécessaire jusqu'à la satisfaction du créateur. Le système de recommandation proposé a été validé à l'aide de plusieurs cas réels.
In my PhD research project, we originally propose a Designer-oriented Intelligent Recommendation System (DIRS) for supporting the design of new personalized garment products. For developing this system, we first identify the key components of a garment design process, and then set up a number of relevant databases, from which each design scheme can be formed. Second, we acquire the anthropometric data and designer’s perception on body shapes by using a 3D body scanning system and a sensory evaluation procedure. Third, an instrumental experiment is conducted for measuring the technical parameters of fabrics, and five sensory experiments are carried out in order to acquire designers’ knowledge. The acquired data are used to classify body shapes and model the relations between human bodies and the design factors. From these models, we set up an ontology-based design knowledge base. This knowledge base can be updated by dynamically learning from new design cases. On this basis, we put forward the knowledge-based recommendation system. This system is used with a newly developed design process. This process can be performed repeatedly until the designer’s satisfaction. The proposed recommendation system has been validated through a number of successful real design cases.
22-06-2017
22-06-2017
Thèse
Thèse

Investigation of atmospheric aerosol mixing state effect on measured and retrieved optical characteristics: an approach integrating individual particle analysis, remote sensing and numerical simulations
Investigation of atmospheric aerosol mixing state effect on measured and retrieved optical characteristics: an approach integrating individual particle analysis, remote sensing and numerical simulations


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Les aérosols troposphériques influencent la composition chimique de l’atmosphère, le bilan radiatif terrestre et le climat. Après formation, les aérosols subissent des processus de vieillissement altérant leurs propriétés microphysiques et chimiques. L’étude de l’impact environnemental des aérosols à différentes échelles spatio-temporelles doit donc tenir compte des transformations physico-chimiques. Les objectifs poursuivis sont : (i) d’étudier par microscopie analytique électronique à balayage et en transmission la composition élémentaire et l'état de mélange des particules atmosphériques prélevées lors d'épisodes de charge élevée en aérosol ; (ii) d’analyser les effets des propriétés microphysiques sur les caractéristiques optiques mesurées et restituées par télédétection ; (iii) de proposer un paramétrage ainsi qu’une représentation de la composition et de la structure des particules dans les algorithmes de télédétection. Ces travaux portent sur des observations dans le Nord de la France et en Afrique de l’Ouest (Sénégal) dans le cadre du Labex CaPPA et des campagnes de terrain SHADOW. Sont inclues des analyses complémentaires de la composition chimique et de la structure de particules individuelles, de mesures in situ et par télédétection de particules urbano-industrielles, désertiques et de biomasse prélevées en surface et à différentes altitudes. Une série de simulations numériques ont été utilisées dans le but d'analyser la sensibilité des observations par télédétection à l’état de mélange des aérosols. Enfin, l'intégration d'un paramétrage de la structure en "core-shell" des particules dans les algorithmes de restitution est présentée en perspective.
Tropospheric aerosols play an important role in atmospheric chemistry, Earth’s radiative budget and climate. After their generation, aerosol can suffer ageing processes and altering their physicochemical properties. An accurate accounting for these processes requires observations of the aerosol properties on different temporal and spatial scales. The current thesis work is dedicated to: (i) study of physicochemical properties and mixing state of individual particles by means of analytical scanning and transmission electron microscopy for aerosols collected during episodes of elevated aerosol loading; (ii) analysis of the effect of microphysical properties on optical characteristics as measured and retrieved by remote sensing; and (iii) investigation of possible parameterization of aerosol composition and structure in remote sensing algorithms. The work presents observations conducted in northern France and western Africa (Senegal) as part of Labex CaPPA project and SHADOW field campaigns. It includes simultaneous analyses of collected individual particles composition and structure, remote sensing and in situ observations of urban/industrial, Saharan dust and biomass burning particles near the surface and on different altitudes. A series of numerical simulation devoted to an analysis of sensitivity of remote sensing observations to aerosol mixing state is conducted. Insights on possible parameterization of aerosol core-shell structure in retrieval algorithms are finally presented.
Les aérosols troposphériques influencent la composition chimique de l’atmosphère, le bilan radiatif terrestre et le climat. Après formation, les aérosols subissent des processus de vieillissement altérant leurs propriétés microphysiques et chimiques. L’étude de l’impact environnemental des aérosols à différentes échelles spatio-temporelles doit donc tenir compte des transformations physico-chimiques. Les objectifs poursuivis sont : (i) d’étudier par microscopie analytique électronique à balayage et en transmission la composition élémentaire et l'état de mélange des particules atmosphériques prélevées lors d'épisodes de charge élevée en aérosol ; (ii) d’analyser les effets des propriétés microphysiques sur les caractéristiques optiques mesurées et restituées par télédétection ; (iii) de proposer un paramétrage ainsi qu’une représentation de la composition et de la structure des particules dans les algorithmes de télédétection. Ces travaux portent sur des observations dans le Nord de la France et en Afrique de l’Ouest (Sénégal) dans le cadre du Labex CaPPA et des campagnes de terrain SHADOW. Sont inclues des analyses complémentaires de la composition chimique et de la structure de particules individuelles, de mesures in situ et par télédétection de particules urbano-industrielles, désertiques et de biomasse prélevées en surface et à différentes altitudes. Une série de simulations numériques ont été utilisées dans le but d'analyser la sensibilité des observations par télédétection à l’état de mélange des aérosols. Enfin, l'intégration d'un paramétrage de la structure en "core-shell" des particules dans les algorithmes de restitution est présentée en perspective.
Tropospheric aerosols play an important role in atmospheric chemistry, Earth’s radiative budget and climate. After their generation, aerosol can suffer ageing processes and altering their physicochemical properties. An accurate accounting for these processes requires observations of the aerosol properties on different temporal and spatial scales. The current thesis work is dedicated to: (i) study of physicochemical properties and mixing state of individual particles by means of analytical scanning and transmission electron microscopy for aerosols collected during episodes of elevated aerosol loading; (ii) analysis of the effect of microphysical properties on optical characteristics as measured and retrieved by remote sensing; and (iii) investigation of possible parameterization of aerosol composition and structure in remote sensing algorithms. The work presents observations conducted in northern France and western Africa (Senegal) as part of Labex CaPPA project and SHADOW field campaigns. It includes simultaneous analyses of collected individual particles composition and structure, remote sensing and in situ observations of urban/industrial, Saharan dust and biomass burning particles near the surface and on different altitudes. A series of numerical simulation devoted to an analysis of sensitivity of remote sensing observations to aerosol mixing state is conducted. Insights on possible parameterization of aerosol core-shell structure in retrieval algorithms are finally presented.
20-06-2017
20-06-2017
Thèse
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Excès de confiance des dirigeants et fusions-acquisitions : le rôle modérateur des administrateurs indépendants
Excès de confiance des dirigeants et fusions-acquisitions : le rôle modérateur des administrateurs indépendants


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Dans le but de présenter de nouvelles explications aux piètres résultats des décisions de fusions-acquisitions prises par les dirigeants des entreprises acquéreuses, l’hypothèse classique de la rationalité des dirigeants (l’homo œconomicus) a été remise en cause. Les dirigeants agissent souvent de façon plus ou moins entièrement rationnelle et ont tendance à présenter des biais comportementaux. Dans notre étude, nous soutenons que le biais d’excès de confiance chez les dirigeants peut jouer un rôle important dans l’explication des conséquences des fusions-acquisitions sur la performance des entreprises acquéreuses. Les opérations de prise de contrôle représentent un contexte idéal pour étudier ce biais cognitif du fait qu’elles constituent à la fois des décisions d’investissement et de financement. Nous essayons d’examiner, dans un premier temps, l’influence de ce biais sur la performance des entreprises acquéreuses en utilisant différentes mesures. Dans un deuxième temps, nous étudions le rôle modérateur des administrateurs indépendants sur la relation entre le biais d’excès de confiance chez les dirigeants et la performance des entreprises acquéreuses. Dans les deux derniers chapitres, nous avons décidé d’aller au-delà de la dimension disciplinaire réductrice des conflits d’intérêts et d’intégrer dans cette dernière des considérations cognitives et relationnelles qui contribuent à la création de valeur. Cette vision synthétique de la gouvernance, qui prend en compte les différents rôles des administrateurs indépendants (discipline, recherche de ressources, conseil stratégique), est plus susceptible de minimiser ou de contrebalancer les pertes subies par les acquéreurs excessivement confiants.
In order to present new explanations for the poor performance of the acquiring firms, the traditional hypothesis of chief executive officers (CEOs) rationality has been challenged. CEOs often act more or less entirely rational and tend to exhibit behavioral biases. In the present study, we argue that overconfidence bias among CEOs can play an important role in explaining the effect of mergers and acquisitions on the performance of acquiring firms. Takeovers represent an ideal context to study this cognitive bias because they are both investment and financing decisions. We try to examine, firstly, the effect of overconfidence bias on the performance of acquiring firms by using various overconfidence measures. Secondly, we investigate the moderating role of independent directors on the relationship between CEO overconfidence and performance of acquiring firms. In the last two chapters, we decided to go beyond the disciplinary perspective with the objective of reducing conflicts of interest and to integrate into the latter cognitive and relational considerations that contribute to value creation. This synthetic approach of governance that takes into account the various roles of independent directors (discipline, provision of resources, strategic advice and counsel), is most likely to minimize or counterweight losses incurred by overconfident acquirer.
Dans le but de présenter de nouvelles explications aux piètres résultats des décisions de fusions-acquisitions prises par les dirigeants des entreprises acquéreuses, l’hypothèse classique de la rationalité des dirigeants (l’homo œconomicus) a été remise en cause. Les dirigeants agissent souvent de façon plus ou moins entièrement rationnelle et ont tendance à présenter des biais comportementaux. Dans notre étude, nous soutenons que le biais d’excès de confiance chez les dirigeants peut jouer un rôle important dans l’explication des conséquences des fusions-acquisitions sur la performance des entreprises acquéreuses. Les opérations de prise de contrôle représentent un contexte idéal pour étudier ce biais cognitif du fait qu’elles constituent à la fois des décisions d’investissement et de financement. Nous essayons d’examiner, dans un premier temps, l’influence de ce biais sur la performance des entreprises acquéreuses en utilisant différentes mesures. Dans un deuxième temps, nous étudions le rôle modérateur des administrateurs indépendants sur la relation entre le biais d’excès de confiance chez les dirigeants et la performance des entreprises acquéreuses. Dans les deux derniers chapitres, nous avons décidé d’aller au-delà de la dimension disciplinaire réductrice des conflits d’intérêts et d’intégrer dans cette dernière des considérations cognitives et relationnelles qui contribuent à la création de valeur. Cette vision synthétique de la gouvernance, qui prend en compte les différents rôles des administrateurs indépendants (discipline, recherche de ressources, conseil stratégique), est plus susceptible de minimiser ou de contrebalancer les pertes subies par les acquéreurs excessivement confiants.
In order to present new explanations for the poor performance of the acquiring firms, the traditional hypothesis of chief executive officers (CEOs) rationality has been challenged. CEOs often act more or less entirely rational and tend to exhibit behavioral biases. In the present study, we argue that overconfidence bias among CEOs can play an important role in explaining the effect of mergers and acquisitions on the performance of acquiring firms. Takeovers represent an ideal context to study this cognitive bias because they are both investment and financing decisions. We try to examine, firstly, the effect of overconfidence bias on the performance of acquiring firms by using various overconfidence measures. Secondly, we investigate the moderating role of independent directors on the relationship between CEO overconfidence and performance of acquiring firms. In the last two chapters, we decided to go beyond the disciplinary perspective with the objective of reducing conflicts of interest and to integrate into the latter cognitive and relational considerations that contribute to value creation. This synthetic approach of governance that takes into account the various roles of independent directors (discipline, provision of resources, strategic advice and counsel), is most likely to minimize or counterweight losses incurred by overconfident acquirer.
20-06-2017
20-06-2017
Thèse
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AlGaSb/InAs vertical tunnel field effect transistors for low power electronics
AlGaSb/InAs vertical tunnel field effect transistors for low power electronics


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Depuis une dizaine d’années, la miniaturisation des circuits microélectroniques silicium est freinée par l’augmentation de la densité de puissance consommée car la réduction de la tension d’alimentation n’a pas suivi celle des dimensions. Cela est inhérent au mécanisme thermo-ionique d’injection des porteurs dans les transistors de type MOSFET et conduit à envisager un mécanisme d’injection des porteurs différent, basé sur l’effet tunnel. Pour être efficace, cette solution doit s’accompagner de l’introduction de semi-conducteurs III-V à faible masse effective et petite bande interdite. Parmi ces derniers, l’hétérojonction (Al)GaSb/InAs semble prometteuse grâce à la possibilité de passer d’un alignement des bandes de type "échelon" à "brisé". Ce travail de thèse porte sur la fabrication de transistors à effet tunnel (TFET) à base d’héterostructures (Al)GaSb/InAs. L’influence des paramètres matériaux et géométriques sur les performances du transistor a été évaluée à l’aide des simulations utilisant le logiciel Silvaco. Le développement d’un procédé technologique complet de fabrication de diodes et transistors verticaux de taille nanométrique a ensuite permis la réalisation d’un TFET sur substrat GaAs. Sa caractérisation électrique a révélé un courant dans l’état ON de 433 μA/μm à VDS = VGS = 0.5 V. A basse température, une pente sous le seuil de 71 mV/décade et un rapport ON/OFF de 6 décades ont été obtenus. Ce compromis à l’état de l’art entre courant ON et capacité de commutation démontre que le TFET à base de l’hétérojonction (Al)GaSb/InAs pourrait constituer une alternative de choix pour les technologies futures après optimisation de l’empilement de grille.
Silicon microelectronics is facing a power consumption crisis for around ten years since the scaling of the supply voltage has not followed that of the transistor dimensions. This is mainly due to the inherent limits of the silicon MOSFETs, based on the thermionic injection mechanism of the carriers. Going to a tunneling injection mechanism is therefore very appealing but, to be efficient, this should go along with the introduction of low effective mass and small bang gap III-V semiconductors. Among them, the (Al)GaSb/InAs heterojunction is very attractive due to the ability to tune the band alignment from staggered to broken gap which eventually results in large tunneling current densities. In this PhD work, the fabrication of tunnel field effect transistors (TFETs) based on AlGaSb/InAs heterostructures grown by molecular beam epitaxy is investigated. First the impact of the basic material and geometrical parameters on the device performances has been simulated using Silvaco TCAD software. A complete technological process for the fabrication of nanoscale vertical tunnel diodes and tunneling transistors has then been developed and has led to the achievement of a vertical TFET on a GaAs substrate. The electrical characterization of this device has been carried out exhibiting an ON-current of 433 μA/μm at VDS = VGS = 0.5 V. At low temperature, a subthreshold swing of 71 mV/decade and a 6 decade ON/OFF ratio at 0.1 V are demonstrated. This state-of-the-art trade-off between ON current and switching properties indicates that the (Al)GaSb/InAs TFET may be a valuable solution for beyond CMOS technology after further improvement of the gate stack process.
Depuis une dizaine d’années, la miniaturisation des circuits microélectroniques silicium est freinée par l’augmentation de la densité de puissance consommée car la réduction de la tension d’alimentation n’a pas suivi celle des dimensions. Cela est inhérent au mécanisme thermo-ionique d’injection des porteurs dans les transistors de type MOSFET et conduit à envisager un mécanisme d’injection des porteurs différent, basé sur l’effet tunnel. Pour être efficace, cette solution doit s’accompagner de l’introduction de semi-conducteurs III-V à faible masse effective et petite bande interdite. Parmi ces derniers, l’hétérojonction (Al)GaSb/InAs semble prometteuse grâce à la possibilité de passer d’un alignement des bandes de type "échelon" à "brisé". Ce travail de thèse porte sur la fabrication de transistors à effet tunnel (TFET) à base d’héterostructures (Al)GaSb/InAs. L’influence des paramètres matériaux et géométriques sur les performances du transistor a été évaluée à l’aide des simulations utilisant le logiciel Silvaco. Le développement d’un procédé technologique complet de fabrication de diodes et transistors verticaux de taille nanométrique a ensuite permis la réalisation d’un TFET sur substrat GaAs. Sa caractérisation électrique a révélé un courant dans l’état ON de 433 μA/μm à VDS = VGS = 0.5 V. A basse température, une pente sous le seuil de 71 mV/décade et un rapport ON/OFF de 6 décades ont été obtenus. Ce compromis à l’état de l’art entre courant ON et capacité de commutation démontre que le TFET à base de l’hétérojonction (Al)GaSb/InAs pourrait constituer une alternative de choix pour les technologies futures après optimisation de l’empilement de grille.
Silicon microelectronics is facing a power consumption crisis for around ten years since the scaling of the supply voltage has not followed that of the transistor dimensions. This is mainly due to the inherent limits of the silicon MOSFETs, based on the thermionic injection mechanism of the carriers. Going to a tunneling injection mechanism is therefore very appealing but, to be efficient, this should go along with the introduction of low effective mass and small bang gap III-V semiconductors. Among them, the (Al)GaSb/InAs heterojunction is very attractive due to the ability to tune the band alignment from staggered to broken gap which eventually results in large tunneling current densities. In this PhD work, the fabrication of tunnel field effect transistors (TFETs) based on AlGaSb/InAs heterostructures grown by molecular beam epitaxy is investigated. First the impact of the basic material and geometrical parameters on the device performances has been simulated using Silvaco TCAD software. A complete technological process for the fabrication of nanoscale vertical tunnel diodes and tunneling transistors has then been developed and has led to the achievement of a vertical TFET on a GaAs substrate. The electrical characterization of this device has been carried out exhibiting an ON-current of 433 μA/μm at VDS = VGS = 0.5 V. At low temperature, a subthreshold swing of 71 mV/decade and a 6 decade ON/OFF ratio at 0.1 V are demonstrated. This state-of-the-art trade-off between ON current and switching properties indicates that the (Al)GaSb/InAs TFET may be a valuable solution for beyond CMOS technology after further improvement of the gate stack process.
19-06-2017
19-06-2017
Thèse
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The rôle of the Pacific subduction in the genesis of Cenozoic basalts in eastern China: New constrains from water content and oxygen isotope composition
The rôle of the Pacific subduction in the genesis of Cenozoic basalts in eastern China: New constrains from water content and oxygen isotope composition


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Cette étude met en évidence le rôle de la subduction Pacifique dans la genèse des basaltes est- chinois à l’aide de la mesure de leur teneur en eau par infrarouge en transformé de Fourier (IRTF) et de leur composition isotopique en oxygène analysée par sonde ionique (SIMS). Les valeurs en δ18O des phénocristaux de clinopyroxènes (cpx) des basaltes de Shuangliao, varient entre 4.10‰ et 6.73‰. Elles suggèrent la présence d’une croûte océanique recyclée (ROC) dans la source magmatique. La forte valeur de la concentration en H2O et du rapport H2O/Ce de la source magmatique (0.90-3.06 pds.%, 158-737), suggère également la contribution de sédiments riches en eau à la source. Par contre, les basaltes de Wulanhada ont une teneur en eau nettement plus faible (0.21-0.69 pds.%). Leur δ18O élevé (5.49-7.38 ‰) et la corrélation du rapport H2O/Ce avec 87Sr/86Sr, Ba/Th, Nb/La, Nb/U et Ce/Pb indiquent clairement une contribution de sédiments déshydratés dans la source, en plus de la croûte (ROC). Dans les basaltes de Chaihe-aershan, le δ18O des cpx ainsi que la teneur en H2O initiale du magma varient sur une large gamme (4.27-8.57‰, 0.23-2.70 pds.%). À partir de la comparaison entre le δ18O des phénocristaux de cpx, H2O/Ce, Ba/Th et l’anomalie en Eu en roche totale, nous avons clairement identifié trois composantes distinctes dans la source magmatique : une croûte océanique supérieure avec des sédiments marins, une croûte océanique inférieure gabbroïque altérée et le manteau au voisinage de la source. Les mesures faites sur les basaltes ultra potassiques de Xiaogulihe révèlent des teneurs en H2O et des rapport H2O/Ce faibles (0.36-0.50 pds.%, ~15). Les valeurs en δ18O des phénocristaux d’olivine de ces basaltes, couplées à des valeurs basses en 206Pb/204Pb et relativement hautes en 87Sr/86Sr de la roche, suggèrent que l’origine de ces basaltes est très probablement liée à la présence de sédiments anciens fortement déshydratés, riches en potassium.
This work is focused on the role of the Pacific subduction on the genesis of the Cenozoic continental basalts in eastern China, based on the approaches of the water contents (analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)) and oxygen isotope compositions ( analyzed by Secondary ion mass spectrometry (SIMS)).The δ18O values of cpx phenocrysts in the Shuangliao basalts range from 4.10‰ to 6.73‰, which provides a strong evidence for the contribution of recycled oceanic crust (ROC) in the mantle source. Combined with the high H2O content and H2O/Ce ratios of the “primary” magma (0.90-3.06 wt.%, 158-737), the contribution of water-rich sediment component has also been suggested. Unlike the Shuangliao basalts, the Wulanhada basalts have lower H2O contents (0.21-0.69 wt.%). The high oxygen isotope compositions (5.49-7.38 ‰) and the correlations of H2O/Ce with 87Sr/86Sr, Ba/Th, Nb/La, Nb/U and Ce/Pb ratios indicate that the contributions of a significantly dehydrated sediments and ROC to the mantle source. In Chaihe-aershan basalts, the δ18O values of cpx phenocrysts and the H2O contents of “primary” magmas vary widely (4.27-8.57‰, 0.23-2.70 wt.%).Three components (altered upper oceanic crust and marine sediments, altered lower gabbroic oceanic crust, ambient mantle) have been identified in the mantle source based on the relations between δ18O values of the cpx phenocrysts, H2O/Ce and Ba/Th ratios and the Eu anomaly of bulk rock. For the Xiaogulihe ultrapotassic volcanic rocks, the estimated H2O contents and H2O/Ce ratios are low (0.36-0.50 wt%, ~15). Combined with the high δ18O values of olivine phenocrysts, the low 206Pb/204Pb ratios and moderately high 87Sr/86Sr ratios of the bulk rock, we concluded that highly dehydrated ancient sediments could be a most likely candidate for the K-rich component in the mantle source.
Cette étude met en évidence le rôle de la subduction Pacifique dans la genèse des basaltes est- chinois à l’aide de la mesure de leur teneur en eau par infrarouge en transformé de Fourier (IRTF) et de leur composition isotopique en oxygène analysée par sonde ionique (SIMS). Les valeurs en δ18O des phénocristaux de clinopyroxènes (cpx) des basaltes de Shuangliao, varient entre 4.10‰ et 6.73‰. Elles suggèrent la présence d’une croûte océanique recyclée (ROC) dans la source magmatique. La forte valeur de la concentration en H2O et du rapport H2O/Ce de la source magmatique (0.90-3.06 pds.%, 158-737), suggère également la contribution de sédiments riches en eau à la source. Par contre, les basaltes de Wulanhada ont une teneur en eau nettement plus faible (0.21-0.69 pds.%). Leur δ18O élevé (5.49-7.38 ‰) et la corrélation du rapport H2O/Ce avec 87Sr/86Sr, Ba/Th, Nb/La, Nb/U et Ce/Pb indiquent clairement une contribution de sédiments déshydratés dans la source, en plus de la croûte (ROC). Dans les basaltes de Chaihe-aershan, le δ18O des cpx ainsi que la teneur en H2O initiale du magma varient sur une large gamme (4.27-8.57‰, 0.23-2.70 pds.%). À partir de la comparaison entre le δ18O des phénocristaux de cpx, H2O/Ce, Ba/Th et l’anomalie en Eu en roche totale, nous avons clairement identifié trois composantes distinctes dans la source magmatique : une croûte océanique supérieure avec des sédiments marins, une croûte océanique inférieure gabbroïque altérée et le manteau au voisinage de la source. Les mesures faites sur les basaltes ultra potassiques de Xiaogulihe révèlent des teneurs en H2O et des rapport H2O/Ce faibles (0.36-0.50 pds.%, ~15). Les valeurs en δ18O des phénocristaux d’olivine de ces basaltes, couplées à des valeurs basses en 206Pb/204Pb et relativement hautes en 87Sr/86Sr de la roche, suggèrent que l’origine de ces basaltes est très probablement liée à la présence de sédiments anciens fortement déshydratés, riches en potassium.
This work is focused on the role of the Pacific subduction on the genesis of the Cenozoic continental basalts in eastern China, based on the approaches of the water contents (analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)) and oxygen isotope compositions ( analyzed by Secondary ion mass spectrometry (SIMS)).The δ18O values of cpx phenocrysts in the Shuangliao basalts range from 4.10‰ to 6.73‰, which provides a strong evidence for the contribution of recycled oceanic crust (ROC) in the mantle source. Combined with the high H2O content and H2O/Ce ratios of the “primary” magma (0.90-3.06 wt.%, 158-737), the contribution of water-rich sediment component has also been suggested. Unlike the Shuangliao basalts, the Wulanhada basalts have lower H2O contents (0.21-0.69 wt.%). The high oxygen isotope compositions (5.49-7.38 ‰) and the correlations of H2O/Ce with 87Sr/86Sr, Ba/Th, Nb/La, Nb/U and Ce/Pb ratios indicate that the contributions of a significantly dehydrated sediments and ROC to the mantle source. In Chaihe-aershan basalts, the δ18O values of cpx phenocrysts and the H2O contents of “primary” magmas vary widely (4.27-8.57‰, 0.23-2.70 wt.%).Three components (altered upper oceanic crust and marine sediments, altered lower gabbroic oceanic crust, ambient mantle) have been identified in the mantle source based on the relations between δ18O values of the cpx phenocrysts, H2O/Ce and Ba/Th ratios and the Eu anomaly of bulk rock. For the Xiaogulihe ultrapotassic volcanic rocks, the estimated H2O contents and H2O/Ce ratios are low (0.36-0.50 wt%, ~15). Combined with the high δ18O values of olivine phenocrysts, the low 206Pb/204Pb ratios and moderately high 87Sr/86Sr ratios of the bulk rock, we concluded that highly dehydrated ancient sediments could be a most likely candidate for the K-rich component in the mantle source.
17-06-2017
17-06-2017
Thèse
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