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Cristaux phononiques hypersoniques accordables à base de matériaux hybrides (organique/inorganique)

/ Gueddida Abdellatif / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 24-07-2018
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Un cristal phononique est un arrangement périodique de matériaux dont les propriétés élastiques différent selon une, deux ou trois dimensions, conduisant à la formation de bandes interdites omnidirectionnelles. Ces matériaux artificiels présentent des propriétés physiques nouvelles comme la réfraction négative ou les isolants topologiques et concernent différents domaines de la physique comme l’acoustique, l’optomécanique, la thermique… Leur réalisation à l’échelle submicronique permet de placer ces propriétés dans la gamme hypersonique. Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’étude théorique et numérique de la propagation des ondes élastiques dans des cristaux phononiques hypersoniques à base de matériaux hybrides en relation étroite avec des expériences de diffusion de la lumière, effectuées au Max Planck de Mainz. Les principales quantités étudiées sont les courbes de dispersion, les champs de déplacement élastique et le spectre de diffusion de la lumière. Les chapitres successifs abordent les cas de rainures à haut facteur d’aspect déposés sur un substrat, ainsi que ceux de cristaux structurés à 1D et 2D. Au-delà de la compréhension des structures de bandes dans ces matériaux, la comparaison avec les résultats expérimentaux permet de discuter et de caractériser les propriétés physiques des matériaux constituants et aussi de leur évolution vis à vis du vieillissement et des techniques de fabrication. Enfin, un dernier chapitre est consacré au développement d’une méthodologie numérique nouvelle pour le calcul des spectres Brillouin, avec des retombées potentielles dans les calculs optomécaniques.

Interactions between sodium carbonate aerosols and iodine fission-products

/ Jadon Ankita / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 20-07-2018
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L’analyse de sûreté des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium de Génération IV nécessite l'étude des conséquences d'un accident grave en cas de rejet dans l'environnement du sodium et des radionucléides qu'il transporte (terme source chimique et radiologique). Le terme source global dépend donc à la fois de la spéciation chimique des aérosols de sodium, issus de la combustion du sodium dans l'enceinte, et de leurs interactions avec les radionucléides. Au cours de cette thèse, les interactions entre le carbonate de sodium et les produits de fission gazeux iodés (I2 et HI) ont été étudiées aux échelles atomique et macroscopique, via une double approche théorique et expérimentale. Une expression analytique de l'isotherme d'adsorption a été développée. La stabilité relative des surfaces du carbonate de sodium a été déterminée par des calculs ab initio utilisant la théorie de la densité fonctionnelle. La réactivité de l'iode a été étudiée pour les surfaces les plus stables et les isothermes d'adsorption évaluées. En parallèle, la cinétique de capture de l'iode moléculaire par le carbonate de sodium a été déterminée expérimentalement pour différentes conditions. L'ensemble des résultats montrent une capture efficace de l'iode moléculaire par le carbonate de sodium à 373 K, variant selon la pression partielle d'iode et la surface du carbonate. Pour les conditions représentatives d'un accident grave, les sites d'adsorption de la surface de carbonate de sodium la plus favorable seront majoritairement vides ou doublement occupés selon la pression partielle d'iode moléculaire, conduisant à une pression d'équilibre inférieure à 2x10-4 bar à 373 K.

Apports des méthodes photon-in/photon-out à la compréhension des systèmes catalytiques complexes

/ Desjacques Charlotte / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 19-07-2018
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L’objectif de cette thèse est d’appliquer en mode in situ les spectroscopies de diffusion inélastique résonante de rayons X (RIXS 1s2p) et d’absorption X hautement résolue en énergie par détection partielle de fluorescence (HERPFD-XAS) à l’étude de la sulfuration des catalyseurs HDS. En effet, seule une compréhension fine de la structure et de la nature de la phase active des catalyseurs à l’échelle moléculaire permet d’améliorer leurs performances dans les procédés catalytiques. Après avoir présenté un état de l’art sur la caractérisation de la phase active des catalyseurs d’hydrotraitement, nous avons montré le potentiel de ces méthodes spectroscopiques à travers des composés de référence à base de cobalt, où celui-ci se trouve dans des symétries différentes avec des degrés d’oxydation différents. Ces résultats révèlent que ces techniques spectroscopiques sont sensibles à la coordinence locale du cobalt ainsi qu’à sa structure électronique. Deux échantillons ont été étudiés pour la sulfuration in situ : cobalt supporté sur alumine et cobalt-molybdène supporté sur alumine. Les résultats par spectroscopie HERPFD-XAS au seuil K du cobalt montrent pour les deux échantillons la formation de CoS2 avant les phases CoMoS et Co9S8, ainsi qu’une contribution constante de CoAl2O4 (phase réfractaire à la sulfuration). L’analyse par la spectroscopie RIXS 1s2p a révélé que le cobalt, présent dans la phase active des catalyseurs, présente un caractère métallique, ce qui a permis de réinterpréter un certain nombre de données présentes dans la littérature.

Simulation numérique directe et analyse des grandes échelles d'une couche limite turbulente

/ Solak Ilkay / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-07-2018
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Cette étude est à l’intersection de deux problématiques que sont (i) la description des structures cohérentes d’une couche limite turbulente et (ii) les méthodes numériques adaptées pour le calcul haute performance de ces écoulements. Les principaux objectifs sont de caractériser les grandes structures de la turbulence et de développer de nouveaux outils numériques pour la simulation de couches limites turbulentes. Une nouvelle simulation numérique directe de couche limite turbulente de plaque plane est réalisée avec le code Incompact3d. Une relation entre les structures cohérentes attachées à la paroi et le spectre d'énergie dans une couche limite turbulente est établie et comparée à une étude antérieure basée sur des résultats expérimentaux. Une application particulière de la méthode de squelettisation est proposée pour établir des statistiques plus précises des structures cohérentes de la turbulence. Les statistiques des structures grandes échelles de vitesse longitudinale (LSM) et les différents composantes des tensions de Reynolds turbulent instantanées (quadrants) sont comparées. Dans un second temps, un nouveau module de tests est implémenté dans le solveur Navier-Stokes incompressible développé en interne. La performance de ce nouveau code est analysée. Les problèmes de stabilité à nombre de Reynolds élevé sont abordés et certaines solutions sont proposées.

Corporate failure prediction models: contributions from a novel explanatory variable and imbalanced datasets approach

/ Veganzones David / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-07-2018
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Cette thèse explore de nouvelles approches pour développer des modèles de prédiction de la faillite. Elle contient alors trois nouveaux domaines d'intervention. La première est une nouvelle variable explicative basée sur la gestion des résultats. À cette fin, nous utilisons deux mesures (accruals et activités réelles) qui évaluent la manipulation potentielle des bénéfices. Nous avons mis en évidence que les modèles qui incluent cette nouvelle variable en combinaison avec des informations financières sont plus précis que ceux qui dépendent uniquement de données financières. La seconde analyse la capacité des modèles de faillite d'entreprise dans des ensembles de données déséquilibrés. Nous avons mis en relation les différents degrés de déséquilibre, la perte de performance et la capacité de récupération de performance, qui n'ont jamais été étudiés dans les modèles de prédiction de la faillite. Le troisième unifie les domaines précédents en évaluant la capacité de notre modèle de gestion des résultats proposé dans des ensembles de données déséquilibrés. Les recherches abordées dans cette thèse fournissent des contributions uniques et pertinentes à la littérature sur les finances d'entreprise, en particulier dans le domaine de la prédiction de la faillite.

Etude spectroscopique de la réaction de vulcanisation et du vieillissement thermique de matériaux caoutchoutiques

/ Eliard Camille / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-07-2018
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Comprendre le vieillissement des caoutchoucs afin de le ralentir est un challenge industriel. Pour répondre à cette problématique, la caractérisation du matériau à chaque étape de sa préparation est primordiale. En effet la vulcanisation au soufre est largement utilisée dans l’industrie alors que les mécanismes réactionnels et la structure des matériaux formés restent encore hypothétiques et controversés. La connaissance de ces mécanismes permettrait une amélioration de leur durée de vie. Pour cela nous avons utilisé des techniques innovantes comme l’Analyse Directe en Temps Réel couplée à la spectrométrie de masse (DART-MS) et la Résonance Paramagnétique Electronique (RPE). Une analyse par spectroscopie RPE et DART-MS est effectuée sur chaque additif et mélange (gomme et additifs) à différentes étapes de leur préparation (brut, cru et vulcanisé) pour constituer une base de données. Le cœur de la thèse est l’étude menée par RPE sur la réaction de vulcanisation et sur le vieillissement accéléré des matériaux afin d’apporter des éléments de réponse sur les mécanismes radicalaires proposés dans la littérature. La vulcanisation est étudiée en comparant l’étude ex-situ consistant à analyser le matériau ayant subi la vulcanisation au sein du rhéomètre et l’étude in situ qui consiste à mimer cette réaction au sein du spectromètre RPE pour une étude en temps réelle. Les analyses par RPE montrent la présence d’espèces paramagnétiques de différentes natures (organique et métallique) évoluant au cours de la réaction de vulcanisation et de vieillissement. La spectroscopie RPE montre clairement son intérêt dans l’étude de la réaction de vulcanisation et le suivi du vieillissement.

La consommation énergétique domestique pour le chauffage en France

/ Daoud Rasha / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 06-07-2018
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Nous analysons ici les déterminants du choix de la source d'énergie utilisée pour le chauffage et l'impact de ce choix sur la consommation énergétiques domestiques des ménages en France. Cette thèse est construite en cinq chapitres. Dans le premier, nous mettons en évidence le manque de données relatives à la consommation énergétique domestique et nous présentons un ensemble de statistiques décrivant les niveaux de consommation et de dépense énergétiques domestiques en France. Dans le second, nous décrivons l'utilisation des sources d'énergie pour le chauffage dans le parc résidentiel français et nous recourons à un modèle de choix discret pour déterminer les différents facteurs intervenant dans le choix des équipements de chauffage. Dans le troisième, nous analysons les déterminants de la demande énergétique pour le chauffage et de la dépense énergétique globale dans tous les logements français en estimant une série de modèles économétriques dérivés de Dubin et Mcfadden (1984) pour traiter le biais de sélection. Dans le quatrième, nous nous focalisons sur le secteur locatif afin de déterminer d'une part les singularités qui lui sont propres et de l'autre les particularités qui distinguent le secteur social du secteur libre, tant au niveau des déterminants des choix d'équipements de chauffage qu'au niveau de la consommation et de la dépense énergétiques. Enfin, le dernier chapitre est consacré à poser les bases d'un modèle théorique formalisant le comportement des agents concernés par la facturation collective des frais de chauffage. Notons qu'à ce jour, il n'existe aucun modèle dédié au traitement de cette problématique.

Haptic feedback displays with programmable friction : interaction and texture perception

/ Kalantari Farzan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 05-07-2018
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Les interactions tactiles avec les écrans tactiles tels que les smartphones et les tablettes sont devenues de plus en plus omniprésentes dans notre vie quotidienne. Ces dispositifs tactiles commerciaux fournissent rarement un retour haptique convaincant aux doigts humains malgré l'utilisation du toucher comme entrée principale; le retour haptique est généralement limité à la vibration. Par conséquent, différentes technologies ont été explorées pour générer un retour haptique dynamique afin d'améliorer la saisie sur les appareils à écran tactile. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement à une catégorie de retour haptique qui exploite les vibrations ultrasoniques pour créer un film d'air entre le doigt d'un utilisateur et l'écran pour réduire la friction lorsqu'il est activé, ce phénomène est appelé effet squeeze film. En effet, la perception tactile de l'utilisateur joue un rôle crucial dans l'interaction avec les dispositifs haptiques. Dans cette thèse, nous explorons d'abord la limitation de la perception tactile des doigts de l'utilisateur sur les écrans tactiles haptiques ultrasoniques pour des explorations tactiles à un doigt et à plusieurs doigts au moyen d'expériences psychophysiques. Nous proposons ensuite un nouveau concept, appelé taxel, concernant la perception par l'utilisateur des éléments tactiles sur les écrans tactiles haptiques à ultrasons. En outre, nous décrivons comment optimiser les performances d'interaction de l'utilisateur dans des tâches d'interaction communes en utilisant les vibrations ultrasoniques. Enfin, nous étudions comment le signal tactile peut être combiné avec des signaux auditifs pour améliorer la perception de l'utilisateur dans les interactions musicales.

Quality assurance in higher education institutions : contingent assessment system

/ Sakr Riad / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-07-2018
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L’assurance qualité dans les institutions d’enseignement supérieur (IES), les facteurs qui impactent et transforment les rôles des IES, les différentes dimensions et variables intervenant dans l’évaluation de la qualité dans les IES, ainsi qu’un système d’évaluation contextuelle, sont discutés, discuté, et analysés. La structure de l’enseignement supérieur au Liban et des données sur cette structure sont aussi présentées, traitées et analysées. Pour évaluer la qualité dans les IES au Liban, un modèle/gabarit est proposé. Six domaines de dimensions de la qualité ont été considérés. Dans chaque domaine, des standards, critères, et indicateurs ont été développés et un coefficient a été affecté à chaque indicateur. Une échelle de qualité est établie. Le jugement est basé sur une évaluation quantitative par des notes; les notes sont justifiées par des observations et vérifications sur le terrain. Ce modèle/gabarit, est testé dans une université privée au Liban. Des scores dans chaque domaine, un score moyen pour chaque domaine et un score général pour l’université sont déterminés. Les résultats d’évaluation montrent des points forts et des points nécessitant des améliorations. Le modèle/gabarit proposé, est un outil pratique pour l’évaluation des IES, en particulier pour les "jeunes" IES qui cherchent à évaluer le niveau de qualité de leurs divers composants. Il peut être aussi considéré comme une étape d’évaluation nationale qui précède une accréditation par une agence internationale.

Modélisation numérique des propriétés de coeurs de dislocations dans l’Olivine (Mg2SiO4)

/ Mahendran Srinivasan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-07-2018
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Il est aujourd’hui largement accepté que les mécanismes de convection mantellique dans le manteau supérieur sont reliés aux propriétés plastiques de l’olivine constituant principale du manteau supérieur. Ce minéral, un silicate de composition (Mg,Fe)2SiO4, se déforme essentiellement par glissement de dislocations de vecteurs de Burgers [100] et [001]. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons donc choisi de modéliser les propriétés de ces dislocations ainsi que les systèmes de glissement potentiels de l’olivine à partir de calculs à l’échelle atomique. L’ensemble des calculs ont été effectués à l’aide du potentiel THB1. Une fois les structures de cœurs des défauts déterminées, les paysages énergétiques associés au glissement des dislocations ont été analysés par la méthode « Nudge Elastic Band ». A basse pression, la modélisation atomique montre que les systèmes [100](010) et [001]{110} correspondent aux systèmes de glissement primaires de l’olivine. L’étude des paysages énergétiques des dislocations nous permet de plus de rationaliser les observations expérimentales de « pencil glide » reportées dans l’olivine depuis les années 70 et de proposer un mécanisme original de blocage-déblocage pour le glissement des dislocations de vecteurs de Burgers [001]. Enfin, l’application de ce type de modélisation aux conditions de pression du manteau supérieur (0-10 GPa) confirme l’existence d’un effet de durcissement de la pression sur le glissement des dislocations de vecteur de Burgers [100].

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